海水冷凝器的設(shè)計(jì)參數(shù)有哪些？

一、熱負(fù)荷與傳熱基礎(chǔ)參數(shù)

1. 熱負(fù)荷（Q）

• 定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)需移除的熱量（kW 或 kcal/h），由工藝介質(zhì)的流量、進(jìn)出口溫度及比熱容計(jì)算得出。

• 例：蒸汽冷凝量 10 t/h，潛熱 2200 kJ/kg，則熱負(fù)荷 Q=10×103×2200=22×10? kJ/h≈6111 kW。

2. 傳熱面積（A）

• 計(jì)算公式：$A=\frac{Q}{K?\Delta T_{lm}}$，其中 $K$ 為傳熱系數(shù)，$\Delta T_{lm}$ 為對(duì)數(shù)平均溫差。

• 設(shè)計(jì)取值：海水冷凝器的傳熱系數(shù) K 通常為 800-1500 W/(m2?K)（鈦管），傳熱面積需根據(jù)計(jì)算結(jié)果并預(yù)留 10%-20% 裕量。

• 

• 

• 

3. 溫差參數(shù)

• 對(duì)數(shù)平均溫差（ΔTlm）：用于逆流或并流換熱計(jì)算，公式為 $\Delta T_{lm}=\frac{(T1?t2)?(T2?t1)}{\ln [(T1?t2)/(T2?t1)]}$，其中 T1/T2 為工藝流體進(jìn)出口溫度，t1/t2 為海水進(jìn)出口溫度。

• 最小溫差（接近溫差）：海水出口溫度與工藝流體出口溫度的最小差值，通常≥5℃，避免傳熱效率驟降。

二、流體力學(xué)參數(shù)

1. 海水側(cè)參數(shù)

• 流速（v）：常用范圍 1.5-3 m/s，流速過低易結(jié)垢，過高增加阻力（壓降≤0.1 MPa）。

• 流量（Qw）：根據(jù)熱負(fù)荷計(jì)算：$Qw=\frac{Q}{c_p?\Delta t}$，其中 $c_p$ 為海水比熱容（約 4.18 kJ/(kg?℃)），Δt 為海水進(jìn)出口溫差（設(shè)計(jì)值 5-10℃）。

• 進(jìn)口溫度（t1）：根據(jù)海域環(huán)境確定（如溫帶海域取 25℃，熱帶取 32℃），影響冷卻能力。

2. 工藝流體側(cè)參數(shù)

• 流量、溫度、壓力：如蒸汽冷凝時(shí)的壓力（決定飽和溫度）、液體冷卻時(shí)的黏度與導(dǎo)熱系數(shù)。

• 流態(tài)：湍流程度（Re＞10000）可增強(qiáng)傳熱，需通過流速設(shè)計(jì)確保（如管內(nèi)流速≥0.5 m/s）。

三、材料與結(jié)構(gòu)參數(shù)

1. 換熱管材料

• 常用材質(zhì)：

• 鈦（TA2）：耐海水腐蝕，導(dǎo)熱系數(shù) 15 W/(m?K)，適用于高鹽度、含氯環(huán)境；

• 銅鎳合金（Cu-Ni 90/10 或 70/30）：導(dǎo)熱系數(shù) 35-45 W/(m?K)，需搭配陰極保護(hù)；

• 不銹鋼（316L）：僅限低流速、清潔海水，導(dǎo)熱系數(shù) 16 W/(m?K)。

• 管徑與壁厚：

• 外徑：19-25 mm（常用 25 mm），壁厚：鈦管 0.5-1 mm，銅鎳合金 1-1.5 mm。

2. 管束結(jié)構(gòu)

• 排列方式：

• 正三角形排列：傳熱效率高，適用于清潔流體；

• 正方形錯(cuò)列：便于機(jī)械清洗，適用于易結(jié)垢工況；

• 管間距：通常為 1.25-1.5 倍管徑，避免流體短路。

• 管長：常用 3-6 m（船舶用冷凝器因空間限制取 2-3 m），長徑比≤60。

3. 殼體與內(nèi)部構(gòu)件

• 殼體直徑：根據(jù)管束外徑、管排數(shù)及布管間距確定，需滿足殼程流速 0.5-1.5 m/s。

• 折流板：

• 形式：弓形（缺口高度為殼徑的 20%-40%）或折流桿（低阻力型）；

• 間距：常用 0.2-1 倍殼徑，最小間距≥50 mm，避免流動(dòng)死區(qū)。

• 管板：材料與換熱管匹配（如鈦管配鈦管板），厚度根據(jù)壓力載荷計(jì)算（ASME VIII 標(biāo)準(zhǔn)）。

四、壓力與強(qiáng)度參數(shù)

1. 設(shè)計(jì)壓力

• 管程（海水側(cè)）：通常 0.4-1.0 MPa（取決于海水泵揚(yáng)程）；

• 殼程（工藝流體側(cè)）：蒸汽冷凝時(shí)按蒸汽壓力 + 0.1 MPa（如 0.5 MPa 飽和蒸汽，設(shè)計(jì)壓力 0.6 MPa）。

2. 耐壓試驗(yàn)壓力

• 液壓試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的 1.25 倍，氣壓試驗(yàn)為 1.1 倍，確保密封性。

3. 熱應(yīng)力補(bǔ)償

• 當(dāng)管殼程溫差＞50℃時(shí)，需采用浮頭式、U 形管或膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)，避免溫差應(yīng)力導(dǎo)致泄漏。

五、防腐蝕與防污參數(shù)