炉管排列设计

   最终的炉管排列是由传热计算及压力损失计算确定的。设计炉管排列时应注意以下各点:

(1)有效地利用燃烧室的表面积。

(2)与炉排或烧嘴统筹考虑,使任何一根炉管都尽可能受到均匀的辐射热,并且必须避免炉管接触火焰。

(3)导热油炉各管路的炉管配置应尽量对称,配置的炉管必须注意使各管路的流量和吸热量均匀。

炉管内导热油流速设计

   导热油在管内流动时会形成一个边界层,边界层的厚度直接影响边界层的介质温度。边界层越厚,边界层温度比导热油主流温度高得多,将使边界层超温,导致导热油分解、聚合成胶质,形成残炭沉集于管壁,进一步影响传热。如此恶性循环,不但造成管壁过热,而且还会加速导热油老化、失效。边界层的厚薄与导热油在管内流动状态有关。主流体速度越大,管内油膜温度越低,导热油也就难以受到有害的热分解,同时也有利于降低炉管壁的温度。然而,这样做会增加管内压力损失,提高动力费用。另外,流速过大有时会磨损管内壁或发生振动。实践证明,当炉管内导热油的流速达到1.5~3.0m/s时,就可以得到较薄的边界层,达到强化传热、降低边界层温度的目的。

    不同受热面的炉管热强度不一样,管内导热油流速的要求也不应一样,对于辐射段管内导热油流速应不低于2.0m/s,对于对流段管内导热油流速应不低于1.5m/s。

炉管的热膨胀与热应力分析

    导热油炉辐射段的炉管设计必须充分注意炉管的受热自由膨胀现象。通常,炉管在炉子的出入口受到固定或约束外,在炉子的中间也受到管架的支撑或束缚。由于对热膨胀中被束缚的部分要由炉管本身变形将其吸收,因此，炉管会产生变形引起热应力。对流段炉管的热应力很小,不会发生很大问题,而对辐射段的炉管,设计时应对热应力进行认真解析,以确保其安全性。