管壳式换热器设计和选型.ppt

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1、§3-3管壳式换热器设计和选型管壳式换热器是一种传统的标准换热设备。它具有制造方便、选材面广、适应性强、处理量大、清洗方便、运行可靠、能承受高温、高压等优点。在许多工业部门中大量使用，尤其是在石油、化工、热能、动力等工业部门所使用的换热器中，管壳式换热器居主导地位。鉴于管壳式换热器应用极广，为便于设计、制造、安装和使用，有关部门已制定了管壳式换热器系列标准。可查GB151管壳式换热器的标准U形管式换热器型号及其表示方法U式换热器型号标称例：(1)BIU800--2.5--245--6/19-4I封头管箱，公称直径800mm，管、壳程压力均为2.5MPa，公称换热面积2

2、45平方米，较高级冷拔换热管，外径19mm，管长6m，4管程，单壳程的U形管式换热器。(2)BIU600--1.6--90--6/25-2II封头管箱，公称直径600mm，管、壳程压力均为1.6MPa，公称换热面积90平方米，普通级冷拔换热管，外径25mm，管长6m，2管程，单壳程的U形管式换热器。DN-PN-F-L/dw-N(I,II)(l.b.d)：按GB151规定，其中l.b.d分别为菱形管、波纹管、螺纹管。RCBOS1000-1.6-270-6/25-6I、BXRCBOS900-1.6-210-6/25-6I是洛阳石油化工工程公司的浮头式折流杆换热器R：折流杆

3、E（C）：E为换热器，C为冷凝器B：封头管箱O：壳体为外导流筒结构S：钩圈式浮头一般的可查GB151规定，现在新型的设备型号越来越多，可联系一下出图的设计院。压强的单位换算关系：1kgf/cm2=98066.5Pa1MPa=106Pa1bar=0.1MPa=106dyn/cm21atm=760mmHg=101325Pa管壳式换热器的设计与选型换热器的设计是通过计算，确定经济合理的传热面积及换热器的其它有关尺寸，以完成生产中所要求的传热任务。1．设计的基本原则（1）流体流径的选择流体流径的选择是指在管程和壳程各走哪一种流体，此问题受多方面因素的制约，下面以固定管板式换热

4、器为例，介绍一些选择的原则:①不洁净和易结垢的流体宜走管程，因为管程清洗比较方便。②腐蚀性的流体宜走管程，以免管子和壳体同时被腐蚀，且管程便于检修与更换。③压力高的流体宜走管程，以免壳体受压，可节省壳体金属消耗量。④被冷却的流体宜走壳程，可利用壳体对外的散热作用，增强冷却效果。⑤饱和蒸汽宜走壳程，以便于及时排除冷凝液，且蒸汽较洁净，一般不需清洗。⑥有毒易污染的流体宜走管程，以减少泄漏量。⑦流量小或粘度大的流体宜走壳程，因流体在有折流挡板的壳程中流动，由于流速和流向的不断改变，在低Re（Re>100）下即可达到湍流，以提高传热系数。⑧若两流体温差较大，宜使对流传热系数大

5、的流体走壳程，因壁面温度与α大的流体接近，以减小管壁与壳壁的温差，减小温差应力。以上原则并不是绝对的，对具体的流体来说，上述原则可能是相互矛盾的。因此，在选择流体的流径时，必须根据具体的情况，抓住主要矛盾进行确定。（2）流体流速的选择流体流速的选择涉及到传热系数、流动阻力及换热器结构等方面。流速↑加大对流传热系数，减少污垢的形成，使总传热系数增大；但同时使流动阻力加大，动力消耗增多；选择高流速，使管子的数目减小，对一定换热面积，不得不采用较长的管子或增加程数，管子太长不利于清洗，单程变为多程使平均传热温差下降。因此，需通过多方面权衡选择适宜的流速。表1至3列出了常用的

6、流速范围，可供设计时参考。选择流速时，应尽可能避免在层流下流动。表1管壳式换热器中常用的流速范围流体种类：一般流体易结垢液体气体流速m/s管程0.5~3.0>1.05.0~30壳程0.2~1.5>0.53.0~15表2管壳式换热器中不同粘度液体的常用流速液体粘度mPa·s>15001500~500500~100100~3535~1<1最大流速m/s0.60.751.11.51.82.4表3管壳式换热器中易燃、易爆液体的安全允许速度液体名称乙醚、二硫化碳、苯甲醇、乙醇、汽油丙酮安全允许速度，m/s<1<2~3<10（3）管子的规格和管间距①管子规格管子规格的选择包括管

7、径和管长。目前试行的管壳式换热器系列只采用25×2.5mm及19×2mm两种管径规格的换热管。对于洁净的流体，可选择小管径，对于易结垢或不洁净的流体，可选择大管径。②管间距管子的中心距称为管间距，管间距小，有利于提高传热系数，且设备紧凑。但由于制造上的限制。常用对比关系见表4。表4管壳式换热器外径与中心距的关系换热管外径，mm1014192532384557换热管中心距，mm1419253240485772管壳式换热器的选用和设计计算步骤：设有一热流体需要冷却，已知：qm1,cp1,t’1,t”1,qm2,cp2,t’2,选择了t”2.可以计算出Q，