管壳式换热器的设计和选型

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1、管壳式换热器的设计和选型(R#f(Q/?2

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3、/R7O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。为此，本节将对管壳式换热器的设计和选型予以讨论。（一）管壳式换热器的型号与系列标准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。&[*Mu(r7K1．管壳式换热器的基本参数和型号表示方法2h4N+p5C%s8U（1）基本参数管壳式换热器的基本参数包

4、括：/B*`)L)R-a:w5K6l;g8S(P(m+I"D①公称换热面积；②公称直径；3A?2A!u44y③公称压力；④换热器管长度；V(x.O5D$S#T+j.w#g⑤换热管规格；/z5K2j-Q3^'l3Z9v⑥管程数。（2）型号表示方法管壳式换热器的型号由五部分组成：1D+o"L+q0M5M'v+[1──换热器代号*~/

5、-K'x;r:d4x#Q:x4R0u2──公称直径DN，mm；3──管程数：ⅠⅡⅣⅥ；4──公称压力PN，MPa；d+q0g"~'q$k!R2d5──公称换热面积SN，m2。例如800mm、0.6MPa的单管程、换热面积为110m2的固定管板式换热器的型

6、号为：G800I-0.6-110.G![3t9x-d2rG──固定管板式换热器的代号。2．管壳式换热器的系列标准固定管板式换热器及浮头式换热器的系列标准列于附录中，其它形式的管壳式换热器的系列标准可参考有关手册。/V%C+a#~+X4c$X2e（二）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0b7x#K/~-N/M9_（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器为例，介绍一些选择的原则。!B7t+a1l.J①不洁净

7、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。,F(D"L3N'D③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。-M7x!]3S4h(b0v!Y④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。:k0M8u)T9R1Yv4R-h5q⑥有毒易污染的流体宜走管程，以减少泄漏量。:d0Z'r%r+_/V8V⑦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

8、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。以上讨论的原则并不是绝对的，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。增大流速，可加大对流传热系数，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

9、差下降。因此，一般需通过多方面权衡选择适宜的流速。表4-14至表4-16列出了常用的流速范围，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4-14管壳式换热器中常用的流速范围流体的种类一般流体易结垢液体气体.J2Z+L1

10、^7J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4-15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4-16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、

11、苯甲醇、乙醇、汽油丙酮,z@7f)p,z"]-l4g8l"c安全允许速度，m/s<1<2~3<105}2z0Y%q2i47A0Z;_（3）冷却介质（或加热介质）终温的选择在换热器的设计中，进、出换热器物料的温度一般是由工艺确定的，而冷却介质（或加热介质）的进口温度一般为已知，出口温度则由设计者确定。如用冷却水冷却某种热流体，水的进口温度可根据当地气候条件作出估计，而出口温度需经过经济权衡确定。为了节约用水，可使水的出口温度高些，但所需传热面积加大；反之，为减小传热面