设备选型—换热器

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1、一、换热器类型的选取1．换热器分类：（1）按照使用目的分类：冷却器、加热器、再沸器、冷凝器等；（2）按照结构分类：管壳式、板式、管式等。2．换热器的类型选择换热器的类型很多，每种型式都有特定的应用范围。在某一种场合下性能很好的换热器，如果换到另一种场合可能传热效果和性能会有很大的改变。因此，针对具体情况正确地选择换热器的类型，是很重要的。换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有:1)热负荷及流量大小2)流体的性质3)温度、压力及允许压降的范围4)对清洗、维修的要求5)设备结构、材料、尺寸、重量6)价格、使用安全性和寿命 

2、 在换热器选型中，除考虑上述因素外，还应对结构强度、材料来源、制造条件、密封性、安全性等方面加以考虑。所有这些又常常是相互制约、相互影响的，通过设计的优化加以解决。针对不同的工艺条件及操作工况，我们有时使用特殊型式的换热器或特殊的换热管，以实现降低成本的目的。因此，应综合考虑工艺条件和机械设计的要求，正确选择合适的换热器型式来有效地减少工艺过程的能量消耗。对工程技术人员而言，在设计换热器时，对于型式的合理选择、经济运行和降低成本等方面应有足够的重视，必要时，还得通过计算来进行技术经济指标分析、投资和操作费用对比，从而使设计达

3、到该具体条件下的最佳设计。3．管壳式换热器    管壳式换热器的应用范围很广，适应性很强，还具有容量大、结构简单、造价低廉、清洗方便等优点，因此它在换热器中是最主要的型式。以下内容均用于管壳式换热器二、工艺条件的选定1．压降    较高的压降值导致较高的流速，因此会导致较小的设备和较少的投资，但运行费用会增高，较低的允许压降值则与此相反。所以，应该在投资和运行费用之间进行一个经济技术比较。换热器的压降可以参考相关的经验数据。允许压降必须尽可能加以利用，如果计算压降与允许压降有实质差别，则必须尝试改变设计参数。在设计中要充分利

4、用允许压降用；而增加一点压降会增加很大的经济性，则应再行设计并考虑增加允许压降的可能性。2．流速一般来说流体流速在允许压降范围内应尽量选高一些，以便获得较大的换热系数和较小污垢沉积，但流速过大会造成腐蚀并发生管子振动，而流速过小则管内易结垢。可以参考相关的经验数据。3．温度（1）冷却水的出口温度不宜高于60°C，以免结垢严重。高温端的温差不应小于20°C，低温端的温差不应小于5°C。当在两工艺物流之间进行换热时，低温端的温差不应小于20°C。（2）当在采用多管程、单壳程的管壳式换热器，并用水作为冷却剂时，冷却水的出口温度不应

5、高于工艺物流的出口温度。（3）在冷却或者冷凝工艺物流时，冷却剂的入口温度应高于工艺物流中易结冻组分的冰点，一般高5°C。（5）当冷凝带有惰性气体的工艺物料时，冷却剂的出口温度应低于工艺物料的露点，一般低5°C。（6）为防止天然气、凝析气产生水合物，堵塞换热管，被加热工艺物料出口温度必须高于其水合物露点(或冰点)，一般高5~10°C。4．物流管壳程介质的安排建议遵循下列原则：（1）介质流向的选择被加热或被蒸发的流体，不论是在管侧或壳侧，应从下向上流动；被冷凝的流体，不论是在管侧或壳侧，应从上向下流动；（2）管壳程介质的选择管程

6、：一般是温度、压力较高，腐蚀性较强，比较脏，易结垢，对压力将有特定要求，容易析出结晶的物流等。壳程：一般是粘性较大，流量较小，给热系数较小的物流等。物料性能参数，不一定恰好都适合管程或者壳程的要求，最后的安排，应按关键因素或者主要参数综合评价确定。三．结构参数的选取1．总体设计尺寸细长型的换热器比短粗型要经济，通常情况下管长和壳径之比为5~10，但有时根据实际需要，长、径之比可增到15或20，但不常见。可以参考标准换热器尺寸。2．换热管（1）管型常见的有换热管为光管、翅片管。（2）管长管长的选取是受到两方面因素限制的，一个是

7、材料费用，另一个是可用性。无相变换热时，管子较长则传热系数也增加，在相同传热面积时，采用长管较好，一是可减少管程数，二是可减少压力降，三是每平方米传热面的比价低。但是管子过长给制造带来困难，也会增加管束的抽出空间。因此，换热管的长度一般控制在9m以内。（3）管径和壁厚管径愈小换热器愈紧凑、愈便宜。但是管径愈小换热器的压降将增加，为了满足允许的压降，一般推荐选用19mm的管子。对于易结垢的物料，为了清洗方便，采用外径为25mm的管子。对于有气－液两相流的工艺物流，一般选用较大的管径，例如再沸器、锅炉，多采用32mm的管径。（4

8、）换热管排列方式正三角形排列：接凑度高，相同管板面积上可排管数多，壳程流体扰动性好，有较高的传热/压降性能比，故应用较广，但壳程不便于机械清洗。正方形排列：流动压降小，易于机械清洗。转角三角形排列：性能介于正三角形和正方形排列之间。此外还有转角正方形，同心圆排列方式等。3.折流板折流板可以