换热器折流板最大间距的 探讨

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1、换热器折流板最大间距的探讨王兰生摘要本文以DN400水－水换热器设计计算为例,说明GB151－89《钢制管壳式换热器》中关于折流板的最大间距应不大于圆筒内直径的规定是不尽合理的,不利于壳程流体压力降的降低,并提出了相应的建议。关健词折流板最大间距压力降1问题的提出　　我们知道，由于管壳换热器的壳程流通截面积通常较管程流通截面积为大，因而除壳程为蒸气冷凝的工况外（冷凝传热系数与流动状态无关），均在壳程设置折流板以提高壳程流体的流速，改变流体的流动方向，使流体沿垂直于换热管中心线的方向流过管束，增加湍流

2、程度，从而提高壳程的传热效果。同时，折流板对管束又起着支撑作用。　　从传热方面考虑，合理的折流板间距不仅应使换热器获得较好的传热效果，以满足给定的传热要求，而且应使壳程的流体压力降不超过允许的最大压力降，以免动力消耗过大。管壳式换热器工艺设计计算中控制的折流板最小间距为1/3～1/2Ds，且不小于50mm。换热管无支撑的最大折流板间距为171d0.74（d为换热管外径，mm）。允许的最大压力降为0.4atm（40.53kPa）[1]。　　GB151－89《钢制管壳式换热器》(以下简称GB151)中的

3、3.9.3.2条规定：“折流板的最小间距应不小于圆筒内直径的五分之一，且不小于50mm。最大间距应不大于圆筒内直径，且满足表3－22的要求”。表3－22　　　　　mm换热管外径d1014192532384557最大无支撑距8001100150019002200250028003200　　显而易见，GB151规定的折流板最小间距及最大无支撑跨距（防止换热管变形过大和便于安装）与工艺设计基本是一致的，但是却增加了折流板最大间距应不大于圆筒内直径的限制。这样一来，在管壳式换热器的设计中，就可能会出现工艺专

4、业提出的满足传热要求和压力降限制的折流板间距超出壳体内径，而设备专业由于GB151的规定难以在设计中予以认可的情况。实际上，笔者在水－水换热器系列的设计中就遇到了这一问题。下面以DN400水－水换热器的设计计算为例加以说明。2设计计算实例2.1工艺及结构参数　　文[2]中的水－水换热器系列为国家建筑标准设计，用于一般工业及民用建筑采暖通风系统。设计计算实例所选换热器的规格为DN400，组数为2，计算换热面积为103.05m2。它是由4台公称直径为400mm、公称（换热管）长度为3500mm的固定管板

5、式换热器叠加而成的重叠式换热器组。其管程走被加热水，进、出口温度为40/60℃。壳程走加热水，进、出口温度为95/70℃。其结构参数如下：　　壳体内径Ds=0.4m　　　换热管外径do=0.025m　　换热管内径di=0.02m　换热管壁厚lw=0.0025m　　管间距Pt=0.032m　　　采用正三角形排列　　排管数Nt=96根。　　　管程数Np=1　　核算该换热器的传热性能。2.2传热计算　　传热计算采用的方法、公式、图表及数据等，均取自于文[1]，各符号表示的意义及单位与原文一致，不再说明。　

6、　(1)计算定性温度，确定物理常数　管理壳程定性温度t=(40+60)/2=50℃T=(95+70)/2=82.5℃物理常数　　(2)假设总传热系数Ko　　依据表8－21管壳式换热器总传热系数推荐值，初设总传热系数Ko=900kcal/（m2.h.℃）　　(3)计算有效平均温差Δtm　　　　对数平均温差Δtln按下式计算　　　　按图8－12(a)计算温度修正系数　　　　由图8－12(a)查得温度修正系数FT=0.925　　有效平均温差Δtm按下式计算：　　　　(4)计算传热量Q　　　　(5)计算被加

7、热水流量W2　　　　(6)计算加热水流量W1　　　　(7)计算传热膜系数　　①管程传热膜系数hi　　　　由图8－13查得柯尔本传热因子　　JH=3.3×10－3　　按式8－6　　　　不考虑粘度变化，则　　　　②壳程传热膜系数ho　　C′=Pt－do=0.007m　　假定折流板间距B=0.4m　　　　取折流板缺口高度为25％，由图8－14查得管外传热因子Js=140不考虑粘度变化，则　　　(8)计算总传热系数K1　　由附表8－17查得　　管内污垢系数ri=0.0002（m2.h.℃）/kcal（按自来

8、水考虑）　　管外污垢系数ro=0.0002（m2.h.℃）/kcal（按锅炉热水考虑）　　管壁热阻rw按下式计算　　rw=lw/λw　　管壁材料导热系数λw=40kcal/（m.h.℃）（20号钢管）　　K1>Ko　　η=(K1－Ko)/Ko=23.1％　　η为总传热系数的贮备系数。若计算所得η在10％<η<30％的范围中时，计算结果是合理的。也就是说假设总传热系数Ko=900kcal/（m2.h.℃）是合理的，该换热器能够满足上述传热要求。　　(9)计算压力降　　①