列管式换热器工艺设计

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1、第二章列管式换热器工艺设计第一节概述目录第二节无相变换热器工艺设计一、列管式换热器的应用二、列管式换热器设计简介第一节概述一、列管式换热器的应用换热器是化学,石油化学及石油炼制工业以及其他一些行业中广泛使用的热量交换设备。它不仅可以单独作为加热器，冷却器使用而且是一些化工单元操作的重要附属设备。因此在化工生产中占有重要的地位。换热器定义：使热量从热流体传递到冷流体（或反之）的设备称为换热器。1、主要作用（1）使热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体（或反之），使流体温度达到工艺流程规定的指标（2）回收余热、废热，提高热能总利用率2、换热器分类及特点由于工艺生产中所用换热器的目的和

2、要求各不相同，换热设备的类型也多种多样。工业上所用的换热设备以间壁式换热器居多。按作用原理或传热方式分直接接触式——传热效率高、传热面积大、结构简单、价格便宜，仅适用于工艺允许两种流体混合的场合蓄热式换热器——结构紧凑、价格便宜、传热面大、适合于气—气交换，适合于允许有少量流体混合的场合间壁式换热器的类型也是多种多样，从其结构上大致可分为:管式换热器主要包括：蛇管，套管、热管换热器、列管式换热器;板式换热器主要包括：板式，螺旋板式、板壳式换热器其它形式的换热器：夹套式、翅片式等3、各种换热器的优缺点不同的换热器各有自己的优缺点和适用条件，一般来说板式换热器传热面积较大，设备紧凑，材

3、耗低，传热系数大，热损失小。但承压能力较低，工作介质的处理量较小且制造加工较复杂，成本较高。管式换热器:具有结构简单，加工制造比较容易，结构坚固，性能可靠，适用面广等突出优点，因此被广泛用于化工生产中。列管式换热器:在化工生产中应用最为广泛，设计资料和数据较为完整，技术上比较成熟。列管式换热器的设计、制造、检验与验收必须遵循中华人民共和国国家标准”钢制管壳式(即列管式)换热器”(GB151)执行.二、列管式换热器设计简介换热器的公称直径做如下规定:卷制圆筒，以圆筒内径作为公称直径，mm；钢管制圆筒，以钢管外径作为公称直径，mm；换热器的传热面积：是以传热管外径为基准，计算所得到的

4、管束外表面积的总和，m2。公称传热面积，指经圆整后的计算传热面积。换热器的公称长度：以传热管长度（m）作为换热器的公称长度。为直管时，取直管长度；传热管为U型管时，取U型管的直管段长度。该标准还将列管式换热器的主要组成部件为：前端，管箱、壳体和后端结构（包括管束)四部分，详细分类及代号列管式换热器型号的表示方法如下：列管式换热器的工艺设计包括下列内容：(1)根据生产任务和要求确定设计方案；(2)初步确定换热器结构和尺寸；(3)核算换热器的传热能力及流体阻力；(4)确定换热器的工艺结构。一、设计方案选择二、工艺结构设计三、换热器核算第二节无相变换热器工艺设计设计方案的是：达到工艺要求

5、的热流量操作上要安全可靠结构上要简单可维护性要好尽可能节省操作费用和设备投资一、设计方案选择设计方案主要包括如下几个问题：（一）选择换热器的类型（二）流程安排的一般原则（三）加热剂或冷却剂的选择（四）流体进出口温度的确定(一)选择换热器的类型1、固定管板式（动画）固定管板式换热器适用于壳体流程清洁，不易结垢或管外侧污垢能用化学方法除掉的场合同时要求壳体壁温与管子壁温差不大(≤50℃)当超过此应加温度补偿装置，通常是加一膨胀节这种装置只能用在管壁与壳体壁温差低于60～70℃及壳程压力不高的场合。2、浮头式换热器主要特点：优点：管束可以从壳体中抽出，便于清洗管间和管内,管束可在壳体内自

6、由伸缩，不会产生热应力缺点：结构较复杂，造价高，制造安装要求高。适用于壳程流体易结垢，或壳体壁温与管壁温之差较大的场合，但要求管程流体较清洁，不易结垢。3、U型管式换热器4、填料函式换热器优点：具有浮头换热器的优点，克服了固定管板式换热器的缺点结构比浮式简单，制造方便，易于检修清洗常用于一些腐蚀严重，经常更换管束的场合。缺点：密封性能差，故壳程中不宜处理易燃，易爆或有毒的流体同时要求壳程流体的压力不宜过高（二）流程安排的一般原则：1、易结垢流体应走易于清洗的一侧。2、在设计上需要提高流体的速度时,应将需要提高流速的流体放在管程。3、具有腐蚀性的流体应走管程。4、耐高压的流体应走管程

7、。5、具有饱和蒸汽冷凝的换热器，饱和蒸汽应走壳程6、粘度大的流体走壳程高（三）加热剂或冷却剂的选择一般情况下是否选用加热剂或冷却剂的流体应根据实际情况确定特殊情况下需要设计者自行选择。（四）流体进出口温度的确定工艺流体的进出口温度是工艺条件所定的加热剂或冷却剂的进口温度也是由此确定但其出口温度有时可由设计者选定该温度直接影响加热剂或冷却剂的用量以及换热器的大小，因而这个温度的确定有一个经济上的优化问题。（一）估算传热面积1、传热器的传热量换热器的热流量是指在确定的物流