列管式换热器的设计和选用.doc

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1、列管式换热器的设计和选用（1）列管式换热器的设计和选用应考虑的问题　　◎冷、热流体流动通道的选择　　　具体选择冷、热流体流动通道的选择　　在换热器中，哪一种流体流经管程，哪一种流经壳程，下列几点可作为选择的一般原则：a)不洁净或易结垢的液体宜在管程，因管内清洗方便。b)腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀。c)压力高的流体宜在管内，以免壳体承受压力。d)饱和蒸汽宜走壳程，因饱和蒸汽比较清洁，表面传热系数与流速无关，而且冷凝液容易排出。e)流量小而粘度大（）的流体一般以壳程为宜，因在壳程Re>100即可达到湍流。但这不是绝对的，如流动阻力损失允许，

2、将这类流体通入管内并采用多管程结构，亦可得到较高的表面传热系数。f)若两流体温差较大，对于刚性结构的换热器，宜将表面传热系数大的流体通入壳程，以减小热应力。g)需要被冷却物料一般选壳程，便于散热。　　以上各点常常不可能同时满足，应抓住主要方面，例如首先从流体的压力、防腐蚀及清洗等要求来考虑，然后再从对阻力降低或其他要求予以校核选定。　　◎流速的选择　　　常用流速范围流速的选择　　流体在管程或壳程中的流速，不仅直接影响表面传热系数，而且影响污垢热阻，从而影响传热系数的大小，特别对于含有泥沙等较易沉积颗粒的流体，流速过低甚至可能导致管路堵塞，严重影响到设备的使

3、用，但流速增大，又将使流体阻力增大。因此选择适宜的流速是十分重要的。根据经验，表4.7.1及表4.7.2列出一些工业上常用的流速范围，以供参考。　　表4.7.1列管换热器内常用的流速范围流体种类流速m/s管程壳程一般液体宜结垢液体气体0.5～0.3>15～300.2～1.5>0.53～15　　表4.7.2液体在列管换热器中流速（在钢管中）液体粘度最大流速m/s>15001000～500500～100100～5335～1>10.60.751.11.51.82.4◎流动方式的选择　　　流动方式选择流动方式的选择　　除逆流和并流之外，在列管式换热器中冷、热流体还

4、可以作各种多管程多壳程的复杂流动。当流量一定时，管程或壳程越多，表面传热系数越大，对传热过程越有利。但是，采用多管程或多壳程必导致流体阻力损失，即输送流体的动力费用增加。因此，在决定换热器的程数时，需权衡传热和流体输送两方面的损失。　　当采用多管程或多壳程时，列管式换热器内的流动形式复杂，对数平均值的温差要加以修正，具体修正方法见4.4节。　　◎换热管规格和排列的选择　　　具体选择换热管规格和排列的选择　　换热管直径越小，换热器单位体积的传热面积越大。因此，对于洁净的流体管径可取小些。但对于不洁净或易结垢的流体，管径应取得大些，以免堵塞。考虑到制造和维修的

5、方便，加热管的规格不宜过多。目前我国试行的系列标准规定采用和两种规格，对一般流体是适应的。此外，还有，φ57×2.5的无缝钢管和φ25×2,的耐酸不锈钢管。　　按选定的管径和流速确定管子数目，再根据所需传热面积，求得管子长度。实际所取管长应根据出厂的钢管长度合理截用。我国生产的钢管长度多为6m、9m，故系列标准中管长有1.5，2，3，4.5，6和9m六种，其中以3m和6m更为普遍。同时，管子的长度又应与管径相适应，一般管长与管径之比，即L/D约为4～6。管子的排列方式有等边三角形和正方形两种（图4.7.11a，图4.7.11b）。与正方形相比，等边三角形排

6、列比较紧凑，管外流体湍动程度高，表面传热系数大。正方形排列虽比较松散，传热效果也较差，但管外清洗方便，对易结垢流体更为适用。如将正方形排列的管束斜转45°安装（图4.7.11c），可在一定程度上提高表面传热系数。　　　　　　图4.7.11管子在管板上的排列　　◎折流挡板　　　折流挡板间距的具体选择折流挡板　　安装折流挡板的目的是为提高管外表面传热系数，为取得良好的效果，挡板的形状和间距必须适当。　　对圆缺形挡板而言，弓形缺口的大小对壳程流体的流动情况有重要影响。由图4.7.12可以看出，弓形缺口太大或太小都会产生"死区"，既不利于传热，又往往增加流体阻力。

7、　　　a.切除过少　　　b.切除适当　　c.切除过多　　　　　　图4.7.12　挡板切除对流动的影响　　挡板的间距对壳体的流动亦有重要的影响。间距太大，不能保证流体垂直流过管束，使管外表面传热系数下降；间距太小，不便于制造和检修，阻力损失亦大。一般取挡板间距为壳体内径的0.2～1.0倍。我国系列标准中采用的挡板间距为：　　固定管板式有100，150，200，300，450，600，700mm七种浮头式有100，150，200，250，300，350，450（或480），600mm八种。（2）流体通过换热器时阻力的计算　　换热器管程及壳程的流动阻力，常常控制

8、在一定允许范围内。若计算结果超过允许值时，则应修改设计参数或重新选