列管式换热器的设计和选用.ppt

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1、列管式换热器的设计和选用一、列管式换热器的选用原则1.冷、热流体流动通道的选择的一般原则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，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

2、，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。2.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（给热系数），而且影响污垢热阻，从而影响总传热系数的大小。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1及表2列出一些工业上常用的流速范围，以供参考。流体种类流速管程壳程一般流体0.5~30.2~1.5易结垢流体>1>0

3、.5气体5~303~15列管式换热器内常用的流速范围液体粘度最大流速>15000.61500~5000.75500~1001.1100~351.535~11.8<12.4不同粘度液体的流速3.传热总系数Ｋ的确定计算Ｋ值的基准面积，习惯上常用管子的外表面积。当设计对象的基准条件（设备型式、雷诺准数Re、流体物性等）与某已知Ｋ值的生产设备相同或相近时，则可采用已知设备Ｋ值的经验数据作为自己设计的Ｋ值。表3为常见列管式换热器Ｋ值的大致范围。由下表选取大致Ｋ值。热流体冷流体传热系数水轻油重油气体水蒸气冷凝水蒸气冷凝水蒸气

4、冷凝水蒸气冷凝水蒸气冷凝低沸点烃类蒸气冷凝（常压）低沸点烃类蒸气冷凝（减压）水水水水水气体水沸腾轻油沸腾重油沸腾水水850~1700340~91060~28017~2801420~425030~3002000~4250455~1020140~425455~114060~170当有污垢热阻时，用下式进行Ｋ值核算。式中：－给热系数，W/m2.℃；R－污垢热阻，m2.℃／W；δ－管壁厚度，mm；λ－管壁导热系数，W/m.℃；当管壁较薄时，近似按平壁计算，即：在用上式计算Ｋ值时，污垢热阻、通常采用经验值，常用的污垢热阻

5、大致范围下表。流体污垢热阻流体污垢热阻水溶剂蒸汽0.14蒸馏水0.09水蒸气海水0.09优质（不含油）0.052清净的河水0.21劣质（不含油）0.09未处理的凉水塔用水0.58往复机排出0.176已处理的凉水塔用水0.26液体已处理的锅炉用水0.26处理过的盐水0.264硬水、井水0.58有机物0.176气体燃料油1.056空气0.26~0.53焦油1.76常见流体的污垢热阻4.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

6、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。冷却介质的选择是一个经济上的权衡问题，按设备费用和操作费用的最低原则确定冷却介质的最优出口温度根据一般经验过程要有一定的推动力，冷却介质若是工业用水，含有、等盐类，其溶解度随着温度上升而降低，为了防止盐类析出，形成垢层，工业冷却水出口温度应小于若根据、在图上找不到相应的点，表

7、明此种流型无法完成指定换热任务，应改为其他流动方式。若，经济上不太合理，且操作温度变化时，可能使急剧下降，影响操作的稳定性，应改为其他流动方式。5.换热管规格换热管直径越小，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。目前我国试行的系列标准规定采用25×2.5和19×2两种规格，对一般流体是适应的。此外，还有38×2.5，57×2.5的无缝钢管和25×2,38×2.5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

8、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。6.换热管的排列管子的排列方式有等边三角形和正方形两种（图a，图b）。与正方形相比，等边三角形排列比较紧凑，管外流