换热器的选型和设计Word文档下载推荐.docx
《换热器的选型和设计Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《换热器的选型和设计Word文档下载推荐.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
刚性结构：
用于管壳温差较小的情况（≤50℃）管间不能清洗
带膨胀节：
有一定的温度补偿能力，壳程只能承受较低压力
浮头式
管外均能承受高压，可用于高温高压场合，
U型管式
管外均能承受高压，管清洗及检修困难
填料函式
外填料函：
管间容易泄漏，不宜处理易挥发、易爆易燃及压力较高的场合
填料函：
密封性能差，只能用于压差较小的场合
釜式
壳体上都有个蒸发空间，用于蒸汽与液相分离
套管式
双套管式
结构比较复杂，主要用于高温高压场合，或固定床反应器中
能逆流操作，用于传热面积较小的冷却器、冷凝器也预热器
螺旋盘
浸没式
用于管流体的冷却、冷凝，或者管外流体的加热
喷淋式
只用于管流体的冷却或冷凝
板式
拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液体间换热
螺旋板
可进行严格的逆流操作，有自洁作用，可回收低温热能
伞板式
伞形传热板结构紧凑，拆洗方便，通道较小，易堵，要求流体干净
板壳式
板束类似于管束，可抽出清洗检查，压力不能太高
扩展
表面式
板翅式
结构十分紧凑，传热效率高，流体阻力大
管翅式
适用于气体和液体之间传热，传热效率高，用于化工、动力、空调
蓄热式
回旋式
盘式
传热效率高，用于高温烟气冷却等
鼓式
用于空气预热器等
固定
格室式
紧凑式
适用于低温到高温的各种条件
非紧凑式
可用于高温及腐蚀性气体场合
三、选型需要考虑的因素
1.热负荷（显热+潜热的变化量）
2.流体流量的大小
3.流体的性质
4.流体在换热器中的温度及温度的变化
5.流体允许的压降
6.对清洗、维修的要求
7.设备结构的制造与材料
8.价格、使用安全性与寿命
9.技术经济指标的分析
3.1管壳式换热器的选型
3.1.1.适用围
①压力：
允许压力从高真空~41.5MPa，Pmax=60MPa，F≤5000m2
②温度：
-100℃~1100℃（-270℃≤tmax≤1450）
3.1.2.容量大、结构简单、坚固耐用、造价低廉、用材广泛、清洗方便、适应性强
3.1.3.U形管，适用于管、壳壁面温差较大，壳程易结垢管程清洁不易结垢及高温高压、腐蚀性强的场合，即高温高压腐蚀性强的介质走管，密封易解决。
3.2其他特殊类型换热器表1.2
1.板式
~25atm
-40℃~200℃
F≤2000m2
2.空冷器
3.板翅式
~70atm
-150℃~100℃
F≤200m2
4.螺旋板式
~20atm
-80℃~400℃
5.多管式
~300atm
-100℃~600℃
F≤50m2
6.折流杆式
F≤5000m2
7.蛇管式
~200atm
-260℃~600℃
8.热管式
~6atm
-40℃~350℃
9.单管
式
F≤10m2
长号式
0℃~300℃
F≤100m2
蛇管式
10.翅片式
空冷器
详见注释
-260℃~100℃铝
F≤1000m2
11.耐腐蚀特殊材料
石墨
~7atm
≤160℃
F≤700m2
聚四氟乙烯
~5atm
≤150℃
F≤80m2
玻璃
~9atm
≤280℃
F≤25m2
注：
对于大污垢系数、高粘度选1或2型换热器较好；
对于大污垢系数、高粘度压降较大时选3较理想；
对于10翅片式空冷器选择条件：
①水供应困难②水质不好，如结垢腐蚀③水热引起热污染，一般工艺出口温度较高＞65℃（即＞大气环境温度15~20℃），比列管式经济；
工艺物料＜50℃用水冷。
3.3结构参数的选取
3.3.1.两端封头（TEMA型号代码符合）
TEMA壳体换热器类型
3.3.2.管、壳程数
流体在管每通过管束一次称为一个管程，每通过壳体一次称为一个壳程。
单壳程单管程换热器称1-1型换热器，两壳程四管程换热器称为2-4型换热器，如下图所示：
2-4型换热器
为提高管流体速度：
在两端封头设置适当隔板
为提高管外流体速度：
在壳体安装纵向隔板使流体多次通过壳体空间
各类换热器管程数限制表1.3
换热器类型
管程数限制
任意偶数，分程隔板只装在换热器前端
任意数，前、后两端均有分程隔板
拔出封头式
任意偶数，对于单程管，必须在浮头端加密封节；
一般不用于单管程换热器
带外密封套环的浮头式
单管程或双管程，因为尾部没有分程隔板
带双开卡环的浮头式
任意偶数，单管程时浮头端要加装密封节
带填料函的浮头式
任意数
壳径
最大管程数
＜250
4
250~510
6
510~760
8
760~1020
10
1270
12
3.3.3.总传热系数
①有相变
②无相变
常用换热器的总传热系数（W/m2*℃）表1.4
流股A
流股B
其他型式
水
冷却水
814.1
4652
1744.5
选板式换热器较理想
烃类
μ＜1cp
581.5
1163
考虑板式换热器或空冷器
5＜μ＜10cp
290.75
697.8
气体（1bar）
81.41
232.6
93
a．若选用低翅片管，总传热系数可增大两倍以上。
U=174.45（1bar）
b．折流杆式换热器的压力损失小，另外，X型壳体和螺旋板式的压力损失也小
c．为防止管子振动破坏，可选用折流杆式换热器、管窗部排的管壳式换热器
d．如果气侧设计压力低于4.9bar（g），考虑用高翅片管
e．空冷式和管壳式换热器的总传热系数相当
气体（5bar）
174.45
气体（10bar）
302.38
348.9
气体（20bar）
383.8
465.2
若在管壳式换热器中流动为层流，则使用板式换热器较为合理
46.52
a．热管型换热器的总传热系数462.5（4.9bar）
b．低压降型式的换热器：
折流杆式、X型壳体这两种型式的总传热系数相近
c．紧凑式换热器：
板翅式换热器（铝材或不锈钢）
d．高温工况：
板翅式（不锈钢）蛇管式换热器（总传热系数和管式换热器相近
116.3
209.34
烃类μ=10cp
69.78
对高粘度流体可选用螺旋式换热器
烃类μ=5cp
151.2
烃类μ＜1
蒸汽
1046.7
选错流型式的螺旋板换热器
1395.6
3.3.4.合理压降
管壳式换热器、空冷器和套管式换热器表1.5
物流
压降值
气体和蒸汽（高压）
35-70Kpa
气体和蒸汽（低压）
15-35Kpa
气体和蒸汽（常压）
3.5-14Kpa
蒸汽（真空）
＜3.5Kpa
蒸汽（真空冷凝塔）
0.4-1.6Kpa
液体
70-170Kpa
F型壳体，壳侧压降
板翅式换热器
气体和蒸汽
5-20Kpa
20-55Kpa
3.3.5冷介质温度
①冷却水温度≤60℃，高于工艺物流冰点5℃。
②温差：
高温端△t≥20℃
低温端△t≥5℃
③工艺冷热流体换热时，低温端△t≥20℃。
3.3.6.加热
被加热介质若有冷凝液，水合物，其出口温度必须高于露点或冰点5-10℃。
3.3.7.接管位置
①被加热、蒸发：
从下向上
②被冷凝：
从上向下
被冷却介质视接管经济
3.3.8.结构参数
①换热管直径小紧凑，但压降增大，Φ19~25，汽液相时Φ32，直接加热时Φ76。
②换热管长度通常用6米
③无相变换热器时，对于大面积换热可选用8~9米
④增加管束长度一是传热系数增加，二是在相同传热面积时，可减少管程，三是单位面积传热面比较低。
但长管束一方面增加承重钢平台材料，另一方面增加占地及检修面积。
⑤翅片管：
当光管的管外总阻力与管阻力之比≥3时，要采用外翅片管，例如用蒸汽加热的再沸器，预热器，水冷器，及处理有机流体的冷凝器中。
⑥当传热壁面两侧热膜系数都很小时，宜用两面带翅的。
㈠折流板
型式：
①圆缺型、环盘型（压降小）、孔流型（压降大，但适用于清洁流体）
②其中圆缺型又分单圆，双圆缺、三圆缺。
折流板圆缺位置：
①无相变的对流传热，水平放置则壳体流体与管束不平行流动，也减少了壳程底部液体沉积。
②有悬浮物或结垢严重的流体使用的卧式换热器中，用圆缺板垂直型。
折流板圆缺高度：
①单圆缺型折流板的开口高度为直径的10~45%
②双圆缺型折流板的开口高度为直径的15~25%，两者一般取20~30%。
折流板间距：
壳体直径的30~50%，最小折流板间距为壳体直径的1/5，并＞50m/m，亦最大折流板间距为壳体直径的1/2，并≤TEMA规定的最大无支撑直管跨距的0.8倍。
㈡折流杆
避免大圆缺小间距和小圆缺大间距。
β取值0.9~0.92。
㈢防旁流设施
①密封条
②盲管
③缓冲挡板
3.4管壳式换热器的设计要点
3.4.1.选型（见3.1）
3.4.2.计算换热面积，初选换热器型号
①根据换热任务，计算传热量
②确定流体在换热器中的流动途径
③确定流体在换热器中两端的温度，计算定性温度，确定在定性温度下流体物性
④计算平均温度差，并根据温度差校正系数不小于0.8的原则，确定壳程数或调整加热介质或冷却介质的终温
⑤根据两流体的温差和设计要求，确定换热器的型式
⑥依据换热流体的性质及设计经验，选取总传热系数值K（选）
⑦依据总传热速率方程，初步算出传热面积S,并确定换热器的基本尺寸或按照系列标准选择设备规格
3.4.3.计算管壳压降
若压降不符合要
升级会员 