列管式换热器结构设计示例.pptxVIP

第三章列管换热器设计示例

一、设计计算基本步骤（续）

一、设计计算基本步骤（续）计算管子数和管长，对管子进行排列，确定壳体直径根据管长与壳体直径的比值，确定管程数：计算管程和壳程压力降，若压力降不符合要求，调整流速，再确定管程数或折流板的间距，或选择另一规格的换热器，重新计算压力降直至满足要求为止；

一、设计计算基本步骤（续）计算管程和壳程的对流传热系数，确定污垢热阻，计算得到总传热系数K’，比较初设值K与计算值K’，若K／K’＝1.15～1.25，则初选或初步设计的换热器合适；

如果不满足上述要求，用计算值代替初设值，从步骤(6)起，重复以上计算，直到满足要求为止。上述步骤为一般原则，设计换热器时，可视具体情况灵活变动。

二、操作条件的确定换热器内流体通入空间的选择在列管式换热器中，哪一种流体走管程，哪一种流体走壳程，一般可从下列几方面考虑：不洁净的或易结垢的流体走易于清洗的一侧；对于固定管板式换热器一般走管程；U形管换热器，一般走壳程。粘性大的或流量小的流体，宜走壳程，因流体在有折流板的壳程流动时，一般在雷诺数(Re＜l00)以下，即可达到湍流，有利于提高传热系数。

换热器内流体通入空间的选择（续）有腐蚀性的流体应走管程，这样，只有管子、管板和管箱需要使用耐腐蚀的材料，而壳体及管外空间的其他零件都可以使用比较便宜的材料。压力高的流体走管程，因为管子直径小，承受压力的能力好，还避免了采用高压壳体和高压密封。有毒的流体走管程，减少泄漏的机会。饱和蒸汽一般走壳程，便于冷凝液的排出被冷却的流体走壳程，便于散热。二、操作条件的确定

二、操作条件的确定换热器内流体通入空间的选择（续）对于固定管板式换热器，若两流体的温差较大，对流传热系数较大者宜走管程，这样可以降低管壁与壳壁的温差，减少热应力。以上原则，在实际中不可能同时兼顾，对具体情况仔细分析，抓住主要方面。例如首先从流体的压力、腐蚀性以及情况等方面考虑，然后再对压力降和传热系数等方面要求进行校核，以便作出较恰当的选择。

二、操作条件的确定因此，选择适宜的流速是十分重要的。表1和表2列出了一些经验数据，可供设计时参考。因为流速增加，传热系数增大，同时亦减少了污垢在管子表面沉积的可能性，降低了垢层阻力，从而使总传热系数提高，所需传热面积减少，设备投资费减少。2、流速的选择但随着流速的增加，流动阻力也相应增加，动力消耗增大，使操作费用增加。换热器内流速的大小必须通过经济核算进行选择。

二、操作条件的确定流速的选择（续）对低粘度流体，一般尽可能使Re＞l0000；对高粘件流体常按滞流设计。

二、操作条件的确定2、流速的选择（续）流体在换热据中合理的流速也可通过允许压力降来决定。在一般的情况下，由操作压力决定一合理的压力降，然后通过计算得到相应的流速。合理压力降的规定可参考表3

二、操作条件的确定

载热体的选择（续）在选择时应考虑以下几个原则：载热体能满足工艺上的要求达到的加热(冷却)温度载热体的温度易于调节；载热体的饱和蒸汽压小，加热过程不会分解；载热体的毒性小．对设备的腐蚀性小；载热体不易爆炸；载热体的价格低廉，来源充分。二、操作条件的确定

操作条件的确定载热体的选择（续）工业上常用的载热体及其适用场合列于表3，供选用时参考。

二、操作条件的确定

二、操作条件的确定

二、操作条件的确定4、换热终温的确定另外在决定换热终温时，一般不希望冷流体的出口温度高于热流体的出口温度，否则会出现反传热现象，当遇到达种情况时，可采用几个换热器串联的方法解决。为了合理地规定换热终温，可参考下述数据。

二、操作条件的确定换热终温的确定（续）热端的温差＜20℃。冷端的温差分三种情况考虑：两种工艺流体换热时，在一般情况下，冷端温差＞20℃；两种工艺流体换热时，若热流体尚需进一步加热，则冷端温差＞15℃；采用水或其他冷却剂冷却时，冷端温差＞5℃。

二、操作条件的确定4、换热终温的确定（续）对于净化较差的冷却水，出口温度建议不要超过40℃。0403对于经过良好净化的新鲜水，出口温度可达到45℃或稍高一些；如果超出上述数据，应通过技术经济比较来决定换热终温。0102冷却水的出口温度不宜太高，否则会加快水垢的生成。

传热计算基本方程传热速率方程在稳态下，当总传热系数随温度变化不大时Q=KAΔtm式中Q——热负荷，W；K——总传热系数，W／(m2·K)；A——与K对应的基准传热面积，m2Δtm——有效平均温差，K.

传热计算基本方程热负荷无相变时Q=WhCph(T1-T2)=WcCpc(t1-t2)式中Wh——热流体的流量，kg／s；Wc——冷流体的流量，kg／s；T1、T2——热流体的进出口温度，K或℃；t1、t2——冷流体的进出口温度，K或℃;Cph、Cpc——热、冷流体的换热系数。