换热器选型导则
换热器的选型和设计指南全
换热器的选型和设计指南全
1.温度和压力要求：在进行换热器选型和设计之前，需要明确设备所
需的温度和压力要求。
根据这些要求，可以选择合适的材料和换热器类型。
2.热交换面积计算：根据需要传递的热量和温度差，可以计算得到所
需的热交换面积。
热交换面积的计算是选择换热器类型和尺寸的基础。
3.材料选择：换热器的材料选择要考虑到介质的化学性质、腐蚀性以
及温度和压力要求。
常用的材料包括不锈钢、铜合金、钛合金等。
4.流体流动方式：流体可以采用并行流、逆流或交叉流方式通过换热器。
在选择流体流动方式时，需要考虑换热效率和压降等因素。
5.清洁程度要求：根据介质的清洁程度，可以选择适当的换热器类型。
尽量选择结构简单、易于清洁的换热器，以保证长期稳定的换热效果。
6.管束和散热面积：根据热量传递的需要，可以选择合适的管束形式
和散热面积。
管束的选择要考虑到介质的流速和传热系数等因素。
7.防堵塞设计：在换热器设计中要考虑到防止堵塞的问题。
可以采用
增加管道直径、添加过滤装置等措施来减少堵塞的风险。
8.设备布局和管道设计：在进行换热器的设计时，需要考虑到设备的
布局和管道的连接。
合理布局可以减少管道阻力和热量损失。
9.热媒选择：热媒的选择要根据介质的性质以及工艺流程的要求来进行。
常用的热媒有水、蒸汽、有机液体等。
10.清洗和维护考虑：在进行换热器设计时，要考虑到清洗和维护的
便捷性。
合理的设计可以降低维护成本和停机时间。
换热器的选型和设计指南
换热器的选型和设计指南
热交换器选型与设计指南
一、热换器的选型
1、热换器类型
根据热换器工作的原理和结构特征，热换器可以分为流体直接交换器（Direct-Fluid Exchangers）、保温热换器（Heat-Preserving Exchangers）、热管（Heat Pipes）和热泵（Heat Pump）。
（1）流体直接交换器
流体直接交换器是最普遍的热换器类型，它是由连接在同一个容器内两个不同流体进行直接交换的，可以分为板式热换器（Plate Heat Exchanger）、管式热换器（Tube Heat Exchanger）、管壳式热换器（Tube-shell Heat Exchanger）、换热器（Exchanger）、板管式换热器（Plate-Tube Exchanger）等几种。
（2）保温热换器
保温热换器是通过在热换器内部设置一层隔热材料，使得一个流体和另一个流体不能直接接触，而是通过隔热材料进行热量交换的热换器，它包括直管保温器（Straight-TubeHeatPreservingExchanger）、折管保温器（Folded-TubeHeatPreservingExchanger）以及缠绕管保温器（Coil-TubeHeatPreservingExchanger）等几种。
（3）热管
热管是一种将热能以流体的形式进行输送的装置，它是由一段密封的
金属管束和一段或多段的循环管组成，通常将其称为柔性热管
（ Flexible Heat Pipes），也可以称为硬性热管（Rigid Heat Pipes）。
（4）热泵。
换热器的选型和设计指南
换热器的选型和设计指南换热器是一种常见的工业设备，用于传递热量。
在选型和设计换热器时，有几个关键因素需要考虑，包括换热器的类型、工作条件、热介质性质、热量传递要求以及材料选择等。
本文将探讨这些因素，并提供选型和设计换热器的指南。
1.换热器类型选择换热器的类型多种多样，包括壳管式换热器、板式换热器、管束式换热器等。
在选择换热器类型时，需要考虑以下几个方面：-热量传递效率：不同类型的换热器有不同的热量传递效率，需要根据具体的热量传递要求选择。
-空间限制：不同类型的换热器对空间的要求也不同，需要考虑设备安装的实际情况。
-清洁维护：不同类型的换热器在清洁和维护方面也不同，这也需要考虑到。
2.工作条件考虑换热器的工作条件包括温度、压力和流量。
这些条件会对选型和设计产生影响，并需要根据不同的工况选择合适的换热器。
对于高温、高压或高流量的情况，需要选择能够承受这些条件的换热器，并进行合理的设计。
3.热介质性质分析热介质的物理性质对换热器的选型和设计也有影响。
例如，不同的热介质对应不同的热导率、比热容和粘度等物理特性，这些特性会对换热器的热量传递效果产生影响。
需要根据热介质的性质选择合适的换热器和传热方式。
4.热量传递要求根据具体的热量传递要求，选择合适的热量交换方式。
换热器可以采用对流、辐射或传导等方式进行热量传递。
不同的传热方式在热量传递效率和能耗方面也有差异，需要根据具体要求进行选择。
5.材料选择换热器的材料选择对其性能和使用寿命起着重要作用。
一些常用的换热器材料包括不锈钢、铜、铝和钛等。
需要根据热介质的特性、工作条件和预算等因素选择合适的材料。
此外，还需要考虑材料的耐腐蚀性能、尺寸稳定性和可焊性等因素。
在设计换热器时-设计热传导面积：根据热量传递要求和热介质的特性，设计合适的热传导面积，确保达到所需的热传递效果。
-流体力学分析：对流动的流体进行流体力学分析，考虑流体的流速、压降以及流体在换热器中的流动模式等，以确保热量传递效果和系统的稳定性。
换热器的选型原则
换热器选型时需要考虑的因素很多，主要是流体的性质；压力、温度及允许压降的范围；对清洗、维修的要求；材料价格；使用寿命等。
目前应用^广泛的是列管式换热器，常用的分固定管板式和浮头式两种。
一般要根据介质的性质、流量、腐蚀性、允许压降、操作温度与压力、结垢情况和检修清洗等要素决定选用列管换热器的型式。
从经济角度看，只要工艺条件允许，应该优先选用固定管板式换热器。
但遇到以下两种情况时，应选用浮头式换热器。
①壳壁与管壁的温差超过70℃；壁温相差50～70℃。
而壳程流体压力大于0.6MPa时，不宜采用有波形膨胀节的固定管板式换热器。
②壳程流体易结垢或腐蚀性强时不能采用固定管板式换热器。
换热管规格选择①管子的外形：列管换热器的管子外形有光滑管和螺纹管两种。
一般按光滑管设计。
当壳程膜系数低，采取其他措施效果不显著时，可选用螺纹管，它能强化壳程的传热效果，减少结垢的影响。
②管子的排列方式：相同壳径时，采用正三角形排列要比正方形排列可多排布管子，使单位传热面积的金属耗量降低。
一般壳程流体不易结垢或可以进行化学清洗的场合下，推荐用正三角形排列。
必须进行机械清洗的场合，则采用正方形排列。
③管子直径：管径越小换热器越紧凑、越便宜。
但管径越小换热器压降越大。
为了满足允许的压力降一般选用Ф19mm的管子。
对于易结垢的物料，为方便清洗，采用外径为25mm的管子。
对于有气液两相流的工艺物流，一般选用较大的管径。
直径小的管子可以承受更大的压力，而管壁较薄，有利传热；相同的壳径，可以排较多的小管子，使传热面积增大，单位传热面积的金属耗量降低。
所以，在管程结垢不是很严重，又允许压力降较高的情况下，采用Φ19mm×2mm的管子是合理的。
④管长：无相变换热时，管子较长，传热系数增加。
在相同传热面积时，采用长管管程数较少，压力降小，而且每平方米传热面积的性价比也高。
但是，管子过长给制造带来困难。
壳径较大的换热器采用较长的管子可降低单位传热面积的金属耗量，更为经济。
换热器的选型和设计指南
换热器的选型和设计指南换热器是一种用于传递热量的设备，广泛应用于各个行业和领域，包括化工、石油、电力、食品等。
换热器的选型和设计至关重要，直接影响设备的热效率和工作效果。
本文将从选型和设计的角度，提供一些指南和建议。
一、换热器的选型指南1.确定换热器的功能：在选择换热器之前，需要明确所需的热交换功能，例如加热、冷却、蒸发、凝结等。
同时还需考虑所需的传热方式，如对流传热、辐射传热等。
2.确定换热器的工作参数：根据具体的应用需求，确定换热器的工作参数，包括流体的温度、压力、流量等。
这些参数将直接影响换热器的尺寸、型号和材料选择。
3.选择适当的换热器类型：根据应用需求和流体性质，选择合适的换热器类型，包括壳管式换热器、板式换热器、管束式换热器等。
每种类型都有其适用的特点和限制，需要根据具体场景进行选择。
4.评估换热器的热性能：除了换热器类型，还需评估不同换热器的热性能，包括传热系数、压降、能耗等。
通过对不同类型和厂家的换热器性能进行比较，选择性能最佳的产品。
5.考虑维护和清洁：换热器在使用过程中需要进行维护和清洁，因此需要选择易于维护和清洁的换热器类型和结构。
同时还需考虑清洗液的使用、清洗方法等。
二、换热器的设计指南1.确定换热面积：根据流体的热交换需求和换热器的热传递特性，计算和确定所需的换热面积。
换热面积的大小将直接影响换热器的尺寸和材料成本。
2.确定流体流动方式：根据流体的性质和热交换需求，确定流体的流动方式，包括并流、逆流等。
不同的流动方式将影响换热器的传热效果和压降。
3.选择合适的材料：根据工作环境和流体的性质，选择合适的材料，包括换热管的材料、壳体材料等。
需要考虑材料的耐腐蚀性、强度和耐高温性能。
4.考虑换热器的安全性：换热器设计时需考虑安全因素，包括避免流体泄漏、冲击和爆炸等。
需要确保换热器的结构强度和密封性能，以及安装和使用过程中的安全措施。
5.优化换热器设计：通过计算和模拟，优化换热器的设计，包括优化流体流动路径、调整管束布置、增加换热面积等，以提高换热器的热效率和运行性能。
板式换热器选型设计的基本原则
板式换热器选型设计的基本原则目录1.板式换热器选型三大原则 (1)2.板式换热器选用主要考虑参数 (2)3.板型选择 (2)4.流程和流道的选择 (3)5.板间流速的选取 (3)6.流向的选取 (3)7.压降校核 (4)8.其它注意事项 (4)1.板式换热器选型三大原则板式换热器选型需要遵循3个原则：板型、流程和流道和压降校核。
这三个方面也是板式换热器选型最重要的部分。
第一大原则：看板型1.板型或波纹式应根据换热场合的实际需要确定。
2.对于流量大、允许压降小的情况，应选用阻力小的板型，否则，应选用阻力大的板式。
3.根据流体压力和温度，确定是选择可拆卸式换热器还是钎焊式换热器。
4.在确定板型时，不宜选择单板面积过小的板，以避免板数过多、板间流量小、传热系数低。
对于较大的换热器，这个问题更应引起重视。
第二大原则：看流程和流道流程是指板式换热器中一种介质在同一流动方向上的一组并联的流道。
流道是指板式换热器中由相邻两块板组成的介质流道。
一般是将几个流道并联或串联，形成冷热介质通道的不同组合。
应根据传热和流体阻力计算确定流程组合形式，并满足工艺条件要求。
尽量使冷、热水通道中的对流换热系数相等或接近，以获得最佳的换热效果。
第三大原则：看压降校核在板式换热器的设计选型中，一般对压降有一定的要求，因此应进行校核。
如果校验压降超过允许压降，则需要重新计算设计和选型，直至满足工艺要求。
2.板式换热器选用主要考虑参数1.冷侧介质、热侧介质热交换介质和介质的物理参数与板式换热器板和垫片材料的选择以及板波纹形状有很大关系热交换介质的物理参数包括粘度、密度、比热、导热系数等2,冷侧进出口温度，热侧进出口温度3,冷侧介质和热侧介质所需压力损失用于选择有压降损失要求的板式换热器，设计和选择时应检查压力损失，如果压降超过允许范围，应重新选择、计算和审查热交换器，直到满足工艺要求4.流量或热交换面积5.工作条件和应用领域6.产品应用区域如果板式换热器用于供暖行业，还可以提供换热区域和应用区域。
换热器选型参数
BEM700-2.5/1.6-200-9/25-4 Ⅰ
c)、U形管式换热器 封头管箱,公称直径500mm,管程设计压力4.0MPa,壳程 设计压力1.6MPa,公称换热面积75m2,不锈钢冷拨换热 管外径19mm,管长6m,2管程,单壳程的U形管式换热器, 其型号为: BIU500-4.0/1.6-75-6/19-2 e)、浮头式冷凝器 封头管箱,公称直径1200mm,管程设计压力2.5MPa,壳 程设计压力1.0MPa,公称换热面积610m2,碳素钢普通 级冷拨换热管外径25mm,管长9mm,4管程,单壳程的浮 头式冷凝器,其型号为: BJS1200-2.5/1.0-610-9/25-4 Ⅱ 3、管壳式换热器结构型式: 图1,图2,图3,图4,图5,图6
4、板式换热器优点: <1>、传热系数高:是管壳式换热器的 3~5倍. <2>、结构紧凑,占地面积小. <3>、对数平均温差大,可采用纯逆流形 式.温差修正系数最大. <4>、末端温差小,可达1~2 ℃. <5>、维护、检修方便. 5、板式换热器缺点: <1> 、耐压能力较低,由结构原因决定. <2>、耐温能力受垫片材质限制. <3>、含固体纤维状物料易堵塞.
6、BRC系列板型特点 <1>、板片波纹角度不同 除BRC0.13、0.20以外,其余板型均 分大角度板和小角度板.每台换热 器可根据需要选用不同数量大小 角度数混装,也可单独装,大、小角度 板片. <2>、板型长、短组合: a、BRC0.13(加长)→0.20 DN65 b、BRC0.28(加长)→0.45 DN100 c、BRC0.60(加长)→1.0 DN150 d、BRC1.1 (加长)→1.3(加长) →1.7 DN300
换热器配管设计导则
换热器配管设计导则HEAT EXCHANGERS PIPINGARRANGEMENT一、一般注意事项：1、流经热交换器的流体，通常被加热的流体由下往上流，被冷却的流体，由上往下流。
两种流体流向通常采逆向对流；2、一般而言，TUBE SIDE走高温、高压、腐蚀性、危险之流体，而SHELL SIDE 走低温、低压、粘滞性大的流体；3、决定热交换器高度的因素：（1）使流到另一设备之流体，靠重力自流（GRA VITY FLOW）；（2）由于泵浦NPSH的考虑；（3）流程（PROCESS）的要求。
二、管线配置：1、热交换器附近的CONTROL V ALVE SET 与STEAM TRAP SET通常如图配置；2、空间不够时，考虑使用ELL NOZZLE（尤其是叠接式热交换器）；3、阀的操作，尽量配在地上，若空间不允许时，阀的HANDWHEEL底部超过2100MM，考虑用CHAIN—OPERATOR；4、压力释放阀（P.R.V.），必须配置在地面或可以操作的范围内；5、热交换器NOZZLE高度超过2100MM时，TI应放在管线上，切不可妨碍操作空间；6、BLOCK V ALVE上方得装BLEED V ALVE CONN.有时亦可直接装在BLOCK V ALVE BODY本身上方；7、在严寒地区，应加WINTERIZING GY PASS ，防止水结冰时不流动；8、若VERTICAL REBOILER 和TOWER 是NOZZLE TO NOZZLE 相接，则仪表（INSTRUMENT）应装在NOZZLE上，并在ORENTATION SHEET 上标明；9、NOZZLE上的SPECTACLE BLIND高度超过4500MM时，可延伸TOWER的操作平台至REBOILER，如低于4500MM使用可移动梯子；10、REBOILER的安装高度关连着TOWER高度，必须和方法工程师共同讨论决定；11、挠性允许范围内，V APOR LINE愈短愈好；12、液面仪表（LEVEL INSTRUMENT）高度超过3000MM时，应设置梯子操作；13、CONTROL V ALVE SET尽可能配置于液面仪表附近，便于人员操作控制；14、含V APOR 与LIQUID混合二相流（TWO PHASE FLOW）之管线应采对称配置；15、数个热交换器共用COOLING W ATER HEADER，HEADER尽可能配置操作平台下面；16、PROCESS需求时，热交换器和DRUM之间须有斜率配管，使得流体靠重力自流；17、为节省空间，可叠放热交换器，通常可叠放两个，但最多不可超过四个。
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目次
1 总则
2 传热过程名词定义
3 换热器选型
附图管壳式换热器型式
1 总则
目的
为指导公司工艺设计人员合理地进行换热器的选型，特制定本导则。
范围
适用于石油化工装置工艺设计中换热器的选型。
2 传热过程名词定义
无相变过程
在整个传热过程中不发生相变化，只有显热传递。
2.1.1 加热
用工艺流体或其他热流体加热另一工艺流体的过程。
2.1.2 冷却
用工艺流体、冷却水或空气等冷剂冷却另一工艺流体的过程。
2.1.3 换热
用工艺流体加热或冷却另外一工艺流体的过程。
沸腾过程
在传热过程中存在着相的变化—液体加热沸腾后一部分变为汽相。
此时除显热传递外，还有潜热的传递。
2.2.1 池沸过程
用工艺流体、水蒸汽或其他热流体加热汽化大容积设备中的工艺流体过程。
2.2.2 流动沸腾
用工艺流体、水蒸汽或其他热流体加热汽化狭窄流道中的工艺流体过程。
冷凝过程
部分或全部流体被冷凝为液相, 热流体的显热和潜热被冷流体带走，这一相变过程叫冷凝过程。
2.3.1 纯蒸汽或混合蒸汽冷凝
用工艺流体、冷却水或空气，全部或部分冷凝另一工艺流体。
2.3.2 有不凝汽的冷凝
用工艺流体、冷却水或空气，部分冷凝工艺流体和同时冷却不凝性气体。
3 换热器选型
换热器的分类和选择
3.1.1 换热器的分类
3.1.2 换热器的选择原则
根据工艺条件，采用图3.1.2进行初步的换热器选型。
图3.1.2 换热器型式初选图⑴
注：本图及其它图中的压力均指绝压。
无相变管壳式换热器的分类和选择
3.2.1 分类
常用的有以下三类：
1）固定管板换热器（管侧可以清洗）；
2）U型管换热器（壳侧可以清洗）；
3）浮头式换热器（管侧、壳侧均可以清洗）。
3.2.2 管壳式换热器中流体位置的选择
1）易结垢的流体在管内，便于清洗，如冷凝器的冷却水一般走管内；
2）流量小的流体在管内，可以采用多管程，以便选择理想流速；
3）腐蚀性强的流体，尽可能在管内；
4）压力高的流体在管内；
5）两流体温差大时，给热系数大的流体在管间，以减小管壁和壳体壁间的温差；
6）与外界温差大的流体在管内；
7）饱和蒸汽的冷凝在壳侧，因为冷凝过程对流速和结垢无要求，且便于冷凝液的排放；
8）粘度大的流体一般在壳侧，因为低Re数时，壳侧的给热系数比管内高；
9）给热系数低的流体在壳侧，可采用低翅片管强化传热。
3.2.3 选择
表3.2.3 无相变换热器的选型
图3.2.3 无相变换热器的选择
表3.2.3 无相变换热器的选型⑵
②表3.2.3中用词从优到劣的排序（表、表亦同）：
很好→好→尚好→尚可→小心（要用心设计）→危险（由于相对缺少实验数据）→差（即操作性能差）。
图3.2.3 无相变换热器的选择⑴
再沸器的分类、特点和选型
表3.3.1 再沸器的型式及特性
表3.3.2 再沸器的选型
图3.3.1 再沸器的选择
图3.3.2 再沸器的选择
图3.3.3 再沸器的选择
表3.3.1 再沸器的型式及特性⑴
表3.3.2 再沸器的选型⑵
图3.3.1 再沸器的选择⑴注：* —大热负荷时选用。
图3.3.2 再沸器的选择⑵
图3.3.3 再沸器的选择⑸
冷凝器的型式、特点和选型
表冷凝器的型式和特点
图冷凝器的选择
表冷凝器的型式和特点⑵
图冷凝器的选择⑴
高效换热器的特点及选型
3.5.1 高效换热器是指传热效率比普通换热器更高的传热设备，它的特点是由于强化了传热，导致传热面积减少，热强度提高。
尤其在低温差，低Re数（高粘度，小流量）时，更具优越性。
主要强化途径：
1）改变流体的传热机理或流态，如增加扰动，减薄层流边界层等手段，以达到提高给热系数较低一侧流体的传热，或同时提高两侧流体的给热系数（均较低时）；
2）通过扩展表面，增加传热表面积（如翅片管，螺纹管等）；
3）采取措施减轻结垢程度。
如弹簧在线清洗，壁面加防垢涂层或加大流体对壁面的冲刷，减少死区，防止污垢沉积。
强化措施可以单独采用，也可以复合在一起。
应视具体问题灵活掌握。
3.5.2 无相变时的强化
1）管外—采用螺旋槽管、螺纹管、翅片管（包括横翅和纵翅）等；
2）管内—加内插物（湍流促进器）、内波纹管和纵翅管等；
3）管内、外同时强化—用缩放管、螺旋扁管及外螺纹内波纹管等；
4）管间支撑物—如折流杆、螺旋形折流挡板等；
5）改变流道的几何形状—如采用板式换热器、板翅式换热器、螺旋板换热器等。
3.5.3 沸腾时的强化
1）高热通量管—沸腾表面采用喷涂多孔表面，特别适用于低温差沸腾传热；
2） T型翅片管—用机加工方法改变沸腾表面状态，以增加汽化核心和传热面积等。
3.5.4 冷凝时的强化
1）改变冷凝表面的物理性质—通过加滴状冷凝促进剂，冷凝表面镀贵金属（金、银等）和涂高分子材料，冷凝液在表面张力的作用下使冷凝过程呈滴状冷凝；
2）低翅片管（或螺纹管等）—达到增加传热面积和改变冷凝液的分布，从而强化冷凝传热。
参考资料
1） HTFS Design Report :Selection of Heat Exchanger Equipment 2） HTRI Design Manual Volume 2
3）化工单元操作设计手册第四章换热器设计
4）化工单元操作设计资料第三章传热
5） Hydrocarbon Processing,
附图：管壳式换热器型式
前端管箱型式壳体型式后端结构型式
A
平盖管箱E
单程壳体L与A相似的固定管板结构
M
与B相似的固定管板结构
F
具有纵向隔板的双程壳
体
B 封头管箱
N
与C相似的固定管板结构
G
H
分流
P
填料函式浮头
C
用于可拆管束与管
板制成一体的管箱
双分流
S
钩圈式浮头J
J1
J2
无隔板分流(或冷凝器壳
体)
N
与管板制成一体
的固定管板管箱
T
可抽式浮头K
釜式重沸器
U
U型管束
D
特殊高压管箱X
错流
W
带套环填料函式浮头
可抽管束。