列管式换热器流体通过管程和壳程依据什么来选择
传热学试题(附答案)
传热学试题（附答案）一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、在选择离心通风机时根据( )A、实际风量、实际风压B、实际风量、标准风压C、标准风量、实际风压D、标准风量、标准风压正确答案：B2、与平推流反应器比较，进行同样的反应过程，全混流反应器所需要的有效体积要( )A、大B、无法确定C、相同D、小正确答案：A3、某单程列管式换热器，水走管程呈湍流流动，为满足扩大生产需要，保持水的进口温度不变的条件下，将用水量增大一倍，则水的对流传热膜系数为改变前的( )A、1.149倍B、2倍C、不变D、1.74倍正确答案：D4、氯乙烯聚合只能通过( )A、阳离子聚合B、配位聚合C、自由基聚合D、阴离子聚合正确答案：C5、用离心泵向高压容器输送液体，现将高压容器改为常压容器，其它条件不变，则该泵输送液体流量( )，轴功率（）。
A、不确定、不变B、增加、增加C、减小D、增加正确答案：B6、列管换热器中下列流体宜走壳程的是( )A、腐蚀性的流体B、压力高的流体C、被冷却的流体D、不洁净或易结垢的流体正确答案：C7、某并流操作的间壁式换热气中，热流体的进出口温度为90℃和50℃，冷流体的进出口温度为20℃和40℃，此时传热平均温度差△tm=( )。
A、40℃B、30.8℃C、39.2℃正确答案：B8、工业上甲醇氧化生产甲醛所用的反应器为( )A、釜式反应器B、具换热式固定床反应器C、流化床反应器D、绝热式固定床反应器正确答案：D9、离心泵最常用的调节方法是 ( )A、安装回流支路，改变循环量的大小B、改变出口管路中阀门开度C、改变吸入管路中阀门开度D、车削离心泵的叶轮正确答案：B10、当壳体和管速之间温度大于50℃时，考虑热补偿，列管换热器应选用( )A、固定管板式B、套管式C、浮头式正确答案：C11、下面关于裂解气分离流程说法正确的是( )A、一套乙烯装置分离收率和分离流程顺序关系很大，顺序分离流程和前脱乙烷流程、前脱丙烷流程相比乙烯收率最高。
管壳式换热器管道布置设计规定
一、换热器布置的一般要求
5.9 换热器周围平台应留有足够的操作和维修通道，并考虑采用机 动吊装设备装卸冷换设备的可能性。如果由于占地限制，不能使用 机动吊装设备装卸时，尚应考虑设置永久性的吊装设施。
5.10 布置在构架下或构架之间换热器和布置在管廊下的换热器，都 应考虑吊装检修的通道和场地。
5.11换热器的安装高度应符合下列要求：
5.11.1用泵抽出的换热器的安装高度满足泵吸入高度的要求；
5.11.2从塔或容器底部经换热器抽液时，换热器应靠近并位于塔或 容器的下方，以缩短泵的吸入管道，减少入口管道压力降：
5.11.3换热器安装高度应保证其底部接管的最低标高或排液阀下部 与地面或平台的净空不应小于150 mm。
二、换热器配管的一般要求
1.5 釜式重沸器 它是固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器壳 体的变形，主要是将壳程空间加倍增大，结构上留有一定的 蒸发空间。
一、换热器布置的一般要求
2.换热器固定端的确定 2.1 一般情况下，将抽芯方向设置为固定端， 设置滑
动端是为了消除设备本体的热胀冷缩。 2.2 高温下固定端还是应由应力专业确定，应力专业基
管壳式换热器管道布置 设计规定
2020/8/21
管壳式换热器管道布置设计规定
一、换热器布置的一般要求 二、换热器配管的一般要求 三、管壳式换热器管道布置设计 四、再沸器管道布置设计
一、换热器布置的一般要求
1.管壳式换热器根据其结构的不同,可以分为固定管板式换热器 、浮头式换热器、U形管式换热器、填料函式换热器、釜式重沸 器等。
1.换热器的管道布置应满足管道和仪表流程图的要求，并应考虑管系 的柔性及经济性。应优先考虑大直径和合金钢管的管道布置，在满足 管道柔性设计要求的前提下，应使其配管路线最短，弯头最少。 2. 换热器的管道布置应方便操作和维修，并且不应妨碍操作和检修通 道的通行。 3. 换热器的基础标高，应满足其下部排液管距地面或平台面不小于 150mm.
换热器的壳程和管程
在热交换器（换热器）中，壳程（Shell Side）和管程（Tube Side）是指热交换器中两侧的流体流动路径。
1.壳程：壳程是热交换器的一个侧面（也称为壳侧），其中一个流体（通常是
冷却剂或工作流体）在一个外部壳体内流动。
壳程内通常安装了一组固定的管子，用于传递另一个流体（通常是被加热或冷却的流体）。
在壳程内，流体在管子外侧进行流动，通过管子和壳体之间的传热表面进行热量交换。
2.管程：管程是热交换器的另一个侧面（也称为管侧），其中另一个流体（通
常是热源或冷源）在一组管子内流动。
管程内的流体通过管子内部的传热表面与壳程中的流体进行热量交换。
通常，管程内的管子是固定的，而壳程内的流体在管程外部流动。
壳程和管程在热交换器中扮演不同的角色，根据具体的应用需求和设计要求，选择合适的壳程和管程配置可以实现最佳的热传输效果。
壳程和管程的选择与流体性质、压降、热传输要求以及维护便利性等因素密切相关。
在实际应用中，需要根据具体的工程需求进行选择和设计。
换热器换热面积选型计算方法
系列标准中，采用的h（mm）值为： • 固定管板式：150,300,600； • 浮头式：150,200,300,480和600.
七、外壳直径的确定
要求：壳体内径等于或稍大于管板的直径。
单程管壳体内径：
D t(nc 1) 2b' 式中: t—管心距，m；nc —横过管束中心线的管数； b’—管束中心线上最外层管的中心至壳体内壁的距离.
的原则，决定壳程数。 ⑤ 依据总传热系数的经验值范围，或按生产实际情况，
选定总传热系数K值。 ⑥ 由传热速率方程，初步算出传热面积，并确定换热器
的基本尺寸。
2、计算管程、壳程压强降
根据初定的设备规格，计算管程、壳程流体的流速和压 强降。验算结果是否满足工艺要求。若压强降不符合要求， 要调整流速，再确定管程数或折流板间距，或选择另一规 格的换热器，重新计算压强降直至满足要求。
管程数m计算： m u u'
u——管程内流体的适宜流速；u’——管程内流体的实际流体。
2.壳程数
当温差校正系数 t 低于0.8，可采用壳方多程。
如：在壳体内安装一块与管束平行的隔板，流体在壳体 内流经两次，称为两壳程。
但由于隔板在制造、安装和检修等方面都有困难，故一 般不采用壳方多程的换热器，而是几个换热器串联使用
介质
植物油 井水
性质
热流体 冷流体
主要物性参数表
密度 kg/m3
950 995.7
比热 kJ//(kg·℃)
2.261 4.174
粘度 Pa·s
0.742× 10-3 0.801× 10-3
热导率 W/(m·
℃)
0.172
0.618
三、估算传热面积
1.热流量
列管式换热器的选用与设计原则与列管式换热器的设计计算
列管式换热器的选用与设计原则与列管式换热器的设计计算换热器的设计即是通过传热过程计算确定经济合理的传热面积以及换热器的结构尺寸，以完成生产工艺中所要求的传热任务。
换热器的选用也是根据生产任务，计算所需的传热面积，选择合适的换热器。
由于参与换热流体特性的不同，换热设备结构特点的差异，因此为了适应生产工艺的实际需要，设计或选用换热器时需要考虑多方面的因素，进行一系列的选择，并通过比较才能设计或选用出经济上合理和技术上可行的换热器。
本节将以列管式换热器为例，说明换热器选用或设计时需要考虑的问题。
一、流体通道的选择流体通道的选择可参考以下原则进行：1．不洁净和易结垢的流体宜走管程，以便于清洗管子；2．腐蚀性流体宜走管程，以免管束和壳体同时受腐蚀，而且管内也便于检修和清洗；3．高压流体宜走管程，以免壳体受压，并且可节省壳体金属的消耗量；4．饱和蒸汽宜走壳程，以便于及时排出冷凝液，且蒸汽较洁净，不易污染壳程；5．被冷却的流体宜走壳程，可利用壳体散热，增强冷却效果；6．有毒流体宜走管程，以减少流体泄漏；7．粘度较大或流量较小的流体宜走壳程，因流体在有折流板的壳程流动时，由于流体流向和流速不断改变，在很低的雷诺数（Re<100）下即可达到湍流，可提高对流传热系数。
但是有时在动力设备允许的条件下，将上述流体通入多管程中也可得到较高的对流传热系数。
在选择流体通道时，以上各点常常不能兼顾，在实际选择时应抓住主要矛盾。
如首先要考虑流体的压力、腐蚀性和清洗等要求，然后再校核对流传热系数和阻力系数等，以便作出合理的选择。
二、流体流速的选择换热器中流体流速的增加，可使对流传热系数增加，有利于减少污垢在管子表面沉积的可能性，即降低污垢热阻，使总传热系数增大。
然而流速的增加又使流体流动阻力增大，动力消耗增大。
因此，适宜的流体流速需通过技术经济核算来确定。
充分利用系统动力设备的允许压降来提高流速是换热器设计的一个重要原则。
在选择流体流速时，除了经济核算以外，还应考虑换热器结构上的要求。
工业用换热器分类概述
换热器的结构形式
管式换热器的结构形式
1、列管式换热器(管壳式换热器)
它结构紧凑，单位体积所具有的传热面积较大(40～ 150m2/m3)，传热效果好，适应性强，操作弹性大，尤其 适用于高温、高压和大型装置中，是管式换热器中应用 最普遍的换热器。
在列管式换热器中，由于管内外流体温度不同，使管 束和壳体的受热程度不同，导致它们的热膨胀程度出现 差别。若两流体温差较大，就可能由于热应力而引起设 备的变形，管子弯曲甚至破裂，严重时从管板上脱落。 因此当两流体的温度差超过50℃时，就应从结构上考虑 热膨胀的影响，采取相应的热补偿措施。根据热补偿方 法的不同，列管式换热器分为三种形式：
(3)能利用低温热源 由于流道长而且两流体可达到完全逆 流，因而传热温差大，能充分利用温度较低的热源。
(4)结构紧凑 由于板薄2～4mm，单位体积的传热面积可 达到150～500m2/m3。
主要缺点是操作压强不能超过2MPa，操作温度在300～ 400℃以下，另外因整个换热器焊为一体，一旦损坏检修困 难。螺旋板换热器直径在1.5m之内，板宽200～1200mm， 板厚2～4mm，两板间距5～25mm，可用普通钢板和不锈钢 制造，目前广泛用于化工、轻工、食品等行业。
二、按用途分
1.加热器：用于把流体加热到所需温度，被加热流体在加热过 程中不发生相变。 预热器：用于流体的预热，以提高整套工艺装置的效率。 3.过热器：用于加热饱和蒸汽，使其达到过热状态。 4.蒸发器：用于加热液体，使其蒸发汽化。 5.再沸器：用于加热已被冷凝的液体，使其再受热汽化。为蒸 馏过程专用设备。 6.冷却器：用于冷却流体，使其达到所需温度。 7.冷凝器：用于冷却凝结性饱和蒸汽，使其放出潜热而凝结液 化。
换热器是工艺过程必不可少的单元设 备，广泛用于石油、化工、轻工、制药、 食品、机械、冶金、动力等工程领域中。
列管式换热器的设计
列管式换热器的设计列管式换热器的应用已有很悠久的历史。
现在，它被当作一种传统的标准换热设备在很多工业部门中大量使用，尤其在化工、石油、能源设备等部门所使用的换热设备中，列管式换热器仍处于主导地位。
同时板式换热器也已成为高效、紧凑的换热设备，大量地应用于工业中。
为此本章对这两类换热器的工艺设计进行介绍。
列管式换热器的设计资料较完善，已有系列化标准。
目前我国列管式换热器的设计、制造、检验、验收按“钢制管壳式(即列管式)换热器”(GB151)标准执行。
列管式换热器的设计和分析包括热力设计、流动设计、结构设计以及强度设计。
其中以热力设计最为重要。
不仅在设计一台新的换热器时需要进行热力设计，而且对于已生产出来的，甚至已投人使用的换热器在检验它是否满足使用要求对，均需进行这方面的工作。
热力设计指的是根据使用单位提出的基本要求，合理地选择运行参数，并根据传热学的知识进行传热计算。
流动设计主要是计算压降，其目的就是为换热器的辅助设备——例如泵的选择做准备。
当然，热力设计和流动设计两者是密切关联的，特别是进行热力计算时常需从流动设计中获取某些参数。
结构设计指的是根据传热面积的大小计算其主要零部件的尺寸，例如管子的直径、长度、根数、壳体的直径、折流板的长度和数目、隔板的数目及布置以及连接管的尺寸，等等。
在某些情况下还需对换热器的主要零部件——特别是受压部件做应力计算，并校核其强度。
对于在高温高压下工作的换热器，更不能忽视这方面的工作。
这是保证安全生产的前提。
在做强度计算时，应尽量采用国产的标准材料和部件，根据我国压力容器安全技术规定进行计算或校核(该部分内容属设备计算，此处从略)。
列管式换热器的工艺设计主要包括以下内容：①根据换热任务和有关要求确定设计方案；②初步确定换热器的结构和尺寸；③核算换热器的传热面积和流体阻力；④确定换热器的工艺结构。
1.1设计方案的确定1.1.1换热器类型的选择（1）固定管板式换热器这类换热器如图2-1(a)所示。
管壳式换热器谁走管程谁走壳程是怎么定的？
混和气体在℃下地有关物性数据如下（来自生产中地实测值）：
密度
定压比热容℃
热导率
粘度
循环水在℃下地物性数据：
密度㎏
定压比热容℃
热导率℃
粘度
二．确定设计方案
．选择换热器地类型
两流体温地变化情况：热流体进口温度℃出口温度℃；冷流体进口温度℃，出口温度为℃，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器地管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器.文档来自于网络搜索
管子在管板上排列地间距(指相邻两根管子地中心距)，随管子与管板地连接方法不同而异.通常，胀管法取(～)，且相邻两管外壁间距不应小于，即≥().焊接法取.文档来自于网络搜索
.管程和壳程数地确定当流体地流量较小或传热面积较大而需管数很多时，有时会使管内流速较低，因而对流传热系数较小.为了提高管内流速，可采用多管程.但是程数过多，导致管程流体阻力加大，增加动力费用；同时多程会使平均温度差下降；此外多程隔板使管板上可利用地面积减少，设计时应考虑这些问题.列管式换热器地系列标准中管程数有、、和程等四种.采用多程时，通常应使每程地管子数大致相等.文档来自于网络搜索
．计算管、壳程压强降根据初定地设备规格，计算管、壳程流体地流速和压强降.检查计算结果是否合理或满足工艺要求.若压强降不符合要求，要调整流速，再确定管程数或折流板间距，或选择另一规格地设备，重新计算压强降直至满足要求为止.文档来自于网络搜索
．核算总传热系数计算管、壳程对流传热系数α和α，确定污垢热阻和，再计算总传热系数'，比较得初始值和计算值，若'＝～，则初选地设备合适.否则需另设选值，重复以上计算步骤.文档来自于网络搜索
．流体流动阻力(压强降)地计算
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列管式换热器流体通过管程和壳程依据什么来选择？
流体应走管程还是壳程，需要考虑多方面因素，不能提出一定规则，但总的原则是有利于传热，防止腐蚀，减少阻力，不易结垢，便于清扫。
由于管子容易清扫，强度较高，就抗腐蚀性来说，管子比壳体相对地要廉价些。
若易腐蚀的介质走壳程，那么壳程和管子一起被腐蚀。
因此，适宜走管程的流体有：①冷却水②易结垢或夹带有固体颗粒不清洁的流体（如油浆）③压力及温度较高和腐蚀性较强的流体④流量较小的流体（走管程可选择理想的流速，可以提高管程给热系数，缩小换热器尺寸）⑤粘度较大的流体（走管程可以减少压力降）⑥热流体或冷冻介质（走管程可以减少能量损失）。
由于壳程流过面积较大，因此走壳程的流体有：①要求经换热后压力损失小的流体②与适宜走管程的流体情况相反的流体。