管壳式换热器走管程和壳程如何定
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。
热交换器原理与设计第2章 管壳式热交换器
☆挡管是两端堵死的管子，安置在相应于分程隔板槽后面的 位置上，每根挡管占据一根换热管的位置，但不穿过管板， 用点焊的方法固定于折流板上。通常每隔3～4排管子安排一 根挡管，但不应设置在折流板缺口处，也可用带定距管的拉 杆来代替挡管。
优点：结构简单，制造成本低，规格范围广，工程中应用广泛。 缺点：壳侧不便清洗，只能采用化学方法清洗，检修困难，对较脏
或有腐蚀性介质不能走壳程。当壳体与换热管温差很大时， 可设置单波或多波膨胀节减小温差应力。
管壳式换热器结构名称
单程管壳式换热器
1 —外壳，2—管束，3、4—接管，5—封头 6—管板，7—折流板
图2.25 折流板的几何关系
2.2.4 进出口连接管直径的计算
进出口连接管直径的计算仍用连续性方程， 经简化后计算公式为：
D 4M1.13M
πρw
ρw
2.3 管壳式热交换器的传热计算
1) 选用经验数据：根据经验或参考资料选用工艺条 件相仿、设备类型类似的传热系数作为设计依据。 如附录 A。 2) 实验测定：实验测定传热系数比较可靠，不但可 为设计提供依据，而且可以了解设备的性能。但实 验数值一般只能在与使用条件相同的情况下应用。
焊在换热管上）。
图2.23 防冲板的形式
a) 内导流筒 图2.24 导流筒的结构
b) 外导流筒
★导流筒
❖ 在立式换热器壳程中，为使气、液介质更均匀地流入管间， 防止流体对进口处管束段的冲刷，而采用导流筒结构。
热交换器重点知识总结
1.什么叫热交换器？在工程中，将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备。
2.热交换器设计应该满足哪些基本要求？合理实现工艺要求。
热交换强度高，热损失小，在有利的平均温差下工作结构安全可靠。
有与温度和压力条件相适应的不易遭到破坏的工艺结构便于制造、安装、操作和维修。
经济上合理。
保证较低的流动阻力，以减少热交换器的动力消耗设备紧凑。
⒊如何能做好热交换器设计？与传热学的发展相互促进，不可分割多学科交叉：传热学、流体力学、工程力学、材料科学涉及设计方法、设备结构、测试技术、计算和优化技术等对设计者来说，扎实的理论知识+经验4.热交换器的类型有哪些？分类方法：按用途：预热器（加热器）、冷却器、冷凝器、蒸发器。
按制造材料：金属、陶瓷、塑料、石墨、玻璃等。
按温度状况：温度工况稳定、温度工况不稳定。
按冷热流体的流动方向：顺流式（并流式）、逆流式、错流式（叉流式）、混流式。
按传送热量的方法：间壁式、混合式、蓄热式5.热交换器的选型应考虑哪些因素？基本标准：流体类型、操作压力和温度、热负荷和费用等。
对于一定热负荷热交换器的选型考虑因素：热交换器材质；操作压力与温度、温度变化情况、温度推动力；流量；流动方式；性能参数—热效率和压降；结构性；流体种类和相态；维护、检测、清洗、拓展、维修的可能性；总的经济性；加工制造技术；其它的用途6.热交换器的设计计算包括哪些内容？热计算，结构计算，流动阻力计算，强度计算。
7.名词解释间壁式热交换器：两流体分别在一个固体壁面两侧流动，不直接接触，热量通过壁面进行传递。
混合式：或称直接接触式。
两种流体直接接触传热蓄热式：或称回热式。
两种流体分别分时轮流和壁面接触，热量借助蓄热壁面传递沉浸式热交换器结构：这种热交换器多以金属管子绕成，或制成各种与容器相适应的情况，并沉浸在容器内的液体中。
优点：结构简单，便于防腐，能承受高压。
缺点：由于容器体积比管子的体积大得多,因此管外流体的表面传热系数较小。
设备基础知识题库
设备基础知识初级001换热器的基本结构、型号规格1、换热器中用来分配流体沿管内流动和配置管程数的部件为_________ ，用来防止流体短路使流体按规定路线流动的结构叫答文：管箱；折流板2、管程进出口接管一般的接在管壳式换热器的_______ 上。
A、管箱B、浮头C、壳体D、外头盖答文：A 3、换热器热流介质一般的走。
4、壳程8、管程C、管壳程均走，视情况而定D、以上叙述均不对答文：C4、使用换热器的目的是加热介质、回收热量、冷却产品。
（）答文：J5、某换热器型号为FB500-55-25-4,其中FB指, 500指。
答文：浮头式；壳体公称直径6、某换热器型号为FB600-85-25-4,其中85指, 4指。
答文：换热面积；管程数7、换热器类型中一般没有水蒸汽或水参与的是_______ 。
A.加热器B.冷却器C再沸器 D.热交换器答文：D8、采用多管程的换热器可以增加传热面积。
（）答文：J002冷换设备的工作原理1、冷换设备的任务是把___________ 的热量传递给______________ 。
答文：高温介质；低温介质2、冷却器一般采用的冷却剂有_________ 和 _______ 。
答文：水；空气3、换热器是由两种______ 不同的介质进行热量的交换。
A、密度B、组成C、温度D、沸点答文：C 4、由于两种介质的温度不同，一种需要降温，另一种需要升温，时采用_较为合适。
A、换热器B、冷凝器C、加热器D、冷却器答文：A 5、若有一种液体被加热而蒸发成为气体，则此时采用的换热设备为重沸器或蒸发器。
（）答文：J6、冷凝器是有一种介质从气态被冷凝成液态，同时伴随大幅度的温度变化。
（）答文：X7、冷换设备按用途分为几类答文：答：（1）换热器（1分）；（2）冷凝器（1分）；（3）蒸发器（1分）；（4）加热器（1分）；（5）冷却器（1分）。
003浮头式换热器的知识1、浮头式换热器是借助管程和________ 程内分别流经的介质,实现_________ 过程的设备。
管壳式换热器选型计算
p1' 流体横过管束的压强降，Pa； p2' 流体通过折流板缺口的压强降，Pa； Fs 壳程压强降的结垢校正系数，液体可取1.15，气体可取1.0 Ns 串联的壳程数。
p1'
Ff0nc (NB
1)
u02
2Байду номын сангаас
p2'
NB (3.5
2h ) D
u02
2
F 管子排列方法对压强降的校正因素， 正三角为0.5,转角正方形为0.4，正方形为0.3；
常用的流速范围
流体种类
一般流体 易结垢流体
气体
流速 管程 壳程 0.5~3 0.2~1.5
>1
>0.5
5~30 3~15
不同粘度液体的流速
液体粘度 >1500 1500~500 500~100 100~35
35~1 <1
最大流速 0.6 0.75 1.1 1.5 1.8 2.4
流体两端温度的确定
管壳式换热器的主要控制参数为加热面积、热 水流量、换热量、热媒参数等。
结构分类
• 固定管板式汽-水换热器 • 浮头式汽-水换热器 • U形管壳式汽-水换热器 • 填料函式换热器汽-水换热器
• 管箱（封头） • 壳体 • 内部结构（包括管束等） • 折流板（挡板） • 管板
接管 壳体
折流挡板
封头（ 端盖、管箱）
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
列管式换热器流体通过管程和壳程依据什么来选择
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。
管壳式换热器传热计算示例终 用于合并
Pa;
取导流板阻力系数:
;
导流板压降:
壳程结垢修正系数: 壳程压降:
Pa ;(表 3-12)
管程允许压降:[△P2]=35000 Pa;(见表 3-10) 壳程允许压降:[△P1]=35000 Pa;
△P2<[△P2] △P1<[△P1] 即压降符合要求。
Ｐa;
(2)结构设计(以下数据根据 BG150-2011)
m2; 选用φ25×2、5 无缝钢管作换热管; 管子外径 d0=0、025 m; 管子内径 di=0、025-2×0、0025=0、02 m; 管子长度取为 l=3 m; 管子总数:
管程流通截面积:
取 720 根 m2
管程流速: 管程雷诺数: 管程传热系数:(式 3-33c)
m/s 湍流
6)结构初步设计: 布管方式见图所示: 管间距 s=0、032m(按 GB151,取 1、25d0); 管束中心排管的管数按 4、3、1、1 所给的公式确定:
结构设计的任务就是根据热力计算所决定的初步结构数据,进一步设计全部结构尺寸, 选定材料并进行强度校核。最后绘成图纸,现简要综述如下:
1) 换热器流程设计 采用壳方单程,管方两程的 1-4 型换热器。由于换热器尺寸不太大,可以用一台,未考虑 采用多台组合使用,管程分程隔板采取上图中的丁字型结构,其主要优点就是布管紧密。 2)管子与传热面积 采用 25×2、5 的无缝钢管,材质 20 号钢,长 3m,管长与管径都就是换热器的标准管子 尺寸。 管子总数为 352 根,其传热面积为:
3)传热量与水热流量
取定换热器热效率为η=0、98; 设计传热量:
过冷却水流量:
; 4)有效平均温差 逆流平均温差:
根据式(3-20)计算参数 p、R: 参数 P:
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不是这么简单，需要考虑很多因素：
宜走管内的流体：
1）不洁净和易结垢的流体，因为管内清洗方便；
2）腐蚀性的流体，因为可避免管子、壳体同时受腐蚀，且管子便于清洗和检修；3）压强高的流体，因为可以节省壳体材料；
4）有毒的流体，因为可减少泄漏的机会。
宜走壳程的介质：
1）饱和蒸汽，因为可便于及时排除冷凝液，且蒸汽比较干净，清洗比较方便；2）被冷却的流体，因为可利用壳体散热，增强冷却效果；
3）粘度大的流体或流量小的流体，因为流体在折流板的作用下，可提高流动对流传热系数；
4）对于刚性结构的换热器，若两流体的温差大，对流传热系数较大的介质走壳程，可减少热应力。
换热器中管壳程介质的确定原则如下：
1、不清洁的流体走管内，以便于清洗。
例如冷却水一般通入管内，因为冷却水常常用江河水或井水，比较脏，硬度较高、受热后容易结垢，在管内便于机械清洗。
此外管内流体易于维持高速，可避免悬浮颗粒的沉积。
2、流量小的流体，或传热系数小的流体走管内。
因管内截面一般比管间截面小，流速可高些，有利于提高传热系数。
3、有腐蚀性的流体走管内，这样只要管子、管板用耐腐蚀材料即可。
此外，管子便于检修。
4、压强高的流体走管内，因管子较宜承受高压。
5、高温或低温流体走管内，这样可以减少热量或冷量向周围大气散失而造成的热损失。
6、饱和蒸汽走管内，便于排除冷凝液。
冷热流体哪一个走管程，哪一个走壳程，需要考虑的因素很多，难以有统一的定则；但总的要求是首先要有利于传热和防腐，其次是要减少流体流动阻力和结垢，便于清洗等。
一般可参考如下原则并结合具体工艺要求确定。
(1)腐蚀性介质走管程，以免使管程和壳程材质都遭到腐蚀。
(2)有毒介质走管程，这样泄漏的机会少一些。
(3)流量小的流体走管程，以便选择理想的流速，流量大的流体宜走壳程。
(4)高温、高压流体走管程，因管子直径较小可承受较高的压力。
(5)容易结垢的流体在固定管板式和浮头式换热器中走管程、在u形管式换热器中走壳程，这样便于清洗和除垢；若是在冷却器中，一般是冷却水走管程、被冷却流体走壳程。
(6)粘度大的流体走壳程，因为壳程流通截面和流向在不断变化，利于传热。
(7)流体的流向对传热也有较大的影响，为充分利用同一介质冷热对流的原理，以提高传热效率和减少动力消耗，无论管程还是壳程，当流体被加热或蒸发时，流向应由下向上；当流体被冷却或冷凝时流向应由上向下。
什么样的介质走管程什么样的介质走壳程流向：热流体上进下出，冷流体下进上出。
（1）不洁净的易结垢的流体走管层，便于清洗。
（2）腐蚀性的流体走管层，以免壳体和管子同时受腐蚀。
（3）有毒流体走管层，减少泄露机会。
（4）压力高的流体走管层，以免壳体受压，节省壳层金属消耗。
（5）粘度大的流体走壳层，流量小的流体走管层，提高流速。
（6）饱和蒸汽宜走管层，以便于被加热介质有足够的汽化空间。
（7）热流体宜走管层。
这个表述是比较正确的，但有时会出现冲突的情况，这时就要综合考虑了，例如渣油是高温黏度大的产品，但往往大多数就选择走管程。