换热器选型及计算案例 [兼容模式]

换热器选型及计算

换热器：在不同温度的流体间传递热能的装置

称为换热器

称为换热器。

在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器且它们是上述行业的通用广泛使用各种换热器，且它们是上述行业的通用

设备，占有十分重要的地位。

热力设计

1、热力设计

根据使用单位提出的基本要求，合理地选择运行参数并进行传热计算行参数，并进行传热计算。

计算出总传热系数、传热面积

2、流动设计

计算压降，为换热器的辅助设备提供选择参数

3、结构设计

根据传热面积的大小计算其主要零部件的尺寸

4、强度设计

应力计算。考虑换热器的受力情况，特别是在高温高压下换热器的受压部件应按照国家压力容

器的标准设计。

管壳式换热器结构

•管箱（封头）

•壳体

•内部结构（包括管束等）

接管

壳体

折流挡板

壳程

管束管板

封头（端盖、管箱）

管程

单管程固定管板换热器

一、流体流径的选择-①不洁净和易结垢的液体宜在管内-清洗比较方便

-避免壳体和管子同时腐蚀便于清、流体流径的选择冷、热流体走管程或壳程

②腐蚀性流体宜在管内避免壳体和管子同时腐蚀，便于清洗

-免壳体受压，节省壳程金属消耗③压强高的流体宜在管内免壳体受压节省壳程金属消耗量

④饱和蒸汽宜走管间-便于及时排除冷凝液⑤有毒流体宜走管内，使泄露机会较少

⑥被冷却的流体宜走管间-可利用外壳向外的散热作用⑦流量小或粘度大的液体，宜走管间-提高对流传热系数⑧若两流体的温差较大，对流传热系数较大者宜走管间-减少热应力

上述各点若不能同时兼顾，应视具体情况抓主要矛盾。

先流体的压强、防腐蚀和清洗等要求，再校核对流传热系数和压强降。

二

流体流速的选择•增加流速

二、流体流速的选择增加流对流传热系数↑，污垢热阻↓→总传热系数↑→传热面积↓一定传热面积

流动阻力↑和动力消耗↑

还需考虑结构上：

高流速→管子数目↓→较长管子或增加程数管子太长不易清洗，且管长都有一定标准；程数增加使平均温度差下降

常用的流速范围

流体种类流速管程壳程一般流体0.5~30.2~1.5不同粘度液体的流速

般流体0.530.2 1.5易结垢流体

>1>0.5气体

5~30

3~15

液体粘度最大流速>15000.61500~5000.75500~100 1.1100~35 1.535~1 1.8<1

2.4

三流体两端温度的确定三、流体两端温度的确定

若冷、热流体的温度都由工艺条件所规定，就不存在确

定两端温度的问题。

若其中一个流体已知进口温度则出口温度应由设计者若其中个流体已知进口温度，则出口温度应由设计者

来确定。

例如用冷水冷却某热流体冷却水进口温度可根据当地例如：用冷水冷却某热流体，冷却水进口温度可根据当地

气温条件作出估计，出口温度需根据经济衡算来决定。为节省水量出度提高则传热面积要大些 为节省水量，出口温度提高，则传热面积要大些；

为减少传热面积，出口温度降低，则要增加水量。

一般，设计时冷却水两端温度差可取为5~10℃。

1

四、管子的规格和排列方法

1.

管径应尽可能使流速高些，但一般不应超过前面的流速范围

小直径管子单位传热面积的金属消耗量小传热系数a.小直径管子单位传热面积的金属消耗量小，传热系数稍高，但容易结垢，不易清洗，用于较清洁的流体；目前列管式换热器系列标准中管径具有b.大直径管子用于粘性大或易结垢的流体。

目前列管式换热器系列标准中管径具有：Φ25mm ×2.5mm 、Φ19mm ×2mm

2.管长

以清洗方便及合理使用管材为原则

合理的换热器管长：1.5m 、2m 、3m 、6m 等管子长度与公称直径之比般为对直径小管子长度与公称直径之比，一般为4～6 ，对直径小

的换热器可取大些。

3.管子排列方法

正三角形、转角正三角形、正方形、转角正方形等角转角角方转角方等

管板强度高；流体走短路

机会少，且扰动较大，因

而对流传热系数较高；相

同壳程内排更多管子

同壳程内排更多管子。便于清洗，适

介于正三角于壳程流体易

结垢的场合；

但对流传热系

形和正方形之间。

数较正三角形

的低。

4. 管间距t

管间距管间距:两相邻换热管中心的距离。其值的确定需要考虑以下几个因素：

①管板强度；

②清洗管子外表面时所需要的空隙；

③换热管在管板上的固定方法。

通常胀管法取1315且相邻两管外壁间距不通常，胀管法取t =（1.3~1.5）d 0，且相邻两管外壁间距不

应小于6mm ，即t ≥6+d 0

125d 焊接法取t =1.25d

0。

2.

当温差校正系数低于0.8，可采用壳方多程。t ϕ∆壳程数

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

六折流挡板六、折流挡板

作用：①提高壳程内流体的流速；

②加强湍流强度；

③提高传热效率；

④支撑换热管。

形式：圆缺形

圆盘形