《换热器的选型和设计指南(全)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《换热器的选型和设计指南(全)（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、热交换器的选型和设计指南1 概述 12 换热器的分类及结构特点。 13 换热器的类型选择 24 无相变物流换热器的选择 115 冷凝器的选择 136 蒸发器的选择 147 换热器的合理压力降 178 工艺条件中温度的选用 189 管壳式换热器接管位置的选取 1910 结构参数的选取 1911管壳式换热器的设计要点 2312 空冷器的设计要点 3213 空冷器设计基础数据 351 概述本工作指南为工艺系统工程师提供换热器的选型原则和工艺参数的选取及 计算方法。2 换热器的分类及结构特点。表 21换热器的结构分类管式官壳式固定管板式刚性结构：用于管壳温差较小的情况（一般W50C）,管间不能清洗带膨
2、胀节：有一定的温度补偿能力，壳程只能承受较低压力浮头式管内外均能承受高压，可用于高温高压场合U型管式管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难填料函式外填料函：管间容易漏泄，不宜处理易挥发、易爆易燃及压力较高的介质内填料函：密封性能差，只能用于压差较小的场合釜式壳体上都有个蒸发空间，用于蒸汽与液相分离套管式双套管式结构比较复杂，主要用于高温高压场合，或固定床反应器中套管式能逆流操作，用于传热面较小的冷却器、冷凝器或预热器螺旋浸没式用于管内流体的冷却、冷凝，或者管外流体的加热盘管式喷淋式只用于管内流体的冷却或冷凝板式板式拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液体间换热螺旋板可进行严格的逆流操作，
3、有自洁作用，可回收低温热能伞板式伞形传热板结构紧凑，拆洗方便，通道较小，易堵，要求流体干净板壳式板束类似于管束，可抽出清洗检修，压力不能太咼扩展表面式板翅式结构十分紧凑，传热效率高，流体阻力大管翅式适用于气体和液体之间传热，传热效率高，用于化 工、动力、空调、制冷工业回旋式盘式传热效率咼，用于咼温烟气冷却等鼓式用于空气预热器等固定格室式紧凑式适用于低温到高温的各种条件非紧凑式可用于高温及腐蚀性气体场合蓄热式3 换热器的类型选择换热器的类型很多，每种型式都有特定的应用范围。在某一种场合下性 能很好的换 热器，如果换到另一种场合可能传热效果和性能会有很大的改 变。因此，针对具体情况正确地选择换热器
4、的类型，是很重要的。换热器选 型时需要考虑的因素是多方面的，主要有:1) 热负荷及流量大小2) 流体的性质3) 温度、压力及允许压降的范围4) 对清洗、维修的要求5) 设备结构、材料、尺寸、重量6) 价格、使用安全性和寿命在换热器选型中，除考虑上述因素外，还应对结构强度、材料来源、加 工条件、密封性、安全性等方面加以考虑。所有这些又常常是相互制约、相 互影响的，通过设计的优化加以解决。针对不同的工艺条件及操作工况，我 们有时使用特殊型式的换热器或特殊的换热管，以实现降低成本的目的。因 此，应综合考虑工艺条件和机械设计的要求，正确选择合适的换热器型式来 有效地减少工艺过程的能量消耗。对工程技术人
5、员而言，在设计换热器时， 对于型式的合理选择、经济运行和降低成本等方面应有足够的重视，必要 时，还得通过计算来进行技术经济指标分析、投资和操作费用对比，从而使 设计达到该具体条件下的最佳设计。3.1 管壳式换热器管壳式换热器的应用范围很广，适应性很强，其允许压力可以从高真空到41.5MPa,温度可以从-100C以下到1100C高温。此外，它还具有容量大、结构简单、造价低廉、清洗方便等优点，因此它在换热器中是最主要的 型式。3.2 特殊型式的换热器特殊型式的换热器包括有:板式换热器、空冷器、多管式换热器、折流杆 式换热器、板翅式换热器、螺旋板式换热器、蛇管式换热器和热管换热器 等。它们的使用是受
6、设计温度和设计压力限制的。在下图中给出了特殊型式 的换热器的适用范围，可供参考。華1*1H 1 垃L 鋼1iioao表 31 特殊型式换热器的使用范围3.3 特殊型式的换热管特殊型式的换热管包括有低翅管、高通量管 (UCC)、Thermoexcell-E、 c(日立)及槽管等。3.4 常用换热器下表中概括地描述了常用换热器的型式及应用条件和特点。表 34换热器的类型及应用类型Types换热面积Size(m2)温度Temperature t (C)压力(最大:Pressure(kgf/cm2)材料Material特点和应用Features and Application1.管壳式换热器官壳式(标
7、准型)S&T5000-270 t165()600无限制这种类型的换热器被广泛地 用在工艺装置中，安全、可 靠。可以通过采用特殊类型 的换热管来提高其传热性 能。折流杆式rod baffl5000e-100 t600300无限制通过折流杆支承换热管来消 振动。由于壳侧流动是纵向 的、和有规律的，因此压力 失较小,适用于允许压降小的气 或气体系统。多管式multitube50-100 t600300无限制因流动为纯逆流，故具有较 的传热推动力，当换热面积 对比较小并且两流体温度父 时，可考虑采用此型式。另 夕卜，若壳侧传热不好，可使 翅片管来强化传热。蛇管式coiled tu2000be-260
8、t600200铜铝 不锈钢 碳钢在低温系统中，因不宜米用 材板翅式换热器，而经常使 蛇管式换热器。纯逆流 动，传热可在两股以上流体间进 高弹性的结构可以克服热应除损液好相叉用铝行力用 流在高温的气气换热时，可用不锈钢材料。2.单管式换热器套管式double tu长号式Trombone蛇管式coilTypes板式pla te(gasket)螺旋板式spiralW10be10010换热面积Size(m2)2000200100W tW600-50W tW3000t 300Temperaturet(C)-40 t200-90 t400300300300压力（最大）Pressure(kgf/cm2)25
9、20不锈钢碳钢不锈钢碳钢铜、铝不锈钢碳钢Material不锈钢碳钢不锈钢钛等当传热面积比较小（10m220m2）时，一般选用套管式换热器。流动为纯逆流，制造成低，维修容易，但是紧凑性差。也称作冲洗式，水被从管侧处喷下，加热或冷却管内流经常用在利用海水作介质的化石油气加热器中。结构简并易于维修，但是设备占地积较大。蛇管式换热管经常被插在罐用以加热或冷却罐内的液体特点和应用Features and Application结构紧凑，易维修。在液换热设备中传热系数较高,际应用范围广泛。也可于气冷却、冷凝或沸腾传热。主要有逆流和错流两种形式当温度存在交叉时，最好选逆流形式，而当气体冷却或冷凝时，由于错流
10、流动压力损失小，故常采用此形式。另外要慎重选择流体的流路尽量免由于两股流体流率不平衡造成的设备传热性能的降低4.翅片式换热器空冷器 2000air_cooled500500碳钢(air temp.:不锈钢-60 + 50)翅片：铝、碳钢板翅式 10000plate fin 260 t100(铝)70 铝不锈钢铜热管2000-40 t350heat pipe10 碳钢不锈钢铜空冷器和管壳式换热器相比 安装面积大，对空冷器需作 括结构价格、耗电等因素在 的综合费用分析。通常当物 出口温度高于环境温度15C 20C或更高时，使用空冷器 较为经济。板翅式换热器通常用于低温 程。其传热性能好、重量轻 结
11、构紧凑，适应性广，可用 单相流动、冷凝器和蒸发器 对高温体系中的气气 执，目前正逐渐使用材质为不锈 的板翅式换热器。对铝合金 造的板翅式换热器，可利用 低温延展性和抗拉性好的特 点，特别适用低温或超低温场合 流动阻力小、体积小、结构 凑。由于热管可在热流体和 流体两侧通过增加翅片来扩 受热面，因而大大提高了气 气换热器的传热量，用在气 气换热器中最为有效。过、于中换钢制其类型Types换热面积温度压力（最大）材料特点和应用SizeTemperature(m2)t(C)Pressure Material Features and Application(kgf/cm2)石墨carbon70016
12、07不渗透性石墨结构有：官壳式换热器、块 换热器等。聚四氟乙烯teflon1801505聚四氟乙烯管壳式和浸泡式换热器，重轻、结构紧凑。机械性能较5.特殊材料的换热器差，只适用于低压工况。玻璃glassW25W2809耐热玻璃玻璃换热器有盘官式、喷淋 管壳式、套管式等型式。常 在空气预热器或节能装置中 回收露点以下的排放气热量6.特殊换热管低翅管lowftubein碳钢不锈钢铜合金管子表面的翅片可增大换热 积23倍。与普通管子有着才 同管外径的低翅管经常用作 壳式换热器的传热管。当壳 传热系数低于管侧时，使用 翅管较为理想。低翅管也同 可用在冷凝和沸腾传热中。沸腾用传执八、碳钢典型的强化传热管即：高热强不锈钢量官(UCC)、Thermoexcell-化管铜合金（日立）等。在沸腾传热系数enhanced低、温差小（10C）的蒸发tube器中，经常使用强化传热管for boili:】g上述管子均可提高传热系数20倍。冷凝用传执八、碳钢典型的强化传热管即：槽管强不锈钢Thermoexcell-C(日立)、低化管铜管等。使用上述管子均可提enhanced传热系数25倍。tubefor
