孙兰义教授新作《换热器工艺设计》第3章 管壳式换热器ppt
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② ①
特性
适用范围
ϕ25×2.5
325~1Байду номын сангаас00
2，4
3，6
ϕ19×2 ϕ25×2.5
△
浮头 式
GB/T 28712.1 —2012
325~1900
2，4， 3， 4.5， 6， ϕ19×2 6 9
◇
ϕ25×2.5
3.1 管壳式换热器的特点
管壳式换热器的主要组合部件
TEMA标准中规定的管壳式换热器的主要组合
图3-3 GB/T 151-1999 管壳式 换热器中的主要部件和部件代号图
⑤ F型壳体用于需要多壳体的工况，它可起到两台或多 台串联换热器的作用，并允许换热器温度交叉的出现。
3.1 管壳式换热器的特点
前端管箱和后端管箱
前端管箱有封头管箱和平盖管箱两种基本型式。封头管箱（B）最常用，一 般是在管侧流体较清洁的情况下使用。平盖管箱可以是可拆式（A）也可以与 管板做成一个整体（C）。对于水冷却器，当管侧需要定期清洗且管侧设计压 力小于1 MPa时，前封头可选A型，对于高压换热器前封头宜选择D型。各管箱 详细介绍见书p6~p7。 可参考的一般选型指导：
（a）竖缺形折流板
（b）横缺形折流板
图3-11 折流板缺口方向
3.2 管壳式换热器结构参数选择
折流板换热器间隙 折流板管孔与管壁之间的间隙 根据TEMA标准，对于未受支承的管子的最大长度为36 in（914.4 mm）
或更小，或者对于外径大于1.25 in（31.8 mm）的管子，该孔隙为1/32 in （0.80 mm）；对于未受支承的长度超过36 in，外径为1.25 in或更小的 管子，该孔隙为1/62 in（0.40 mm）。
单弓形折流板
双弓形折流板
三弓形折流板
弓形区不排管
图3-9 圆缺形折流板几种型式
3.2 管壳式换热器结构参数选择
对于上述几种常用类型折流板，它们的优缺点详细介绍见下表
折流板类型 单弓形折流板 双弓形折流板 三弓形折流板 优点 传热效率高；价廉；易于生产 压力降较单弓形折流板小 压力降较双弓形折流板小 缺点 压力降最高；不适用于高粘度流体 传热效率比单弓形折流板低 传热效率比双弓形折流板低
图3-2 TEMA 管壳式换热器 中的主要部件和部件代号图
3.1 管壳式换热器的特点
壳体 各壳体详细介绍见书《第3章 管壳式换热器 》p2~p5。 根据各种壳体类型的特点，可以归纳出壳体 类型选择的主要原则如下：
① E型壳体为标准壳体，采用最多； ② G型和H型壳体多用于卧式热虹吸再沸器，或阻力降 要求较低的场合； ③ J型壳体多用于塔顶冷凝器，或阻力降要求较低的场 合； ④ K型壳体用于一次通过式釜式再沸器；
3.1 管壳式换热器的特点
管壳式换热器的结构特点
管壳式换热器主要由外壳、管板、管束和封头等部件组成 ，图3-1为结构示意图。
1—管箱；2—管程接管（管嘴）；3—管板； 4—壳程接管（管嘴）；5—管束；6—浮头 图3-1 管壳式换热器结构示意图
管壳式换热器的类型及适用范围
管壳式换热器通常有固定管板式、U形管式和浮头式三种型式。
程隔板的槽背面两管板之间，一般与换热管规格相同，可用折流板
点焊固定，也可用拉杆代替。
3.2 管壳式换热器结构参数选择
防冲板及导流筒
防冲元件的设置条件是： ① 当壳程流体为非腐蚀与无磨蚀的单相流体，而进口管处的动能 ρv2>2230 kg/(m· s2)，或者对ρv2>740kg/(m· s2)的其它液体（包括沸点下的 液体）时，应设防冲板或导流筒；
管程数
管程数有1~8程几种，常用的为1、2或4管程。
壳程型式
（a）单壳程
（b）双壳程
（c）分流式
（d）双分流式
图3-8 壳程的型式
3.2 管壳式换热器结构参数选择
壳径
换热器的壳径一般在325~1800 mm，采用一台大的换热器比采用几台小 换热器更经济。
壳程折流板
折流板型式 最常用的折流板型式为圆缺形折流板。圆缺形折流板（弓形折流板）可 分为单弓形、双弓形和三弓形折流板。
允许压力降可选型式或措施效果负面影响采用双弓形折流板首选压力降相对值为1减低流速减少压力降错流部分压力降减少缺口部分压力降基本不变传热系数降低无支撑距离增大振动可能性增加传热系数降低管子振动可能性增加壳程并联的换热器宜在压力降与管子振动同时制约因素时使用流动全为错流传热系数提高壳程流速及压力降按并联数成比例减少换热面积太大会引起制造安装或维修困难对于一定换热面积造价提高1215制造费用大幅度增加型无隔板分流式单弓形板双弓形板缺口部分压力降与错流压力降同时减少一半流体走壳程一半距离湍流相对压力降值为18湍流相对压力降值为004增加接管造价略高传热系数减少传热系数减少40错流壳体适用于对压力降要求特别低的场合采用低速错流体积增大紧凑度降低结构选型示例33流体空间由于影响选择流体空间的因素有很多选择流体空间时主要考虑腐蚀和结垢两个因素选择流体空间时可参考下表
接管
接管（管嘴）大小必须满足压力降要求和连接工艺管道要求，具体设计导 则见书p40。
密封条 密封条也称旁路挡板，它主要是为了防止流体由壳内和管束之间
旁流。一般固定管板式和U形管式换热器不必使用密封条，因为这些 设备壳体于管束外径间隙不大。在有相变发生的设备中，即使间隙 很大也不安装密封条，因为密封条会影响到汽相和液相的分离。
假管 假管可防止中等或大型换热器壳程中部流体的旁流，其设置于分
弓形区不排管
所有的管子都得到支撑，减小管子振动；比单弓形折 流板更加有效的将压力降转移到热传递
需要较小的管束或者更大的壳径；壳径增大导致费用增加
折流板间距 折流板间距太小会引起较大压力降，导致过量泄露和旁路流动，并使管 外的机械清洁比较困难，最小的折流板间距为壳体内径的1/5，折流板间距 与壳体内径的最佳比值通常在0.3~0.6范围内，可以实现压力降到热传递的 最大转化。 对于单相流体，适宜的折流板间距为壳体内径的1/3左右。
部件如图3-2所示。 同TEMA主要组合部件相比，我国GB/T 151— 1999规定的主要组合部件中增加了U形管换热器壳 体（I）和外导流筒结构（O），在釜式再沸器（K ）中增加了双管束型式，取消了穿流壳体（全错流 X），在GB/T 151—1999中，将管壳式换热器的主 要组合部件分为前端管箱、壳体和后端结构（包括 管束）三部分，详细分类及代号见图3-3。
壳侧和管侧有污垢时，前端管箱与后端管箱分别选A和S； 管侧无污垢时分别选B和U； 壳侧无污垢时，分别选N和N；壳侧和管侧无污垢选B和M； 当换热器操作压力为高压时选DEU。
3.1 管壳式换热器的特点
管壳式换热器型号表示方法
图3-4换热器型号表示方法
3.2 管壳式换热器结构参数选择
换热管
管子外形 换热器的管子外形有光滑管、螺纹管和波纹管等多种型式。 光滑管适用于任何条件，应用面广。 当壳程流体的传热系数只有管程的1/3时，采用螺纹管，能强化壳程传热过
3.2 管壳式换热器结构参数选择
管间距 管间距是相邻两根管子中心的直线距离，一般选用（1.25~1.5）d（d为管 子外径） 管长 管长与壳径比不宜超过6~10（对直立设备为4~6），常用的为4~6米，对 于需要传热面积大、或无相变换热器可以选用8~9米以上的管长。在炼厂设 计中最常用的是6米管长。壳径较大的换热器采用较长的管子更为经济。用 较小的管径和较长的管子，按三角形排列，能够节约较多的钢材。
第3章 管壳式换热器
孙兰义 2014/11/2
目录
3.1 管壳式换热器的特点 3.2 管壳式换热器结构参数选择 3.3 管壳式换热器工艺条件的选择 3.4 管壳式换热器计算方法及经验数据 3.5 软件计算结果分析与设计方案调整 3.6 管壳式换热器Aspen EDR示例
3.1 管壳式换热器的特点
程。
当管程流体的传热系数低于壳程的3/5以下，雷诺准数低时，选用波纹管能
大幅度提高管内传热系数。
图3-5螺纹管示意图
图3-6波纹管示意图
3.2 管壳式换热器结构参数选择
管径
换热管一般推荐选用外径为19 mm的管子。对于易结垢的物料（一
般认为污垢热阻大于0.00034 m2· K/W），或允许压力降较小时采用外 径为25 mm的管子。对于如再沸器等有相变的换热环境多采用32 mm
3.1 管壳式换热器的特点
从经济的角度上来看，在工艺条件允许时，应该优先 选用固定管板式换热器。但是当遇到以下两种情况时，就 应该选用浮头式换热器
（1）壳体和管子的金属温差超过30℃或50℃，或者冷流进口和热 流进口之间的极限温度差超过110℃。在此情况下如果采用固定管
板式换热器，就会因热应力使管板胀口处产生泄漏。
②有腐蚀性或产生磨蚀的气体、蒸气及气液混合物，应设置防冲板；
③当壳程进出口接管距管板较远、流体死区过大时，应设置导流筒。 通过现场实践发现防冲板的压力降有时很大，其根本原因在于防冲板与 壳体的间距太小，使流体进入壳程时的流速太快。因此当流体经过壳体 入口的流速不高时，也可以不装防冲板。
3.2 管壳式换热器结构参数选择
壳体与折流板之间的间隙
即壳体内径与折流板外径之间的空隙，应该力求该间隙最小从而使得
泄漏流E流路最少。相关TEMA标准见书p38。
壳体与管束之间的间隙
壳体与管束之间存在间隙使得旁路流C流路流过管束。采用密封条可
以堵住这个空隙从而使旁路流转向横掠管束。
3.2 管壳式换热器结构参数选择
防旁路流设施
目前，在换热器中应用最多的是管壳式换热器。管壳式
换热器适用的操作温度与压力范围较大，制造成本低，
清洗方便，处理量大，工作可靠，长期以来，人们已在 其设计和加工制造方面积累了许多经验，建立了一整套 程序，人们可以容易地查找到其可靠的设计及制造标准， 并且能使用众多材料制造，设计成各种尺寸及型式，因
此管壳式换热器往往成为人们的首选。
（2）容易使管子腐蚀或者在壳程中容易结垢的介质不能采用固定管
板式换热器，否则管束既无法更换，又无法机械清扫。
3.1 管壳式换热器的特点
表3-1 管壳式换热器系列特征和适用范围
系列范围 类型 系列名称 管子 （外径× 公称直径 /mm 管程 数 管长/m 厚度）/（mm ×mm） 热膨胀补偿方式：刚性，温差 温差较小； 壳程压 固定 管板 式 GB/T 28712.2 —2012 159~1800 1，2， 1.5， 2， 3， ϕ19×2 4，6 4.5，6，9 ＜50℃；加膨胀节，温差＜ △ 90~120℃；结构简单、紧凑， 长管时造价最低，管束不可抽 立式或卧式 出 U形 管式 GB/T 28712.3 —2012 U 形端自由伸缩补偿性好；结 构简单，管束抽出容易；管子 ◇ 排列不紧凑，管长分布不均匀 浮头可伸缩，补偿性好，管束 外均可承受高温 □ 可抽出；造价较高 高压 温差较大； 管内流 体较干净； 管内可 承受高压 适用面广泛； 管内 力低； 壳程流体清 洁且不易结垢； 可 排列 方式
到38 mm的管径。直接受火加热时多采用76 mm的管径。在国外一些
石油化工装置中，甚至有采用10 mm的管子，在深冷和空分装置中， 已有采用5~7.5 mm的管子。相关换热管规格见书p31~p33。
管子排列方式
正三角形排列
转角三角形排列
正方形排列
转角正方形排列
正三角形排列——应用最普遍，其传热系数高于正方形排列。一般适用于不 产生污垢或生成污垢但能以化学方法处理，以及允许压力降较高的操作。 转角三角形排列——应用不如正三角形排列那样普遍，传热系数也不如它高， 但高于正方形排列。使用情况与上述正三角形排列相同。 正方形排列——常用于要求流体压力降较低和需用机械方法清洗管子外部的 情况下，但传热系数比正三角形排列的低。 转角正方形排列—多应用于要求压力降较低（但又不如正方形排列的那样低） 和需用机械方法清洗的情况下，传热系数比正方形排列的高。 转角三角形与正方形排列均不适用于卧式冷凝器，因下流凝液会使下方管表 面液膜迅速增厚。
圆缺率/壳径
＞0
＜壳径的一半
0~壳径的一半
0.40~0.45（多相流）
0.15（弓形区不排管）
3.2 管壳式换热器结构参数选择
折流板的缺口高度与板间距之间的关系 缺口高度减少，板间距也要相应减少以保持相近的流通面积，从而使通 过缺口时的流速接近横过管束时的错流流速，保持其比值在0.8~1.2之间。
3.2 管壳式换热器结构参数选择
折流板缺口方向
折流板缺口方向指的是切口弦线和壳体入口接管中心线的夹角。
（1）挡板切口弦线平行于壳体入口接管中心线（0°夹角，垂直切口， 竖缺形）； （2）挡板切口弦线垂直于壳体入口接管中心线（90°夹角，水平切口 ，横缺形）。 横缺形折流板适用于无相变的对流传热过程，而在带有悬浮物或结垢 严重的流体所使用的卧式冷凝器、换热器中，一般采用竖缺形折流板， 比较有利于冷凝器内的气液分离。
3.2 管壳式换热器结构参数选择
折流板圆缺率 圆缺率是折流板窗口高度与壳径的比值。如果圆缺率太小，流体将会呈 喷射状穿过窗口区域，不均衡的通过折流板的分区。若圆缺率太大，流体 将会在折流板的边缘短路，并且不会在折流板分区形成错流。
图3-10 折流板圆缺率 表3 圆缺率与壳径的关系 最小 最大 一般范围 最佳值（范围） 0.25（单相流）
特性
适用范围
ϕ25×2.5
325~1Байду номын сангаас00
2，4
3，6
ϕ19×2 ϕ25×2.5
△
浮头 式
GB/T 28712.1 —2012
325~1900
2，4， 3， 4.5， 6， ϕ19×2 6 9
◇
ϕ25×2.5
3.1 管壳式换热器的特点
管壳式换热器的主要组合部件
TEMA标准中规定的管壳式换热器的主要组合
图3-3 GB/T 151-1999 管壳式 换热器中的主要部件和部件代号图
⑤ F型壳体用于需要多壳体的工况，它可起到两台或多 台串联换热器的作用，并允许换热器温度交叉的出现。
3.1 管壳式换热器的特点
前端管箱和后端管箱
前端管箱有封头管箱和平盖管箱两种基本型式。封头管箱（B）最常用，一 般是在管侧流体较清洁的情况下使用。平盖管箱可以是可拆式（A）也可以与 管板做成一个整体（C）。对于水冷却器，当管侧需要定期清洗且管侧设计压 力小于1 MPa时，前封头可选A型，对于高压换热器前封头宜选择D型。各管箱 详细介绍见书p6~p7。 可参考的一般选型指导：
（a）竖缺形折流板
（b）横缺形折流板
图3-11 折流板缺口方向
3.2 管壳式换热器结构参数选择
折流板换热器间隙 折流板管孔与管壁之间的间隙 根据TEMA标准，对于未受支承的管子的最大长度为36 in（914.4 mm）
或更小，或者对于外径大于1.25 in（31.8 mm）的管子，该孔隙为1/32 in （0.80 mm）；对于未受支承的长度超过36 in，外径为1.25 in或更小的 管子，该孔隙为1/62 in（0.40 mm）。
单弓形折流板
双弓形折流板
三弓形折流板
弓形区不排管
图3-9 圆缺形折流板几种型式
3.2 管壳式换热器结构参数选择
对于上述几种常用类型折流板，它们的优缺点详细介绍见下表
折流板类型 单弓形折流板 双弓形折流板 三弓形折流板 优点 传热效率高；价廉；易于生产 压力降较单弓形折流板小 压力降较双弓形折流板小 缺点 压力降最高；不适用于高粘度流体 传热效率比单弓形折流板低 传热效率比双弓形折流板低
图3-2 TEMA 管壳式换热器 中的主要部件和部件代号图
3.1 管壳式换热器的特点
壳体 各壳体详细介绍见书《第3章 管壳式换热器 》p2~p5。 根据各种壳体类型的特点，可以归纳出壳体 类型选择的主要原则如下：
① E型壳体为标准壳体，采用最多； ② G型和H型壳体多用于卧式热虹吸再沸器，或阻力降 要求较低的场合； ③ J型壳体多用于塔顶冷凝器，或阻力降要求较低的场 合； ④ K型壳体用于一次通过式釜式再沸器；
3.1 管壳式换热器的特点
管壳式换热器的结构特点
管壳式换热器主要由外壳、管板、管束和封头等部件组成 ，图3-1为结构示意图。
1—管箱；2—管程接管（管嘴）；3—管板； 4—壳程接管（管嘴）；5—管束；6—浮头 图3-1 管壳式换热器结构示意图
管壳式换热器的类型及适用范围
管壳式换热器通常有固定管板式、U形管式和浮头式三种型式。
程隔板的槽背面两管板之间，一般与换热管规格相同，可用折流板
点焊固定，也可用拉杆代替。
3.2 管壳式换热器结构参数选择
防冲板及导流筒
防冲元件的设置条件是： ① 当壳程流体为非腐蚀与无磨蚀的单相流体，而进口管处的动能 ρv2>2230 kg/(m· s2)，或者对ρv2>740kg/(m· s2)的其它液体（包括沸点下的 液体）时，应设防冲板或导流筒；
管程数
管程数有1~8程几种，常用的为1、2或4管程。
壳程型式
（a）单壳程
（b）双壳程
（c）分流式
（d）双分流式
图3-8 壳程的型式
3.2 管壳式换热器结构参数选择
壳径
换热器的壳径一般在325~1800 mm，采用一台大的换热器比采用几台小 换热器更经济。
壳程折流板
折流板型式 最常用的折流板型式为圆缺形折流板。圆缺形折流板（弓形折流板）可 分为单弓形、双弓形和三弓形折流板。
允许压力降可选型式或措施效果负面影响采用双弓形折流板首选压力降相对值为1减低流速减少压力降错流部分压力降减少缺口部分压力降基本不变传热系数降低无支撑距离增大振动可能性增加传热系数降低管子振动可能性增加壳程并联的换热器宜在压力降与管子振动同时制约因素时使用流动全为错流传热系数提高壳程流速及压力降按并联数成比例减少换热面积太大会引起制造安装或维修困难对于一定换热面积造价提高1215制造费用大幅度增加型无隔板分流式单弓形板双弓形板缺口部分压力降与错流压力降同时减少一半流体走壳程一半距离湍流相对压力降值为18湍流相对压力降值为004增加接管造价略高传热系数减少传热系数减少40错流壳体适用于对压力降要求特别低的场合采用低速错流体积增大紧凑度降低结构选型示例33流体空间由于影响选择流体空间的因素有很多选择流体空间时主要考虑腐蚀和结垢两个因素选择流体空间时可参考下表
接管
接管（管嘴）大小必须满足压力降要求和连接工艺管道要求，具体设计导 则见书p40。
密封条 密封条也称旁路挡板，它主要是为了防止流体由壳内和管束之间
旁流。一般固定管板式和U形管式换热器不必使用密封条，因为这些 设备壳体于管束外径间隙不大。在有相变发生的设备中，即使间隙 很大也不安装密封条，因为密封条会影响到汽相和液相的分离。
假管 假管可防止中等或大型换热器壳程中部流体的旁流，其设置于分
弓形区不排管
所有的管子都得到支撑，减小管子振动；比单弓形折 流板更加有效的将压力降转移到热传递
需要较小的管束或者更大的壳径；壳径增大导致费用增加
折流板间距 折流板间距太小会引起较大压力降，导致过量泄露和旁路流动，并使管 外的机械清洁比较困难，最小的折流板间距为壳体内径的1/5，折流板间距 与壳体内径的最佳比值通常在0.3~0.6范围内，可以实现压力降到热传递的 最大转化。 对于单相流体，适宜的折流板间距为壳体内径的1/3左右。
部件如图3-2所示。 同TEMA主要组合部件相比，我国GB/T 151— 1999规定的主要组合部件中增加了U形管换热器壳 体（I）和外导流筒结构（O），在釜式再沸器（K ）中增加了双管束型式，取消了穿流壳体（全错流 X），在GB/T 151—1999中，将管壳式换热器的主 要组合部件分为前端管箱、壳体和后端结构（包括 管束）三部分，详细分类及代号见图3-3。
壳侧和管侧有污垢时，前端管箱与后端管箱分别选A和S； 管侧无污垢时分别选B和U； 壳侧无污垢时，分别选N和N；壳侧和管侧无污垢选B和M； 当换热器操作压力为高压时选DEU。
3.1 管壳式换热器的特点
管壳式换热器型号表示方法
图3-4换热器型号表示方法
3.2 管壳式换热器结构参数选择
换热管
管子外形 换热器的管子外形有光滑管、螺纹管和波纹管等多种型式。 光滑管适用于任何条件，应用面广。 当壳程流体的传热系数只有管程的1/3时，采用螺纹管，能强化壳程传热过
3.2 管壳式换热器结构参数选择
管间距 管间距是相邻两根管子中心的直线距离，一般选用（1.25~1.5）d（d为管 子外径） 管长 管长与壳径比不宜超过6~10（对直立设备为4~6），常用的为4~6米，对 于需要传热面积大、或无相变换热器可以选用8~9米以上的管长。在炼厂设 计中最常用的是6米管长。壳径较大的换热器采用较长的管子更为经济。用 较小的管径和较长的管子，按三角形排列，能够节约较多的钢材。
第3章 管壳式换热器
孙兰义 2014/11/2
目录
3.1 管壳式换热器的特点 3.2 管壳式换热器结构参数选择 3.3 管壳式换热器工艺条件的选择 3.4 管壳式换热器计算方法及经验数据 3.5 软件计算结果分析与设计方案调整 3.6 管壳式换热器Aspen EDR示例
3.1 管壳式换热器的特点
程。
当管程流体的传热系数低于壳程的3/5以下，雷诺准数低时，选用波纹管能
大幅度提高管内传热系数。
图3-5螺纹管示意图
图3-6波纹管示意图
3.2 管壳式换热器结构参数选择
管径
换热管一般推荐选用外径为19 mm的管子。对于易结垢的物料（一
般认为污垢热阻大于0.00034 m2· K/W），或允许压力降较小时采用外 径为25 mm的管子。对于如再沸器等有相变的换热环境多采用32 mm
3.1 管壳式换热器的特点
从经济的角度上来看，在工艺条件允许时，应该优先 选用固定管板式换热器。但是当遇到以下两种情况时，就 应该选用浮头式换热器
（1）壳体和管子的金属温差超过30℃或50℃，或者冷流进口和热 流进口之间的极限温度差超过110℃。在此情况下如果采用固定管
板式换热器，就会因热应力使管板胀口处产生泄漏。
②有腐蚀性或产生磨蚀的气体、蒸气及气液混合物，应设置防冲板；
③当壳程进出口接管距管板较远、流体死区过大时，应设置导流筒。 通过现场实践发现防冲板的压力降有时很大，其根本原因在于防冲板与 壳体的间距太小，使流体进入壳程时的流速太快。因此当流体经过壳体 入口的流速不高时，也可以不装防冲板。
3.2 管壳式换热器结构参数选择
壳体与折流板之间的间隙
即壳体内径与折流板外径之间的空隙，应该力求该间隙最小从而使得
泄漏流E流路最少。相关TEMA标准见书p38。
壳体与管束之间的间隙
壳体与管束之间存在间隙使得旁路流C流路流过管束。采用密封条可
以堵住这个空隙从而使旁路流转向横掠管束。
3.2 管壳式换热器结构参数选择
防旁路流设施
目前，在换热器中应用最多的是管壳式换热器。管壳式
换热器适用的操作温度与压力范围较大，制造成本低，
清洗方便，处理量大，工作可靠，长期以来，人们已在 其设计和加工制造方面积累了许多经验，建立了一整套 程序，人们可以容易地查找到其可靠的设计及制造标准， 并且能使用众多材料制造，设计成各种尺寸及型式，因
此管壳式换热器往往成为人们的首选。
（2）容易使管子腐蚀或者在壳程中容易结垢的介质不能采用固定管
板式换热器，否则管束既无法更换，又无法机械清扫。
3.1 管壳式换热器的特点
表3-1 管壳式换热器系列特征和适用范围
系列范围 类型 系列名称 管子 （外径× 公称直径 /mm 管程 数 管长/m 厚度）/（mm ×mm） 热膨胀补偿方式：刚性，温差 温差较小； 壳程压 固定 管板 式 GB/T 28712.2 —2012 159~1800 1，2， 1.5， 2， 3， ϕ19×2 4，6 4.5，6，9 ＜50℃；加膨胀节，温差＜ △ 90~120℃；结构简单、紧凑， 长管时造价最低，管束不可抽 立式或卧式 出 U形 管式 GB/T 28712.3 —2012 U 形端自由伸缩补偿性好；结 构简单，管束抽出容易；管子 ◇ 排列不紧凑，管长分布不均匀 浮头可伸缩，补偿性好，管束 外均可承受高温 □ 可抽出；造价较高 高压 温差较大； 管内流 体较干净； 管内可 承受高压 适用面广泛； 管内 力低； 壳程流体清 洁且不易结垢； 可 排列 方式
到38 mm的管径。直接受火加热时多采用76 mm的管径。在国外一些
石油化工装置中，甚至有采用10 mm的管子，在深冷和空分装置中， 已有采用5~7.5 mm的管子。相关换热管规格见书p31~p33。
管子排列方式
正三角形排列
转角三角形排列
正方形排列
转角正方形排列
正三角形排列——应用最普遍，其传热系数高于正方形排列。一般适用于不 产生污垢或生成污垢但能以化学方法处理，以及允许压力降较高的操作。 转角三角形排列——应用不如正三角形排列那样普遍，传热系数也不如它高， 但高于正方形排列。使用情况与上述正三角形排列相同。 正方形排列——常用于要求流体压力降较低和需用机械方法清洗管子外部的 情况下，但传热系数比正三角形排列的低。 转角正方形排列—多应用于要求压力降较低（但又不如正方形排列的那样低） 和需用机械方法清洗的情况下，传热系数比正方形排列的高。 转角三角形与正方形排列均不适用于卧式冷凝器，因下流凝液会使下方管表 面液膜迅速增厚。
圆缺率/壳径
＞0
＜壳径的一半
0~壳径的一半
0.40~0.45（多相流）
0.15（弓形区不排管）
3.2 管壳式换热器结构参数选择
折流板的缺口高度与板间距之间的关系 缺口高度减少，板间距也要相应减少以保持相近的流通面积，从而使通 过缺口时的流速接近横过管束时的错流流速，保持其比值在0.8~1.2之间。
3.2 管壳式换热器结构参数选择
折流板缺口方向
折流板缺口方向指的是切口弦线和壳体入口接管中心线的夹角。
（1）挡板切口弦线平行于壳体入口接管中心线（0°夹角，垂直切口， 竖缺形）； （2）挡板切口弦线垂直于壳体入口接管中心线（90°夹角，水平切口 ，横缺形）。 横缺形折流板适用于无相变的对流传热过程，而在带有悬浮物或结垢 严重的流体所使用的卧式冷凝器、换热器中，一般采用竖缺形折流板， 比较有利于冷凝器内的气液分离。
3.2 管壳式换热器结构参数选择
折流板圆缺率 圆缺率是折流板窗口高度与壳径的比值。如果圆缺率太小，流体将会呈 喷射状穿过窗口区域，不均衡的通过折流板的分区。若圆缺率太大，流体 将会在折流板的边缘短路，并且不会在折流板分区形成错流。
图3-10 折流板圆缺率 表3 圆缺率与壳径的关系 最小 最大 一般范围 最佳值（范围） 0.25（单相流）