列管式换热器工艺设计PPT课件

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(一) 选择换热器的类型
1 、固定管板式
（动画）
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固定管板式换热器
适用于壳体流程清洁，不易结垢或管外侧污垢能用 化学方法除掉的场合
同时要求壳体壁温与管子壁温差不大(≤50℃) 当超过此应加温度补偿装置，通常是加一膨胀节 这种装置只能用在管壁与壳体壁温差低于60～70℃ 及壳程压力不高的场合。
因此在化工生产中占有重要的地位。 换热器定义：使热量从热流体传递到冷流 体（或反之）的设备称为换热器。
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1、主要作用 （1）使热量从温度较高的流体传递给温度较
低的流体（或反之），使流体温度达到工艺流 程规定的指标
（2）回收余热、废热，提高热能总利用率
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2、换热器分类及特点 由于工艺生产中所用换热器的目的
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间壁式换热器的类型也是多种多样，从其结构 上大致可分为: 管式换热器主要包括：蛇管，套管、热管 换热器、列管式换热器; 板式换热器主要包括：板式，螺旋板式 、 板壳式换热器 其它形式的换热器：夹套式、翅片式等
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3、各种换热器的优缺点 不同的换热器各有自己的优缺点和适用条件，
一般来说板式换热器传热面积较大，设备 紧凑， 材耗低，传热系数大，热损失小。
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第二节 无相变换热器工艺设计
一、设计方案选择 二、工艺结构设计 三、换热器核算
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一、设计方案选择
设计方案的是：
达到工艺要求的简单
可维护性要好
尽可能节省操作费 用和设备投资
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设计方案主要包括如下几个问题： （一）选择换热器的类型 （二）流程安排的一般原则 （三）加热剂或冷却剂的选择 （四）流体进出口温度的确定
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（三）加热剂或冷却剂的选择
一般情况下 是否选用加热剂或冷却剂的流体应根据实际
情况确定 特殊情况下 需要设计者自行选择。
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（四）流体进出口温度的确定
工艺流体的进出口温度是工艺条件所
定的
加热剂或冷却剂的进口温度也是由此
确定
但其出口温度有时可由设计者选定
该温度直接影响加热剂或冷却剂的用
量以及换热器的大小，因而这个温度的确
列管式换热器的设计、制造、检验与验收 必须 遵循中华人民共和国国家标准”钢制管壳式 (即列管式)换热器”(GB151)执行.
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换热器的公称直径做如下规定: 卷制圆筒，以圆筒内径作为公称直径，mm； 钢管制圆筒，以钢管外径作为公称直径，mm； 换热器的传热面积：是以传热管外径为基准，计
算所得到的管束外表面积的总和，m2。 公称传热面积，指经圆整后的计算传热面积。
式中 Q1——热流量，W；
(3-1)
m1 ——工艺流体的质量流量，kg/s；
Cp1——工艺流体的定压比热容kJ/(kg.k)
△t1——工艺流体的温度变化，K
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对于有相变化的单组分饱和蒸汽冷凝过程则
依冷凝量和冷凝蒸汽的冷凝热确定
Q1=D1r1
(3-2)
式中 D1 ——蒸汽冷凝质量流量，kg/s；
但承压能力较低，工作介质的处理量较小且制 造加工较复杂，成本较高。
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管式换热器: 具有结构简单，加工制造比较容易，结
构坚固，性能可靠，适用面广等突出优点， 因此被广泛用于化工生产中。 列管式换热器:
在化工生产中应用最为广泛，设计资料 和数据较为完整，技术上比较成熟。
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二、列管式换热器设计简介
r1 —— 饱和蒸汽的冷凝热，kJ/kg.
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2、加热剂或冷却剂用量 加热剂或冷却剂用量取决于工艺流体所需
的热量及加热剂和冷却剂的出口温度 此外还和设备的热损失有关 对于工艺流体被加热的情况，加热剂所放
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换热器的公称长度： 以传热管长度（m）作为换热器的公称长度。为直
管时，取直管 长度；传热管为U型管时，取U型管的 直管段长度。
该标准还将列管式换热器的主要组成部 件为：前 端，管箱、壳体和后端结构（包括管束)四部分，
详细分类及代号
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列管式换热器型号的表示方法如下：
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列管式换热器的工艺设计包括下列内容： (1)根据生产任务和要求确定设计方案； (2)初步确定换热器结构和尺寸； (3)核算换热器的传热能力及流体阻力； (4)确定换热器的工艺结构。
和要求各不相同，换热设备的类型 也多种多样。
工业上所用的换热设备以间壁式换
热器居多。
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按作用原理或传热方式分 直接接触式——传热效率高、传热面积大、
结构简单、价格便宜，仅适用于工艺允许两 种流体混合的场合
蓄热式换热器——结构紧凑、价格便宜、 传热面大、适合于气—气交换，适合于允许 有少量流体混合的场合
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2、浮头式换热器
主要特点：
优点：管束可以从壳体中抽出，便于清洗管间和管 内,管束可在壳体内自由伸缩，不会产生热应力
缺点：结构较复杂，造价高，制造安装要求高。
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3、U型管式换热器
适用于壳程流体易结垢，或壳体壁温 与管壁温之差较大的场合，但要求管程流体较清洁， 不易结垢。
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4 、填料函式换热器
定有一个经济上的优化问题。
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二、工艺结构设计
（一）估算传热面积
1、传热器的传热量 换热器的热流量是指在确定的物流进口条件下，
使其达到规定的出口状态冷热流体间所交换的热量， 或是通过冷热流体的间壁所传递的热量。
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在忽略热损失的条件下，对于无相变的工艺物
流，换热器的热流量由下式确定
Q1= m1Cp1△t1
优点：具有浮头换热器的优点，克服了固定管板式换 热器的缺点
结构比浮式简单，制造方便，易于检修清洗 常用于一些腐蚀严重，经常更换管束的场合。
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缺点： 密封性能差，故壳程中不宜处理易燃，易爆或有
毒的流体 同时要求壳程流体的压力不宜过高
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（二）流程安排的一般原则：
1、易结垢流体应走易于清洗的一侧。 2、在设计上需要提高流体的速度时,应将需要 提高流速的 流体放在管程。 3、具有腐蚀性的流体应走管程。 4、耐高压的流体应走管程。 5、具有饱和蒸汽冷凝的换热器，饱和蒸汽应 走壳程 6、粘度大的流体走壳程高
第二章 列管式换热器工艺设计
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目录 第一节 概述 第二节 无相变换热器工艺设计
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第一节 概述
一、列管式换热器的应用 二、列管式换热器设计简介
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一、列管式换热器的应用
换热器是化学,石油化学及石油炼制工业以 及其他一些行业中广泛使用的热量交换设备。
它不仅可以单独作为加热器，冷却器使用 而且是一些化工单元操作的重要附属设备。