管壳式换热器的设计要点
管壳式换热器设计及软件开发
管壳式换热器设计及软件开发本文主要介绍管壳式换热器设计及软件开发的相关知识。
对管壳式换热器的基本概念、特点及用途进行简要阐述；详细介绍了管壳式换热器的设计要点和计算方法；探讨了管壳式换热器软件开发的流程和模块功能。
关键词：管壳式换热器、设计、软件开发、计算方法、流程管壳式换热器是一种广泛应用于化工、石油、能源等领域的传热设备，其作用是将热量从一种介质传递到另一种介质。
这种换热器的特点是结构紧凑、传热效率高、适用范围广等，因此备受。
本文将介绍管壳式换热器的设计及软件开发，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
管壳式换热器的设计是整个换热器的核心部分。
在设计过程中，需要考虑传热面积、材料选择、结构设计、防腐蚀措施等多种因素。
同时，还需要根据不同的工艺条件和实际需求进行优化，以获得最佳的传热效果和经济效益。
具体来说，管壳式换热器设计的要点包括以下几个方面：工艺计算：根据实际工艺条件，进行传热面积、流速、压力等工艺参数的计算，以确定换热器的规格和型号。
材料选择：根据实际需求和使用环境，选择合适的材料，以保证换热器的耐腐蚀、耐高温、耐高压等特性。
结构设计：根据实际工艺条件和材料特性，设计换热器的结构，以获得最佳的传热效果和机械强度。
防腐蚀措施：针对不同的工艺条件和使用环境，采取相应的防腐蚀措施，以保证换热器的使用寿命。
在管壳式换热器的软件开发方面，需要结合实际需求进行流程设计和模块开发。
一般来说，管壳式换热器软件开发的流程包括以下几个步骤：需求分析：根据实际需求，明确软件的功能和性能要求，以及用户界面设计等。
数据输入：根据需求分析结果，设计数据输入界面，以方便用户输入相关工艺参数和技术要求。
计算及优化：利用相关算法和模型，对输入数据进行计算和优化，以获得最佳的换热器设计方案。
结果输出：将计算和优化结果以图表或报告的形式输出，以便用户进行评估和选择。
用户反馈及维护：根据用户反馈，不断完善软件功能和性能，确保软件的稳定性和可靠性。
管壳式换热器的设计
管壳式换热器的设计管壳式换热器是一种常用的换热设备，广泛应用于石油化工、冶金、电力、制药、食品等行业。
它由壳体、管束、管板、管箱等组成，能够有效地将两种介质之间的热量传递。
下面将从换热原理、设计要求和结构设计等方面进行详细介绍。
一、换热原理管壳式换热器通过管壳两侧的介质进行热量传递。
其中，一个介质在管内流动，被称为"壳侧流体"，另一个介质在管外流动，被称为"管侧流体"。
壳侧流体通过壳体流动，而管侧流体则通过管束流动。
热量传递主要通过壳侧流体和管侧流体之间的传导和对流传热方式进行。
二、设计要求1.热量传递效果好：要求在换热器内两种介质之间实现高效的热量传递，以满足工艺要求。
2.压力损失小：为了保证介质流动的稳定性和降低能源消耗，设计时需要尽量减小换热器内的动能损失。
3.适应不同工艺条件：换热器的设计要能适应不同的流量、温度和压力等工艺条件的变动。
4.安全可靠：要求在设计中考虑到换热器的安全性和可靠性，尽量减少故障率。
三、结构设计1.壳体：壳体是换热器的外壳，一般采用钢质材料制造。
壳体的选择应考虑到介质的性质、压力和温度等参数，并采取相应的增强措施。
2.管束：管束是由多根管子组成的，一般采用金属材料或塑料制造。
管束的设计要考虑到介质对管材的腐蚀性、温度和压力等参数，同时也要考虑到换热面积的要求。
3.管板：管板位于管束两端，起到支撑和固定管束的作用，一般采用钢质材料制造。
管板的设计要考虑到壳侧和管侧流体的流动特性，并采用合适的孔洞布置，以保证流体的均匀流动。
4.管箱：管箱是安装在管板上的设施，主要用于集流壳侧流体并将其引导出换热器。
管箱的设计应考虑到壳侧流体的流动特性和流量等参数，以实现流体的顺畅流动。
在设计过程中，需要进行换热器的热力计算和结构力学计算，以确定壳体、管束和管板等部件的尺寸和选材。
同时，还需要根据不同工艺和使用条件的要求，进行热交换面积的计算和确定。
管壳式换热器结构设计
管壳式换热器结构设计在化工、石油和能源等领域中，管壳式换热器是一种广泛应用的高效换热设备。
本文将详细探讨管壳式换热器的结构设计，包括材料选择、传热原理和应用特点等方面的内容，旨在提高设备的传热效率和可靠性。
一、管壳式换热器的基本结构管壳式换热器主要由壳体、管束、折流板、进出口接管等部件组成。
其核心部分是管束，它由许多平行排列的传热管组成。
这些传热管的一端与壳体连接，另一端则通过封头与进出口接管相连。
在操作时，一种流体（例如水或油）在管内流动，另一种流体（例如蒸汽或冷凝液）在壳侧流动，两种流体通过管壁进行热交换。
二、材料选择与优化管壳式换热器的材料选择对其性能和可靠性至关重要。
壳体通常采用碳钢、不锈钢和钛等材料，而管束则通常采用不锈钢、铜和钛等具有优良传热性能和抗腐蚀性的材料。
在某些特殊情况下，还可以考虑对关键部位进行表面处理，以提高抗腐蚀性和耐磨性。
三、传热原理与优化管壳式换热器的传热原理主要是通过对流传热和热传导的组合来实现的。
为了提高设备的传热效率，可以采用以下措施：1、改变折流板的形状和布置，以增加壳侧流体的湍流度。
2、选择具有高导热系数的材料，以提高管壁的热传导性能。
3、适当增加管束数量和布置密度，以增加传热面积。
四、应用特点与优势管壳式换热器在各种工业领域中得到了广泛应用，主要特点有：1、结构紧凑，占地面积小，易于布置。
2、材料选择广泛，适用于各种不同的工艺条件和腐蚀性介质。
3、传热效率高，能够实现两种流体的有效热交换。
4、制造工艺成熟，操作维护方便，使用寿命较长。
五、结论本文对管壳式换热器的结构设计进行了全面分析，包括材料选择、传热原理和应用特点等方面的内容。
通过合理的结构设计，可以显著提高管壳式换热器的传热效率和可靠性，使其在各种工业领域中发挥更加重要的作用。
随着技术的不断进步，管壳式换热器的设计和制造水平也将不断提升，为工业生产带来更大的价值。
六、展望随着工业生产的不断发展和能源紧缺的压力日益增大，管壳式换热器的应用前景更加广阔。
管壳式换热器设计和选型
管壳式换热器设计和选型首先，管壳式换热器的设计需要根据具体的换热要求来确定，主要包括换热量、换热介质、流体流量和温度等参数。
根据设计要求，可以确定壳程和管程的尺寸、管道布置、换热面积等参数。
在设计过程中，需要考虑以下几个方面：1.热力计算：根据热源和热负荷的温度和流量要求，进行热力计算，确定所需的换热面积。
2.材料选择：根据工作介质的性质和工作条件，选择合适的材料，如不锈钢、铜合金等，以确保换热器的耐腐蚀性和耐高温性。
3.管道布置：根据介质的流态和流速等因素，确定管道的布置方式，如串流、并流、交叉流等，以实现最佳的换热效果。
4.换热面积：根据设计要求和换热性能，确定所需的换热面积，以满足换热要求。
5.清洗和维护：在设计过程中，要考虑到换热器的清洗和维护，选择合适的结构和材料，以方便换热器的维护和清洗。
在选型过程中，需要考虑以下几个因素：1.流体性质：选型时需要考虑流体的性质，包括流体的物理性质、压力和温度范围、粘度等。
不同的流体对换热器的要求不同，需要选择适合的换热器类型和材料。
2.温度和压力：根据工作条件确定换热器的温度和压力范围，选择符合要求的换热器。
3.环境限制：考虑到环境因素，如空间限制、气候条件等，选择适合的换热器尺寸和类型。
4.经济效益：综合考虑设备造价、运行费用、维护保养成本等因素，选择经济、高效的换热器。
5.供应商选择：选择有经验和信誉良好的供应商，确保提供优质的产品和服务。
总之，管壳式换热器的设计和选型需要根据具体的应用要求和工艺条件来确定，需要综合考虑热力计算、材料选择、管道布置、换热面积、清洗和维护等因素，并在选型过程中考虑流体性质、温度和压力、环境限制、经济效益和供应商选择等因素，以确保设计符合要求，选型合理可靠，并能够实现高效换热。
管壳式换热器设计总结
管壳式换热器设计总结管壳式换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于化工、石油、制药等行业。
其设计涉及到许多方面，包括换热原理、结构设计、材料选择等。
本文将从这些方面对管壳式换热器的设计进行总结和分析。
管壳式换热器的换热原理是通过管内流体与壳侧流体之间的热传导来实现热量的交换。
管内流体一般为待加热或待冷却的介质，而壳侧流体一般为冷却剂或加热介质。
通过这种方式，可以实现两种介质之间的热量转移，达到加热或冷却的目的。
管壳式换热器的结构设计是十分重要的。
它由管束、壳体、管板、管侧流体进出口以及壳侧流体进出口等部分组成。
管束是换热的核心部分，通过将多根管子固定在管板上，形成流体的通道。
而壳体则是管束的外部保护壳，起到支撑和密封的作用。
管侧流体通过管侧进出口进入管束内，与管内流体进行热量交换，然后再通过壳侧进出口流出。
这样的结构设计，既保证了换热效率，又方便了设备的安装和维护。
管壳式换热器的材料选择也是十分重要的一环。
由于在换热过程中，介质可能存在腐蚀、高温等问题，因此需要选择耐腐蚀、耐高温的材料。
常见的材料有不锈钢、钛合金等。
对于特殊的工况，还可以采用陶瓷、镍基合金等材料。
在管壳式换热器的设计过程中，还需要考虑一些其他因素。
首先是换热面积的确定，它与换热效果直接相关。
一般来说，换热面积越大，换热效果越好。
其次是流体的流速和流量，它们对换热器的换热效果和压力损失有着重要影响。
此外，还需要考虑到换热器的尺寸和重量，以及设备的安全性和可靠性等方面。
在实际应用中，还需要根据具体的工况和要求进行换热器的定制设计。
例如，在高温高压的条件下，需要采用密封性好、耐高温高压的结构和材料；在对流体的温度变化要求较高的情况下，需要采用多级换热器或增加管程等方式来提高换热效果。
管壳式换热器的设计需要考虑多个方面的因素，包括换热原理、结构设计、材料选择等。
合理的设计可以提高换热效率，降低能耗，满足工业生产的需求。
同时，还需要根据具体的工况和要求进行定制设计，以提高设备的安全性和可靠性。
完整版HTRI管壳式换热器设计基础教程讲解
市场前景
随着科技的不断进步和工业的快速发展，管 壳式换热器的应用领域将不断扩大。同时， 随着环保意识的提高和节能减排政策的实施， 高效、节能、环保的管壳式换热器将成为未
来市场的主流产品。
02
HTRI软件简介及功能
HTRI软件发展历程
01
初始开发阶段
HTRI软件最初由美国Heat Transfer Research Inc.公司开发，专注于管
04
HTRI在管壳式换热器设 计中的应用
工艺流程模拟与优化
工艺流程建模
使用HTRI软件对管壳式换热器工艺流程进行 建模，包括输入工艺参数、物性数据和设备尺 寸等。
模拟计算
通过软件内置的算法和模型，对工艺流程进行模拟计 算，得出各物流的温度、压力、流量和物性变化等关 键参数。
优化设计
根据模拟结果，对换热器的结构、尺寸和布局 等进行优化设计，以提高换热效率和降低能耗。
换热器类型选择依据
传热方式
根据工艺要求选择合适的传热方式，如并流、逆 流或错流。
操作条件
根据操作压力、温度、流量等条件选择合适的换 热器类型。
ABCD
流体性质
考虑流体的物理性质（如密度、粘度、比热容等） 和化学性质（如腐蚀性、结垢性等）。
经济性
在满足工艺要求的前提下，考虑换热器的制造成 本、运行费用和维修费用等因素。
壳式换热器的热工水力设计计算。
02
逐步完善阶段
随着技术的发展和用户需求的变化，HTRI软件逐步增加了新的功能模
块，如振动分析、腐蚀预测等，并不断优化算法以提高计算精度和效率。
03
广泛应用阶段
目前，HTRI软件已成为全球范围内广泛应用于石油、化工、制冷等领
管壳式换热器设计选型
管壳式换热器设计选型
一、换热器选型的基础
在管壳式换热器结构形式中，设计和选型的主要因素有：换热器的负
荷率、传热效率、凝结物沉积、对管壳换热器热性能的影响因素、管壳型
号和规格、在换热器抗冲击性能的影响、铭牌设计性能和管壳强度要求等。
1.关于管壳式换热器的负荷率
在计算换热器的负荷率时，需要考虑换热器的负荷率与介质流量温度
有关，当流量温度越大，换热器的负荷率越大，但流量温度比较低时，换
热器的负荷率就较低。
在负荷率计算中，还需要考虑其他因素如液体的粘度、流体压力、换热面积、单位传热面积等。
2.关于管壳式换热器的传热效率
换热器的传热效率主要取决于换热器的几何结构，以及内、外管壳间
的接触面积大小，而内、外管壳间的接触面积的大小，又是由管壳结构型
号和规格参数决定的，所以，选择管壳型号和规格参数时，必须考虑到换
热器的传热效率。
3.凝结物沉积
凝结物沉积是管壳式换热器热性能的一个重要因素，它包括水铁、水铝、水锡等，这些凝结物会影响换热器的传热效率，严重影响换热器的使
用寿命。
管壳式换热器的设计及选型指导
管壳式换热器的设计及选型指导
首先，设计管壳式换热器时需要确定换热器的传热负荷。
传热负荷是
根据换热介质的热容、进出口温度差以及流量等参数计算得出的。
对于不
同的工况和换热介质，传热负荷不同，因此需要根据具体情况进行计算。
其次，设计时需要确定管道的结构形式。
常见的管壳式换热器结构形
式有单通道、多通道和多分流型。
单通道结构适用于流量较小的换热介质，多通道和多分流型适用于流量较大的换热介质。
在确定结构形式时，需要
考虑换热效果、流体流动状态以及材料成本等因素。
然后，设计时需要选择合适的材料和密封方式。
管壳式换热器常用的
材料有碳钢、不锈钢、铜合金等。
材料的选择需要考虑介质的特性，如酸
碱性、腐蚀性等。
密封方式有悬挂式、焊接式、密封垫等，需要根据具体
工况选择合适的密封方式。
最后，进行选型时需要综合考虑换热器的性能和经济性。
性能指的是
换热器的传热效率、耐压能力、防腐性等。
经济性则包括材料成本、维护
费用等因素。
在选型时，需要根据实际情况进行权衡，选择最合适的换热器。
总之，管壳式换热器的设计和选型需要考虑传热负荷、结构形式、材
料选择、密封方式以及性能和经济性等因素。
通过合理的设计和选型，可
以使换热器的性能得到最大发挥。
同时，还需要注意换热器的安装、调试
和维护等工作，以确保其安全、可靠地运行。
管壳式换热器设计所需考虑的因素
管壳式换热器设计所需考虑的因素换热设备的类型很多，对每种特定的传热工况，通过优化选型都会得到一种最合适的设备型号，如果将这个型号的设备使用到其他工况，则传热的效果可能有很大的改变。
因此，针对具体工况选择换热器类型，是很重要和复杂的工作。
对管壳式换热器的设计，有以下因素值得考虑。
1、流速的选择流速是换热器设计的重要变量，提高流速则提高传热系数，同时压力降与功耗也会随之增加，如果采用泵送流体，应考虑将压力降尽量消耗在换热器上而不是调节阀上，这样可依靠提高流速来提高传热效果。
采用较高的流速有两个好处：一是提高总传热系数，从而减小换热面积；二是减少在管子表面生成污垢的可能性。
但是也相应的增加了阻力和动力的消耗，所以需要进行经济比较才能最后确定适宜的流速。
此外在选择流速上，还必须考虑结构上的要求。
为了避免设备的严重磨损，所算出的流速不应超过最大允许的经验流速。
以下的三个表格分别表示了介质的流速范围和水在管内的流速余材质的关系等。
下表为壳程气体的最大允许速度与气体成分的分子量和气体压力的关系：2、允许压力降的选择选择较大的压力降可以提高流速，从而增强传热效果减少换热面积。
但是较大的压力降也使得泵的操作费用增加。
合适的压力降值需要以换热器年总费用为目标,反复调整设备尺寸，进行优化计算而得出。
在大多数设备中，可能会发现一侧的热阻明显的高于另一侧，此侧的热阻成为控制热阻。
可壳程的热阻是控制侧时，可以用增加折流板块数或者缩小壳径的方法，来增加壳侧流体流速、减少传热热阻，但是减少折流板间距是有限制的，一般不能小于壳径的"5或50mm。
当管程的热阻是控制侧时，则依靠增加管成熟来增加流体流速。
在处理粘稠物料时，如果流体处于层流流动则将此物料走壳程。
由于在壳程的流体流动易达到湍流状态，这样可以得到较高的传热速率，还可以改进对压力降的控制。
下图为不同介质在不同设备类型中的允许压力降参考值：3、管壳程流体的确定主要根据流体的操作压力和温度、可以利用的压力降、结构和腐蚀特性，以及所需设备材料的选择等方面,考虑流体适宜走哪一程。
管壳式换热器的机械设计
第七章管壳式换热器的机械设计本章重点：固定管板式换热器的基本结构本章难点：管、壳的分程及隔板建议学时：4学时第一节概述一、定义：换热器是用来完成各种不同传热过程的设备。
二、衡量标准：1.先进性—传热效率高，流体阻力小，材料省；2.合理性—可制造加工，成本可接受；3.可靠性—强度满足工艺条件。
三、举例1.冷却器(cooler)1)用空气作介质—空冷器aircooler2)用氨、盐水、氟里昂等冷却到0°C〜-20°C—保冷器deepcooler2.冷凝器condenser1)分离器2)全凝器3.加热器(一般不发生相变)heater1)预热器(preheater)—粘度大的液体，喷雾状不好，预热使其粘度下降2)过热器(superheater)—加热至饱和温度以上。
4.蒸发器(etaporater),—发生相变5.再沸器(reboiler)6.废热锅炉(wasteheatboiler)看下图说明其结构及名称图卜1换热器樹件名称1—忖箱〔乩乩口门型〉江一接骨法兰；3设备法兰管扳拓一秃程接管：6—拉杆洛勰胀节芒-売休洱-换热管；10-#气管J1—吊耳；12—封头彳13-顶丝门4—双头螺拄门5-燃母JE--垫片门7—防冲板门8—折流扳或支承板19--定距竹：20—拉杆螺母；21—支座辽2排液世；盟-管箱壳体；24曲程接管25分程隔J®；2G-骨箱盈四、管壳式换热器的分类1、固定管板式换热器：优点：结构简单、紧凑、布管多，管内便于清洗，更换、造价低，应用广泛。
管坏时易堵漏。
缺点：不易清洗壳程，一般管壳壁温差大于50°C，设置膨胀节。
适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合。
2、浮头式换热器：管束可以抽出，便于清洗；但这类换热器结构较复杂，金属耗量较大。
适用于介质易结垢的场合。
3、填料函式换热器：造价比浮头式低检修、清洗容易，填料函处泄漏能及时发现，但壳程内介质由外漏的可能，壳程中不宜处理易挥发、易燃、易爆、有毒的介质。
管壳式换热器及设计
管壳式换热器及设计管壳式换热器是广泛应用于工业领域的一种换热设备，它通过与介质流过的管道间的传热，完成工艺过程中的冷热交换。
在各种工业生产中，管壳式换热器被广泛应用于石油、化工、电力、造纸、食品、制药等行业。
下面将对管壳式换热器的设计进行详细介绍。
管壳式换热器由管束和外壳两部分组成，其中，管束是由多个管子组成，介质通过管子流过，外壳用于固定管束，并通过进出口与介质连接。
换热器的设计需要考虑多个因素，包括换热面积、介质流速、传热系数、流体阻力和温度梯度等。
首先，换热器的设计需要确定合适的换热面积，以满足工艺要求。
换热面积的大小直接影响到换热效率，一般情况下，面积越大，换热效果越好。
确定面积需要考虑介质流量、温度差以及传热系数等参数，通过计算得出合适的面积。
其次，设计中需要确定合适的介质流速。
介质流速对传热和阻力都有一定的影响，流速过高会增加介质压降，流速过低会影响传热效果。
通过流速的选择，可以提高换热器的传热效率和经济性。
然后，传热系数是设计中需要重点考虑的因素之一、传热系数是指单位面积内的热量传递速率，影响着换热器的传热效率。
传热系数与介质流速、管道材料、传热面积等相关，通过合理选择这些参数，可以提高传热系数，从而提高换热器的性能。
此外，设计中还需要考虑流体阻力的问题。
流体在管壳内的流动会产生阻力，影响介质的流速和能量损失。
设计中需要合理选择流道的宽度和形状，以减小流体阻力，提高流量。
最后，温度梯度也是设计中需要考虑的因素之一、温度梯度是指介质在管壳内的温度差异，直接影响换热效果。
通过合理布置管束和外壳，可以减小温度梯度，提高传热效率和热能利用率。
总之，管壳式换热器的设计需要考虑多个因素，包括换热面积、介质流速、传热系数、流体阻力和温度梯度等。
通过合理选择这些参数，可以提高换热器的效率和性能，满足工艺过程中的换热需求。
管壳式换热器设计
管壳式换热器设计一、设计原理：二、工艺要点：1.确定热媒：根据工艺要求，选择合适的热媒，包括流体的物性参数（如密度、比热等）、热传导性能等。
2.确定传热面积：根据传热工质的物性、进出口温度差、热媒的传热系数等参数，计算所需的传热面积。
一般情况下，可以根据热传导的基本公式进行计算，也可以通过经验公式进行估算。
3.确定流量与速度：根据热媒的性质及工艺需求，计算出所需的流量和速度。
流量一般通过流量计进行测量，速度通过壳体内径和流量计算得出。
4.确定壳程和管程流体的传热系数：通过经验公式计算出壳程和管程的传热系数，用于后续的热传导计算。
5.确定传热过程：根据实际情况，选择合适的传热过程，包括对流传热、传导传热和辐射传热等。
6.确定材料和结构：根据工艺要求和运行条件，选择合适的材料进行制造。
同时，结构设计要考虑到换热效果、运行安全性和维护方便性。
三、常见设计问题：1.壳程流体和管程流体的温度差：对于壳程和管程，流体的温度差越大，传热效果越好。
设计时需要考虑流体温度差对换热器的尺寸和传热效率的影响。
2.压降：壳程和管程的流体在换热过程中会产生压降。
设计时需要考虑压降对流体流速和传热系数的影响，并在设计中进行合理的折减和控制。
3.热媒的物性参数：热媒的物性参数对换热器的设计和运行有很大影响。
需要考虑热媒的密度、比热、热传导系数等参数，并在设计中进行合理的估算和计算。
4.材料选择：根据工艺要求和运行条件，选择合适的材料进行制造。
必须考虑材料的耐受性和耐腐蚀性，以及对流体和环境的影响。
总结：管壳式换热器设计涉及多个方面的参数和工艺要求，包括热媒选择、传热面积计算、流量和速度确定、传热系数估算、传热过程选择、材料和结构设计等。
在实际设计中，需按照工艺要求和运行条件合理选择参数和材料，并通过模拟计算和经验公式进行设计。
同时，需要注意常见的设计问题，如温度差、压降、热媒物性参数和材料选择等。
通过合理的设计和选择，可以实现管壳式换热器的高效工作和长期稳定运行。
管壳式换热器原理与设计
管壳式换热器原理与设计管壳式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、炼油、石油化工、动力、核能等多个工业领域。
其工作原理和设计要点如下：工作原理：基本构造：管壳式换热器主要由壳体、管束、管板、折流板、管箱等部件组成。
壳体通常为圆筒形，内部装有平行排列的管束，管束两端固定在管板上。
流体通过管内（管程）和管外（壳程）进行热交换。
热量传递：冷热两种流体分别在管程和壳程中流动，热量通过管壁从高温流体传递给低温流体。
一种流体在管内流动（管程流体），另一种流体在管外，即壳体内流动（壳程流体）。
热量传递遵循热力学第二定律，从高温区自发流向低温区。
强化传热：为了提高传热效率，壳程内常设置折流板，迫使壳程流体多次改变方向，增加流体湍流程度，从而提高传热系数。
管束的排列（如等边三角形或正方形）也会影响传热效率和清洁维护的便利性。
设计要点：流体选择：根据工艺要求决定哪种流体走管程，哪种走壳程。
一般而言，易结垢或腐蚀性的流体走管程便于清洗和更换管束。
材料选择：根据流体的性质（如温度、压力、腐蚀性）选择合适的材料，如不锈钢、碳钢、铜合金等，以确保换热器的耐用性和安全性。
热负荷计算：根据工艺条件计算所需的热负荷，确定换热面积，进而决定管束的数量、长度和直径。
压降考虑：设计时需考虑流体在管程和壳程中的压降，确保泵送能耗合理，避免因压降过大导致系统运行不稳定。
结构设计：包括管板的设计（固定管束的方式）、壳体厚度设计、支撑和悬挂结构设计等，以保证换热器的机械强度和稳定性。
清洗与维护：设计时应考虑换热器的可维护性，如管束的可拆卸性，以及便于清洗壳程内部的结构设计。
综上所述，管壳式换热器的设计是一个综合考虑热工性能、机械强度、材料选择、经济性和可维护性的复杂过程，需要精确的计算和细致的工程设计。
苯甲苯精馏塔管壳式换热器选择和设计
苯甲苯精馏塔管壳式换热器选择和设计
苯甲苯精馏塔管壳式换热器的选择和设计需要考虑以下因素：
1. 材料选择：由于苯和甲苯是有机溶剂，在操作温度和压力下具有一定的腐蚀性，因此需要选择耐腐蚀的材料，如不锈钢或钛合金。
2. 效能要求：根据换热器所需的热效率，可以选择不同类型的管壳式换热器，如单管程或多管程。
单管程换热器适用于热交换量较小的情况，而多管程换热器适用于热交换量较大的情况。
3. 流体流速：根据苯甲苯精馏塔中的流体流速，选择合适的换热器，以确保足够的传热面积和合理的压降。
4. 温度和压力：根据苯甲苯精馏塔中的操作温度和压力，选择合适的换热器，以确保换热器能够承受工作条件下的温度和压力。
5. 清洁和维护：选择易于清洁和维护的换热器，以确保换热器的长期稳定运行。
在设计苯甲苯精馏塔管壳式换热器时，需要考虑以下要点：
1. 确定热负荷：根据苯甲苯精馏塔的操作条件和物料流量，计算出需要传热的热负荷。
2. 计算传热面积：根据热负荷和传热系数，计算出所需的传热
面积。
3. 管子和壳体的尺寸：根据操作条件和流体流速，选择适当的管子和壳体尺寸，以确保充分的流体冷却和热交换。
4. 流体分布：设计合适的流体分布装置，以确保流体在管子和壳体间均匀分布，提高换热效果。
5. 损失和压降：计算和考虑换热器中的压降和能量损失，以确保系统的稳定运行。
6. 安全性考虑：考虑换热器的安全性，如压力容器的设计和安全阀的设置。
总而言之，苯甲苯精馏塔管壳式换热器的选择和设计需要综合考虑操作条件、材料选择、效能要求、流体流速、清洁和维护等因素，以实现稳定和高效的热交换。
管壳式换热器的设计
管壳式换热器的设计1. 管壳式换热器概述管壳式换热器是一种常见且广泛应用于工业领域的换热设备。
它主要由壳体、热交换管束、管板、进出口管道和支撑结构等组成。
通过壳体内外流体的传热和传质，实现不同流体之间的能量交换。
管壳式换热器的设计对于提高传热效率、减少能源消耗、降低设备运行成本具有重要意义。
在设计过程中，需要考虑多个因素，包括选择合适的换热管材料、确定合适的管束结构、优化流道布局等。
2. 管壳式换热器设计步骤2.1 确定操作参数在进行管壳式换热器设计前，首先需要明确操作参数，包括流体的流量、温度、压力等。
这些参数的确定对于选择合适的换热器尺寸和换热面积至关重要。
2.2 选择合适的换热管材料在进行换热器设计时，需要根据流体的特性选择合适的换热管材料。
常见的换热管材料包括碳钢、不锈钢、铜合金等。
根据流体的性质、温度和压力等因素，选择耐腐蚀、导热性好的管材。
2.3 确定管束结构管束结构的设计直接影响到换热器的传热效率和压降。
通常有多种不同的管束结构可供选择，如固定管板式、浮动管板式和U型管式等。
根据具体需求和操作参数，选择合适的管束结构。
2.4 流道布局优化流道布局对于管壳式换热器的性能至关重要。
良好的流道布局可以提高流体的流动速度，增加传热面积，从而提高换热效率。
通过合理的流道设计，可以减小压力损失，降低能源消耗。
2.5 确定热交换面积根据操作参数和所选的管束结构，计算出所需的热交换面积。
通常使用LMTD （Log Mean Temperature Difference）法进行计算。
2.6 设计壳体结构和管道连接根据热交换需求和操作参数，设计合适的壳体结构和管道连接。
壳体结构应具有良好的强度和刚度，同时要考虑便于清洁和维修的因素。
3. 管壳式换热器设计的优化方法3.1 流体动力学模拟利用流体动力学模拟软件对管壳式换热器的流动状态进行模拟和分析，以优化流体的流动路径和流速分布，提高传热效率。
3.2 换热管材料优化选择通过对不同换热管材料的性能进行评估和比较，选择性能更好的材料，以提高换热效率和延长换热器的使用寿命。
管壳式换热器的设计规范
D=t(nc-1)+2b′
式中：D —— 壳体内径，m；
t —— 管中心距，m；
b′
管壳式换热器的设计规范(转载)
管壳式换热器一般用于气—液、液—液之间的热量交换，常用来制作冷凝器和加热器，用途非常广泛。管壳式换热器设计时一般要遵守以下设计规范：
1、工艺设计：在列管换热器中，哪种流体在什么条件下走管程(或壳程)，选择的一般原则为：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ(1)不洁净和易结垢的流体宜走管程，因管内清洗方便；
(2)腐蚀性流体宜走管程，以免管束和壳体同时受腐蚀，且清洗、检修方便；(3)压强高的流体宜走管程，以免壳体同时受压；
(4)有毒流体宜走管程，使泄漏机会减少；
(5)被冷却的流体宜走壳程，便于散热，增强冷却效果；
(6)饱和蒸汽宜走壳程，便于排出冷凝液和不凝气，且蒸汽洁净不污染；
(7)流量小或粘度大的流体宜走壳程，因折流档板的作用可使在低雷诺数(Re＞100)下即可达到湍流，但也可在管内采用多管程；
挡板的间距过大，就不能保证流体垂直流过管束，使流速减小，管外对流传热系数下降；间距过小不便于检修，流动阻力也大。一般取挡板间距为壳体内径的0.2～1.0倍，我国系列标准中采用的挡板间距为：固定管板式有150，300和600mm三种；浮头式有150，200，300，480和600mm五种。
管壳式换热器设计注意事项
2020/11/29
管壳式换热器设计注意事项
换热器的工艺设计计算有两种类型，即设计计算和校 核计算，包括计算换热面积和选型两个方面。 ➢ 设计计算的目的是根据给定的工作条件及热负荷，选 择一种适当的换热器类型，确定所需的换热面积，进而确 定换热器的具体尺寸。 ➢ 校核计算的目的则是对已有的换热器，校核它是否满 足预定的换热要求，这是属于换热器的性能计算问题。 ➢ 无论是设计计算还是校核计算，所需的数据包括结构 数据、工艺数据和物性数据三大类。
l 折流板之间的距离一般为壳径的0.3~1倍。
l 当壳程传热膜系数为控制因素时，板距宜小；最小的折 流板间距为壳体直径的1/3~1/2，且不应小于50mm。
l 为了使流动方向垂直于管束，板间距应不大于壳径；由 于折流板有支撑管子的作用，所以，钢管无支撑板的最大 折流板间距为171d00.74(d0为管外径，单位为mm)。 l 如果必须增大折流板间距，就应另设支撑板。若管材是 铜、铝或者它们的合金材料时，无支撑的最大间距应为150 d00.74。
l 若选择的污垢系数过大，会使换热器过大，流速相应减 小，反而促进污垢的沉积，保证不了操作周期。
管壳式换热器设计注意事项
l 如果选择的污垢系数过小，可能造成换热面积不足，影响 正常操作。而且流速过大，虽然降低了结垢倾向，但操作费用 增加。 l 如果管壁温度较高，就意味着有较大的平均温差，这将减 小设备的尺寸，但是这个优点可能被由于壁温过高而加快结垢 速度所抵消。 l 污垢系数要根据具体情况，权衡各方面的因素后方可决Outside Diameter 管径愈小的换热器愈紧凑、愈便宜，且可以获得较
好的传热膜系数与阻力系数的比值。 l 管径愈小的换热器的压降将愈大，在满足允许压力降 的情况下，一般推荐选用φ19mm的管子。 l 对于易结垢的流体，为方便清洗，采用外径为φ25mm 的管子。 l 对于有气-液两相流的工艺流体，有时选用较大的管径。
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管壳式换热器的设计要点换热器的设计过程包括计算换热面积和选型两个方面。
有关换热器的选型问题，前面已经讲过了，下面主要介绍管壳式换热器的设计要点及如何分析计算结果、调整计算，而设计出满足工艺需要的、传热效率高的换热器。
11.1设计计算的基本模型及换热器的性能参数换热器的性能主要是通过下列公式来描述的。
a.冷、热两流体间热量平衡Qreq=(WCpΔT)hot=(WCpΔT)coldW--流体质量流量Cp--流体的比热hot--热流体cold--冷流体ΔT--进出口温度差b.传热率方程Qact=(A)(ΔTm)(1/ΣR)ΣR=(1/hi)o+(1/ho)o+(Rf)o+(Rw)oΣR--总热阻A--传热面hi、ho--分别为两流体的传热膜系数Rf--两流体的污垢热阻Rw--金属壁面热阻ΔTm--平均温度差O--通常换热计算以换热管外表面为基准c. 传热率的估算Qact≥Qreqd. 对压力降的限制条件(ΔPi)act≤(ΔPi)allow(ΔPo)act≤(ΔPo)allowΔP--压力降下标i表示管内下标o表示管外11.2 换热器的计算类型换热器的计算类型常分为设计计算和校核计算两大类。
换热器计算一般需要三大类数据：结构数据、工艺数据和物性数据，其中结构数据的选择在换热器中最为重要。
在管壳式换热器的设计中包含有一系列的选择问题，如壳体型式、管程数、管子类型、管长、管子排列、折流板型式、冷热流体流动通道方式等方面的选择。
工艺数据包括冷、热流体的流量、进出口温度、进口压力、允许压降及污垢系数等。
物性数据包括冷、热流体在进出口温度下的密度、比热容、粘度、导热系数、表面张力。
a.设计计算 Design设计计算就是通过给定的工艺条件，来确定一台未知换热器的结构参数，并使其结构最优、尺寸最小。
对设计计算应先确定下列基本的几何参数：－－管长－－管间距－－流向角－－换热管外径及管壁厚b.校核计算 Rating校核计算就是评估一台已知换热器的传热性能，即通过校核设备的几何尺寸来看其是否能满足传热要求。
校核计算应已知下列基本的几何参数：－－管程数－－壳内径/管数－－折流板间距/折流板数－－管长/管间距－－流向角－－管内径/管壁厚11.2.1设计元素的选取设计计算时应考虑下列的几个基本设计元素：－－壳体型式：TEMAE，F，G，J，K，X。
－－壳内径：通常最大为2米。
－－换热管几何尺寸：光管、翅片管管径(19mm,25.4mm等)管长系列(3m,5m,6m,7.2m等)－－管子排列角：30°，60°，45°，90°－－管间距：1.25 ~ 1.50倍的管子外径－－折流板型式：单圆缺、双圆缺、管窗内不排管及为防止管子振动而加的支承板。
11.3 最终计算结果的分析目前，换热器计算常用的计算软件为美国的HTRI和英国的HTFS，这两大软件均为在国际上享有盛誉的传热设备专用计算软件。
当设计计算结束后，如何根据实际的工况，来判断计算结果是否满足要求，出现问题后如何解决，这对设计者来说都是很重要的,在评价最终设计计算时应考虑并校核以下各项。
11.3.1 总体设计尺寸细长型的换热器比短粗型要经济，通常情况下管长和壳径之比为5 ~ 10，但有时根据实际需要，长、径之比可增到15或20，但不常见。
对立式热虹吸再沸器，要控制其长、径比在3 ~ 10之内。
11.3.2 热阻大小首先根据流体的物系及实际经验来推断一下传热系数值是否合理，应特别注意管内雷诺数的大小。
在层流流动(管侧Re<2000,壳侧Re<300)和过渡区流动中，应使用分段计算的方式(HTFS程序无此功能)，以确保传热系数值计算的正确。
在评估计算结果的同时，应考虑程序计算的精确度。
如果热阻在管侧和壳侧分布平衡，则该设计是好的，如果一侧热阻值过大，应该分析原因，分析管、壳侧冷、热流体的分布是否合理，如果是由于某一侧污垢系数过大而引起的，则可不必进一步修改原设计。
11.3.3 设计余量换热器设计计算时设计余量值的大小取决于计算精度、实际经验及对现场的操作控制等。
例如：对冷却水换热器，当水流速大于1.5m/s时，没必要给出过大的设计余量，过大的余量反而会造成水流速的降低。
但对层流和过渡区流动，由于计算精度不好，故需要给出较大的设计余量，通常需要在考虑了传热阻力值的大小和程序的计算精度后决定。
对再沸腾器，过大的设计余量反而是无益的，特别是在设备运转初期，会发生如控制困难等操作问题。
另外，有些设计计算，为了满足允许压降值的限制，可能会造成设计余量较大，此时应根据实际经验来判定计算结果是否正确或对允许压降值的大小作适当的调整。
11.3.4 压降的利用和分布允许压降必须尽可能加以利用，如果计算压降与允许压降有实质差别，则必须尝试改变设计参数。
在校核了计算所得压降值是否小于允许值之后，应对压降的分布作进一步的校核，这其中包括有进、出口接管处压降、错流和管窗流的压降,压力降必须大部分分布在换热率高的地方，如横掠管束的错流流动处；如果在接管或管窗处的压降占总压降的比例较大，应考虑增大接管尺寸及折流板间距。
一般对进、出口接管的压降希望控制在总压降的3 0％左右。
特别对有轴向接管的换热器，接管部分的压降最好控制在总压降的30％以下，否则会造成管子进口处的偏流。
为防止物流对壳程入口处的管子进行冲击，引起振动和腐蚀，一般均在换热器壳程进口处设置防冲板或分布器，在计算压降时要有所考虑。
另一个必须记住的事实是，允许压降是人为给定的，所以，如果在设计中允许压降得到了充分利用，而增加一点压降会增加很大的经济性，则应再行设计并考虑增加允许压降的可能性。
11.3.5 流速需校核管子进出口处、壳侧进口处和接管内的流速。
一般来说流体流速在允许压降范围内应尽量选高一些，以便获得较大的换热系数和较小污垢沉积，但流速过大会造成腐蚀并发生管子振动，而流速过小则管内易结垢。
对冷却水系统，设计计算时可参考下表中推荐的值(碳钢管)。
如果冷却水的流速低于上表中的最小流速，最好征得工艺工程师的同意增大允许压降或变化冷却水的流率。
对冷却水以外的单相和两相流用ρv2值判断。
对壳侧进口流速，按TEMA规定ρv2值不能超过5950 Kg/MS2(碳钢管)。
对管窗内不排管换热器，管窗流速应为错流速度的2 ~ 2.5倍，气体和蒸汽的流速可在8 ~ 30m/s之间。
11.3.6 壳侧流路分析HTRI程序在计算结果中对壳侧各流路给出了较详细的分析，可以参考下表中给 A,B,C, E,F流的推荐值。
流路A－－折流板管孔和管子之间的泄漏流路；流路B－－错流流路；流路C－－管束外围和壳内壁之间的旁流流路；流路E－－折流板与壳内壁之间的泄漏流路；流路F－－管程分程隔板处的中间穿流流路。
最大限度地加大B－stream(错流)，减少泄漏流，而事实上漏流不可能也不必要被全部阻止，因为安装换热器时总需要有间隙。
11.3.7对折流板的设计分析单圆缺和双圆缺折流板为管壳式换热器中常用的折流板型式，换热器中折流板的布置对设计计算有很大影响，一般从下面几各方面来检查原设计是否合理。
a.从流体流动、传热和污垢系数等方面考虑，最好将折流板的圆缺高度控制在壳体直径的20 ~ 30％，而板间距则控制在壳体直径30 ~ 50％之间,并不应小于50mm。
b.避免大圆缺小间距或小圆缺大间距的设计。
应优化选取折流板圆缺的大小和板间距大小，通常β值(折流板圆缺修正系数)最好在0.9 ~ 0.92之间。
c.除了管窗内不排管以外，流体的错流速度和在管窗内的流动速度不应相差太大，流体在 X－flow 和 Window 内的速度大并且越接近越好。
d.如果壳侧压降受到允许压降的限制，考虑使用双圆缺折流板，若还是不行，考虑变化壳体型式，选用TEMA的J、G、H、X型壳体。
11.3.8 有效平均温差在HTRI程序中是这样描述有效平均温差的:EffectiveMTD=(LMTD)(F)(DELTA)其中：LMTD为对数平均温差F＝(TUBE)(BAFFLES)(F/G)(HOT/COLD)TUBE:即Ft，是对管侧多管程流动的修正系数。
通常设计计算时应保证Ft大于0.8。
当Ft小于0.8时,换热器的经济效益是不合理的，此时应另选其它流动型式，以提高 Ft值。
如：增加管程数或壳程数，或着用几台换热器串联，必要时亦可调整温度条件。
但在特殊情况下，如温度有0.5 ~ 1.0°C交叉时，Ft＝0.75,也能接受。
BAFFLE:即折流板数修正系数。
当折流板数较少时，壳侧流体的混合流动性能较低，故需进行修正。
通常此值等于1.0。
DELTA: 温度变形系数。
这个系数是用来计算E流对温度差的影响大小的。
设计计算时希望δA>0.8,若δA<0.8,应考虑采用E流路小的折流板型式，也可增加换热器的串联数。
HOT/COLD：是对由于物性参数变化而造成的总传热系数变化的修正，通常为0.98~1.0。
F/G：在TEMAF型壳体和G型壳体中，有一纵向横隔板，F/G就是对通过此板的热量泄漏的修正。
如果F/G<0.95,考虑使用保温板或增加壳程串联数。
11.3.9 总传热系数首先从流体的相态、物性和以往经验上来分析计算结果是否合理。
另外，污垢系数的选取对传热系数也有很大的影响，对计算结果应综合分析，并结合实际经验来评定。
11.3.10 管子振动换热管的管束属于弹性体，被流过的流体扰动，离开其平衡位置，管子产生振动。
在壳侧，拉杆和隔板也有振动的倾向，但这些部件的刚性比管子大，所以不容易被激起振动。
设计计算结束后为保证换热器的稳定操作，应校核计算结果中的有关管振动各项数值，如：临界流动速度(criticalvelocity)、涡流脱落(vortexshedding)、湍流抖振(turbulentbuf feting)、声音共振(acousticresonance)和振幅等。
通常当折流板间距(包括进、出口处)超过400mm时，有可能发生管子振动。
当壳侧物流为液体时，需仔细检查临界流动速度及涡流脱落频率值的大小；而当壳侧物流是气体时，应仔细检查临界流动速度、涡流脱落、湍流抖振、声音共振和振幅等值是否满足无振动的要求。
如果因为在进、出口处的折流板间距过大而造成了振动，可通过在接管口下增加支撑板来避免。
另外为避免振动的发生，折流板间距应小于TEMA最大不支撑长度的80％。
11.4 如何调整设计方案，得到最佳计算结果通常情况下，象温度、压降和传热系数等设计计算控制要素很少彼此较好地相配合，经常是某一设计要素为设计计算的控制因素，由于一个简单的设计变更能带来设备尺寸的减小，因此找出控制因素能尽快有效的帮你解决问题。
11.4.1传热系数为控制因素时总传热阻力的大小主要是由壳侧、管侧、污垢和管子的金属阻力来决定的，为了提高总传热系数的大小，应分析是哪一侧的传热系数影响了它，采用何种方法，可以提高传热系数值。