热交换器的选型和设计指南(20210201114130)
管壳式换热器设计内容选型
管壳式换热器设计内容选型1.热负荷计算：首先需要确定换热器需要处理的热负荷，即需要传递的热量。
这可以通过分析工艺流程和温度要求来确定。
2.流体选择：根据热负荷计算结果，选择合适的流体作为热源和冷却剂。
常见的流体包括水、空气、油等。
3.材料选择：根据流体的性质和工作条件，选择合适的材料用于制造换热器。
常见的材料包括不锈钢、碳钢、铜等。
4.管子和壳体的设计：确定管子和壳体的尺寸和布局，以最大程度地增加传热面积，并确保流体在换热过程中能够充分接触。
通常，换热面积越大，传热效果越好。
5.流体流量计算：根据热负荷和流体性质，计算出换热器的流体流量。
流体流量的选择需要考虑热负荷和流体压降之间的平衡。
6.管子和壳体的布局：根据工艺要求和空间限制，确定管子和壳体的布局。
在设计过程中，需要考虑流体的流动路径，以确保换热器的效率和可靠性。
7.管束和管板的设计：根据流体的特点，确定管束和管板的形式和结构。
管束和管板的设计主要是为了增加流体的混合，从而提高传热效果。
8.密封设计：保证换热器的密封性能，防止流体泄漏。
密封设计需要考虑材料的选择和密封结构的设计。
9.清洗和维护：确保换热器易于清洗和维护，以保持其良好的运行状态。
清洗和维护的设计需要考虑换热器的结构和布局。
总之，管壳式换热器的设计内容包括热负荷计算、流体选择、材料选择、管子和壳体的设计、流体流量计算、管子和壳体的布局、管束和管板的设计、密封设计以及清洗和维护等方面。
正确的设计和选型能够提高换热器的效率和可靠性，降低能源消耗和维护成本。
新型换热器的设计与优化
新型换热器的设计与优化第一章引言新型换热器是指相较于传统的换热器，具有更高传热效率、更小体积、更轻质量、更节能环保等优越性能特点的一种现代化换热设备。
本文将着重探讨新型换热器的设计与优化。
第二章新型换热器的类型根据换热原理的不同，新型换热器可以分为多种类型，如板式换热器、壳管式换热器、螺旋式换热器、交叉换热器等。
其中，板式换热器因其高传热效率、占地面积小、易于清洗和维护等优点，得到了广泛应用。
而壳管式换热器则因其结构简单、维修方便、适用于高温高压等特殊环境而备受青睐。
第三章新型换热器设计的关键技术新型换热器的设计需要考虑多种因素，如传热效率、流体箍紧、压降损失、泄漏等问题。
其中，传热效率是最为关键的因素之一。
传热效率的提高需要考虑多种因素，如散热面积的增加、流体的流速和流量、传热介质的选择等。
同时，优化设计散热面积和流体流动路径，也是提高传热效率的有效方法。
第四章新型换热器的优化设计流程新型换热器的优化设计流程是比较复杂的。
首先需要了解换热器的工作条件和内部结构；其次，需要运用计算机模拟、实验测试、设计优化等方法来优化换热器的结构和工艺参数；最后，需要进行生产制造和性能测试，确保换热器的可靠性和高效性。
第五章新型换热器的发展前景新型换热器的不断改进和优化，将进一步推动节能环保事业的发展。
特别是在工业生产中的应用，将大大提高能源的利用率和生产效率，减少污染物排放，有利于保护环境和促进经济可持续发展。
因此，新型换热器的发展前景十分广阔。
第六章结论总结起来，新型换热器的设计与优化，可以通过不断改进和创新来实现。
各种类型的新型换热器在不同领域中发挥着重要作用。
新型换热器的优化设计流程虽然复杂，但是可以通过科学的方法和技术手段来实现。
未来，新型换热器将继续发挥其优越的性能特点，推动节能环保事业健康发展。
换热器的选型和设计指南
换热器的选型和设计指南换热器是一种常见的工业设备，用于传递热量。
在选型和设计换热器时，有几个关键因素需要考虑，包括换热器的类型、工作条件、热介质性质、热量传递要求以及材料选择等。
本文将探讨这些因素，并提供选型和设计换热器的指南。
1.换热器类型选择换热器的类型多种多样，包括壳管式换热器、板式换热器、管束式换热器等。
在选择换热器类型时，需要考虑以下几个方面：-热量传递效率：不同类型的换热器有不同的热量传递效率，需要根据具体的热量传递要求选择。
-空间限制：不同类型的换热器对空间的要求也不同，需要考虑设备安装的实际情况。
-清洁维护：不同类型的换热器在清洁和维护方面也不同，这也需要考虑到。
2.工作条件考虑换热器的工作条件包括温度、压力和流量。
这些条件会对选型和设计产生影响，并需要根据不同的工况选择合适的换热器。
对于高温、高压或高流量的情况，需要选择能够承受这些条件的换热器，并进行合理的设计。
3.热介质性质分析热介质的物理性质对换热器的选型和设计也有影响。
例如，不同的热介质对应不同的热导率、比热容和粘度等物理特性，这些特性会对换热器的热量传递效果产生影响。
需要根据热介质的性质选择合适的换热器和传热方式。
4.热量传递要求根据具体的热量传递要求，选择合适的热量交换方式。
换热器可以采用对流、辐射或传导等方式进行热量传递。
不同的传热方式在热量传递效率和能耗方面也有差异，需要根据具体要求进行选择。
5.材料选择换热器的材料选择对其性能和使用寿命起着重要作用。
一些常用的换热器材料包括不锈钢、铜、铝和钛等。
需要根据热介质的特性、工作条件和预算等因素选择合适的材料。
此外，还需要考虑材料的耐腐蚀性能、尺寸稳定性和可焊性等因素。
在设计换热器时-设计热传导面积：根据热量传递要求和热介质的特性，设计合适的热传导面积，确保达到所需的热传递效果。
-流体力学分析：对流动的流体进行流体力学分析，考虑流体的流速、压降以及流体在换热器中的流动模式等，以确保热量传递效果和系统的稳定性。
热交换器的选型和设计的指南
热交换器的选型和设计指南1概述 (1)2换热器的分类及结构特点。
(1)3换热器的类型选择 (2)4无相变物流换热器的选择 (11)5冷凝器的选择 (13)6蒸发器的选择 (14)7换热器的合理压力降 (17)8工艺条件中温度的选用 (18)9管壳式换热器接管位置的选取 (19)10结构参数的选取 (19)11管壳式换热器的设计要点 (23)12空冷器的设计要点 (32)13空冷器设计基础数据 (35)1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2- 1换热器的结构分类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-100° C以下到1100° C高温。
热交换器设计说明书终极
0.00303
79 80 81
Gs tw
Gs
M2 23.16 AS 0.0355
假定
652.4 57
200 .4 10 6
℃ kg/( m•s)
w1
查参考文献 2 附录 9
热交换器课程设计说明书
2
82
壳侧换 热系数
rw
(m2•
K)/W
查参考文献 1 附录 C 查参考文献 2
0.00034 0.00017
氨的污 垢热阻 管壁热 阻
(m2•
K)/W
忽略
K [
72.24
P
P
24
参数 P、 R
R
t1'' t 2' 40 25 ' ' 120 25 t1 t 2
0.16
t1' t1'' 120 90 R '' ' 40 25 t2 t2
—
℃
2 0.98 70.8 1000
25 26 27
温差修 正系数 有效平 均温差 初选传 热系数 估算传 热面积
50
度
120
ls (0.2 ~ 1)D s (0.2 ~ 1) 0.5
51
ls
m
0.1 ~ 0.5m
0.3
ls 0.3m ,ls ,i 0.39m，ls ,o 0.39m
热交换器课程设计说明书
52
折流板 数目 折流板 管孔数 折流板 上管孔 直径 通过折 流板上 管子数 折流板 缺口处 管数
Ds 2h D 2h ) sin[ar cos( s )] DL DL
板换选型设计原则及方法
选型设计原则及方法1、板式换热器选型设计原则为某一工艺过程选型设计板式换热器时，要考虑其设计压力、设计温度、介质特性和经济性等因素。
（1）单板面积的选择单板面积过小、则板片数目多，占地面积大，阻力降减少；反之，单板面积过大，则板片数目少，占地面积小，阻力降增大，但是难以保证适当的板间流速。
因此，一般单板面积可按角孔流速为6m/s左右考虑。
（2）板间流速的选取流体在板间的流速，影响换热性能和压力降。
流速高，换热系数高，阻力降也增大；反之，则相反。
一般取板间流速为0.2-0.8m/s，且尽量使两种流体板间速度一致。
流速小于0.2m/s时，流体达不到揣流状态，且会形成较大的死角区；流速过高会导致阻力降剧增，气体板间流速一般不大于10m/s。
（3）流程的确定两侧流体的流量大致一致时，应尽量按等程布置；当两侧流体的流量相差较大时，则流量小的一侧按多流程布置或采用不等截面通道的板式换热器。
另外，当某一介质的温升或温降幅度较大时，也可采用多流程。
有相变发生的一侧一般均为单流程，且接口方式为上进下出。
在多程换热器中，一般对同一流体在各流程中应采用的流道数。
换热器压降修正系数，单流程时取1.2~1.4，2~3流程取1.8~2.0，4~5流道取2.6~2.8。
（4）流向的选取单相换热时，逆流具有最大的平均温差，一般在板式换热器的设计中要尽可能把流体布置为逆流。
两侧流体为等流程时，为逆流；当两侧流体为不等流程时，顺流与逆流交替出现，平均温差要小于纯逆流时。
2、板式换热器的选型计算方法：（1）换热器选型计算公式：Q=K·F·△tm式中：Q——热流量（W）△tm——对数平均温差（℃）F——传热面积（m2）板式换热器在实际运行中，由于污垢、水流不均等情况影响，需在上式中引入修正系数ß（一般取0.7~0.9），因此，实际使用时，上式为：Q=ß·K·F·△t（2）估算法可按下面估算：当板间流速为0.3~0.7m/s时水（汽）——水K=3000~7000；水（汽）——油K=400~1000油——油K=175~400补充一点，供各位讨论：（1）单板面积的选择一般板式换热器选择首先是按流速确定角孔直径，角孔处流速一般控制在6m/s，当板片角孔确定后，板片的系列就能确定了。
板式换热器选型设计原则及方法
板式换热器选型设计原则及方法单板面积的选择一般板式换热器选择首先是按流速确定角孔直径，角孔处流速一般控制在6m/s，当板片角孔确定后，板片的系列就能确定了。
角孔直接一定的情况下，不同的制造商有不同板型，有的就一～种，有些较多。
我知道的有一公司，在100mm角孔直接下，有多达7种板片。
面积大小有3个规格，流道宽度有2个。
至于单片面积的大下，我的经验是在满足工艺要求的情况下，应从价格上考虑。
从单片面积的造价比，越大越便宜，但是整机价格得考虑框架的价格，所以而个应综合考虑。
单片面积小，框架价格低，但是板片单价高。
并且单片面积太下，处除了占地大，一般也难达到单流程的板片布置。
（2）板间流速的选取基本同意楼主的观点，一般0.2m/s是下限，但是上限0.8m/s好象稍低了。
不过这得看制造商的板片波纹。
（3）流程的确定补充楼主观点：板式换热器流程在工业上一般都布置成单流程，这样在检修时可不用拆处接管。
在卫生和食品上，多流程的应用较多。
因为换热器一般都比较小。
（4）流向的选取一般的板式换热器都是取纯逆流布置的。
可拆式板式换热器在换热站的应用情况加热载体为 1.1MPa、230℃的蒸汽；供暖载体为热水,供水温度为92℃,回水温度为70℃,供水压力为0.5MPa、回水压力为0.14MPa。
因原管壳式换热器设备陈旧,维修量大,并且蒸汽的消耗量有逐年递增的趋势。
于是在2006年大修期间,将原管壳式换热器改造成板式换热器。
1、板式换热器板式换热器(plateheatexchangers,简称PHE)是一种新型高效换热器。
其发明始于1872年,最初主要用于食品工业,后来逐渐扩大至造纸、医药、冶金、矿山、机械制造、电力、船舶、采暖及石油化工等其它工业领域。
目前世界较知名的板式换热器生产厂家有瑞典的Alfa-laval(阿法拉伐)、SWEP(舒瑞普)、德国的GEA公司、英国的APV、日本的Hisaka(日版制作所)等。
板式换热器由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成,由于其特殊结构,使得板式换热器具有以下优点。
热交换器设计(论文加+DWG图纸)
3.5 管外侧压力损失 ……………………………………………………… 3.6 多值性的校验……………………………………………………………
3.7 管间脉动的校验…………………………………………………………… 3.8 节流圈的选取 ……………………………………………………………
第四章 260MW 高温气冷堆蒸汽发生器的设计 ………………………… 4.1 设计参数 ……………………………………………………… 4.2 结构设 ………………………………………………………… 4.3 260MW 高温气冷堆蒸汽发生器设计计算书 …………………
- III -
12 12 13 16 16 18 19 20 20 22 22 23 26 27 27 27 28
摘
要
摘
要
蒸汽发生器是高温气冷反应堆的主要设备之一。 高温反应堆产生的热 量被氦气冷却剂吸收， 在蒸汽发生器中传递给二次回路。 氦气自上而下流 过发生器， 水在外力作用下进入发生器并产生水蒸汽自下而上流过传热面 管束。 蒸汽发生器的传热面由多头螺旋管组成。螺旋管束有很多优点：它可 以充分利用换热器的空间； 没有急剧的弯曲， 不会增加气或水侧的压力损 耗，同时也简化了工艺，减少了焊点；对受热膨胀有很好的适应性；有很 高的传热系数。 在很多工业领域中，螺旋管式热交换器都得到广泛的应用，它可适用 于单相流体、蒸汽以及可压缩流体的流动。螺旋管束可用于化学反应器、 储藏罐和一些核反应发生器。 在大规模的能源动力系统中， 它还可用作太 阳能集电器的接受器。 多头螺旋管式换热器在换热面结构设计、 传热和压降计算方面报道的 文献较少。 本文从实际工程设计出发， 对多头螺旋管式换热器的设计进行 了研究， 提出了多头螺旋管束受热面结构的设计方法， 推荐了螺旋管内外 的传热系数和压降的计算关系式。 根据所提出设计方法和螺旋管内外的传 热系数和压降的计算关系式对 260MW 蒸汽发生器进行了设计计算。 关键词 热交换器，传热，压降，螺旋管
热交换器的设计选型(96页)
2.换热设备的分类及特点 换热设备
有不同的分类方 法，而最常用的是根据作用 原理或传热方式来区分的。
直接接触式换热器（或混合式 换热 器）、
它是让两种流体（冷流 体和热 流体）直接接触与 混合进行热量的 交换。最 常见到如凉水塔、气液混 合式冷凝器等等。
直接接触式换热器（或混合式 换热器）、
应\用
• 控制介质的压力（冷凝器、 再沸器、 蒸发器等）；
• 控制介质汽化的流量（蒸 发器、再
沸器等h控制介质 冷凝的流量（冷凝
器、冷凝冷 却器等）。
中部在石油应 . 的 许 多 生产操 作
备，无 I 例化 / 必 须 应 用换热 设 体既如气体外 输 送 的 冷却、 液 程的料贮路压工止 凝 固、反应 过 化或冷却或的地、 分 离 设备的 汽
1 环 境 冷 凝 、 加 缩 循 环 水 的 降 温 温度的直防等 等。 控热 至
制
应^用
总之，在石油化工生产 中换热设备的应用最 泛。
发展趋势
(1)需求量大：近三十年 來，由于 对节约能源和q 境保护的重视，换热
设备 的需求量随之增大，换热 技术 亦获得迅速发展。
发展趋势
(2)种类繁多：随着石油 化学工业
优点：这类换热器传热效率高， 单 位容积提供的传热面积大， 备结构
简单、价格便宜，在H 化工厂中也常
见应用。
缺点：仅适用于工艺上允许两种 流 体混合的场合。
直接接触式换热器（或混合式 换热 器）、
为增加两流体的接触面积， 以达到充 分换热，在设备 中常放置填料和栅板。 通 常采用塔形结构。下图为 板式冷 却塔的示意图。
的迅速发展，换 热设各种类繁多，
而n新 型结构也不断出现。
发展趋势
换热器的选型和设计
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------换热器的选型和设计换热器的选型和设计指南一、概述 1. 选型原则 2. 工艺参数的选取 3. 计算方法 4. 结构设计二、分类及结构特点1. 按照换热器作用原理分类 1.1 间壁式换热器（冷热流体不允许混合的场合各种管式和板式换热） 1.2 直接接触式换热器（凉水塔、洗涤塔、文氏管、喷射冷凝器） 1.3 蓄热式换热器 1.4 中间载热体式换热器2. 按照换热器用途分类 2.1 加热器 2.2 预热器 2.3 过热器 2.4 蒸发器 2.5 再沸器 2.6 冷却器 2.7 冷凝器 3. 按换热器传热面形状和结构分类 3.1 管式换热器 3.2 板式换热器 3.3 特殊形式换热器 4. 按换热器所用材料分类 4.1 金属材料换热器 4.2 非金属材料换热器如下表所示：表 1.1刚性结构：用于管壳温差较小的情况（≤50℃）管间不固定管板能清洗式带膨胀节：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，管壳式U 型管式管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难管式外填料函：管间容易泄漏，不宜处理易挥发、易爆易燃填料函式及压力较高的场合内填料函：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，或固定床反应器中能逆流操作，用于传热面积较小的冷却器、冷凝器也预热器1/ 15板式扩展表面式蓄热式螺旋盘管式板式螺旋板伞板式板壳式板翅式管翅式回旋式固定格室式浸没式用于管内流体的冷却、冷凝，或者管外流体的加热喷淋式只用于管内流体的冷却或冷凝拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液体间换热可进行严格的逆流操作，有自洁作用，可回收低温热能伞形传热板结构紧凑，拆洗方便，通道较小，易堵，要求流体干净板束类似于管束，可抽出清洗检查，压力不能太高结构十分紧凑，传热效率高，流体阻力大适用于气体和液体之间传热，传热效率高，用于化工、动力、空调盘式传热效率高，用于高温烟气冷却等鼓式用于空气预热器等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三、选型需要考虑的因素 1. 热负荷（显热+潜热的变化量） 2. 流体流量的大小 3. 流体的性质 4. 流体在换热器中的温度及温度的变化 5. 流体允许的压降 6. 对清洗、维修的要求 7. 设备结构的制造与材料 8. 价格、使用安全性与寿命 9. 技术经济指标的分析3.1 管壳式换热器的选型 3.1.1. 适用范围①压力：允许压力从高真空~41.5MPa，Pmax=60MPa，F≤5000m2 ②温度：-100℃~1100℃ （-270℃≤tmax≤1450） 3.1.2. 容量大、结构简单、坚固耐用、造价低廉、用材广泛、清洗方便、适应性强 3.1.3. U 形管，适用于管、壳壁面温差较大，壳程易结垢管程清洁不易结垢及高温高压、腐蚀性强的场合，即高温高压腐蚀性强的介质走管内，密封易解决。
换热器的选型和设计
换热器的选型和设计换热器是一种常见的设备，用于在工业过程中传递热量。
选择和设计换热器需要考虑多个因素，包括传热效率、流体流动特性、设备尺寸和重量、材料成本等。
在本文中，将详细介绍换热器的选型和设计过程。
首先，换热器的选型应考虑传热效率。
传热效率是指换热器传递的热量与传入热量之间的比率。
传热效率取决于热源和冷源的温度差、换热介质的流速和传热表面的设计。
为了提高传热效率，可以增加传热表面的面积，提高换热系数或增加流体的流速。
因此，在选型时应根据具体的工况条件来确定传热效率的要求。
其次，流体流动特性是选型的关键因素之一、流体流动的特性在一定程度上决定了换热器的结构形式。
流体可以是单相流动，也可以是多相流动，如气体-气体、液体-气体或液体-液体。
不同的流动特性需要不同的换热器类型，如管壳式换热器、板式换热器或螺旋板式换热器。
因此，应根据流体的性质和流动特性来选择适合的换热器。
第三，设备尺寸和重量也是选型的关键考虑因素。
换热器的尺寸和重量直接影响设备的成本和安装要求。
在选型时，需要根据工程的空间限制和设备的重量承受能力来确定换热器的尺寸和重量。
此外，还应考虑设备的清洁和维护的方便性，以及与其他设备的配合情况。
最后，材料成本也是选型的重要方面。
换热器的材料成本取决于设备的材质、尺寸和制造工艺。
常见的换热器材料包括不锈钢、碳钢和铜合金等。
在选型时，应根据材料的成本和性能来选择最经济合理的材料。
换热器的设计过程包括热量计算、流体力学分析和结构参数确定等。
热量计算是根据工程要求计算换热器的传热面积和传热量，以满足工艺流程的热平衡。
流体力学分析是根据流体的流动特性和传热现象来确定换热器的流道尺寸、流速和压降等参数。
结构参数确定是根据设备的尺寸和重量要求来确定换热器的结构形式和材料选择。
在换热器的设计过程中，需要综合考虑以上多个因素，并根据具体的工程要求和设备性能来进行合理的选择和设计。
只有在选型和设计过程中充分考虑到各种因素，才能确保换热器的性能和经济效益最优化。
换热器设计和选型指南
换热器设计和选型指南换热器是一种用于传递热量的设备，广泛应用于各个行业中。
在换热器的设计和选型过程中，有一些关键的要素需要考虑，本文将详细介绍换热器设计和选型的指导原则。
首先，在进行换热器设计和选型时，我们需要考虑到的第一个要素是换热负荷。
换热负荷是指单位时间内需要传递的热量大小，决定了换热器的尺寸和能力。
根据所需的换热负荷大小，我们可以选择合适的换热器类型和规格。
其次，在换热器的设计和选型过程中，我们还需要考虑到的要素是介质的物理性质。
各种介质的物理性质（如密度、热容、导热系数等）对换热器的设计和选型都有一定的影响。
在选择换热器时，需要充分考虑介质的物理性质，以确保热量能够有效地传递。
此外，在进行换热器设计和选型时，我们还需要考虑到的要素是工作条件。
换热器的工作条件包括温度、压力、流速等因素。
不同的工作条件可能对换热器的材料选择、结构设计等方面都有一定的要求。
因此，在进行换热器设计和选型时，需要充分考虑到工作条件的要求。
在换热器的设计和选型过程中，还需要考虑到的要素是换热器的效能。
换热器的效能指的是单位时间内传递的热量与单位时间内消耗的能量之比，是评价换热器性能优劣的重要指标。
在选择换热器时，需要充分考虑效能的要求，以确保换热器能够满足实际应用的需要。
此外，在进行换热器设计和选型时，还需要考虑到的要素是换热器的维护和清洁。
换热器的长期运行离不开定期的维护和清洁工作。
因此，在选择换热器时，需要充分考虑到维护和清洁的难易程度，以便能够方便地进行维护和清洁。
最后，在进行换热器设计和选型时，我们还需要考虑到的要素是经济性和环保性。
换热器的经济性主要包括设备造价、运行费用、能源消耗等因素，而环保性主要包括设备对环境的影响等方面。
在选择换热器时，需要充分考虑经济性和环保性的要求，以确保换热器能够在经济和环保的前提下进行工作。
综上所述，换热器设计和选型是一个复杂的过程，需要考虑到多个关键的要素。
在进行换热器设计和选型时，需要充分考虑到换热负荷、介质的物理性质、工作条件、效能、维护和清洁、经济性和环保性等因素。
电力系统热交换器设计与性能优化
电力系统热交换器设计与性能优化电力系统中的热交换器在保障电力设备正常运行和提高能源利用效率方面起着至关重要的作用。
本文将就电力系统热交换器的设计原理和性能优化进行详细探讨。
一、热交换器在电力系统中的作用热交换器是将热量从一个流体传递到另一个流体的设备，广泛应用于电力系统中的发电机组、变压器和冷却设备等。
其作用在于保持电力设备的工作温度在合理范围内，避免因温度过高而引起的设备故障和能量损耗。
二、热交换器设计原理1. 热交换器结构种类热交换器可以根据不同的结构形式分为壳管式、板式和卧式等。
壳管式热交换器由壳体和管束组成，热量通过管内流体和管外流体之间的热传导实现。
板式热交换器则是利用多片金属板间的波纹形成流道，通过板与板之间的传热实现热量交换。
而卧式热交换器通常由一组水平放置的扇形管道组成。
2. 热交换器设计参数热交换器的设计参数有很多，如传热面积、传热系数、流体流速等。
其中传热面积是决定热交换器传热效率的重要因素，通常采用设计流量和工作状态下流体温度的平均温差计算得出。
传热系数则是流体在热交换器内部传热过程中的效率指标，可通过增大流体流速、改变壁面特性等方式进行优化。
三、热交换器性能优化方法1. 流体流速优化流体流速对热交换器内部传热效果有着重要影响。
通常情况下，流速越大，传热效果越好。
但过高的流速也会增加流体压降和泵站能耗。
因此，在设计热交换器时，需要综合考虑流速、压降和能耗等因素，选择合适的流速范围。
2. 优化换热面积传热面积是影响热交换器传热效率的关键因素之一。
在设计中，可以通过增大传热面积的方式提高换热效果。
常用的方法有增加管束数目、增加板片数量、增加波纹板数量等。
在提高换热面积的同时，也需要考虑到设备的尺寸限制和制造成本。
3. 优化换热介质换热介质的选择也对热交换器的传热性能有着重要影响。
一般来说，导热性能好、粘度小的介质更有利于传热过程。
此外，还需要考虑介质的腐蚀性、可用性和环保性等方面因素，选择合适的换热介质。
热交换器的选型和设计指南三讲解
热交换器的选型和设计指南三2010-01-26 20:15:11 来源：热泵热水器技术网浏览：136次11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。
板式换热器的优化选型和新型板式换热器
关键词平均温差NTU 板式蒸发器（冷凝器）板壳式换热器板式换热器板片的形状有水平平直波纹板，人字形波纹板，倾斜波纹板，球形突出物板，浅密波纹板，硬板，软板等，有的传热系数高，有的压降小。
板式换热器的组合方式有密封垫片式，钎焊式，全焊式，有的可拆卸，有的不可拆卸，有的承压能力强，耐温能力高。
板式换热器的结构也从叠置板片式发展到板壳式（类似管壳式）。
板式换热器板片的面积，小至A4，大至18㎡，单台换热器面积达10000㎡，换热器总长度达13000m，承压4.5Mpa，耐温达550℃。
板式换热器的种类从对称流道、非对称流道、宽流道板式换热器发展到全焊接板式换热器、钎焊板式换热器、板壳式换热器。
在供热空调系统中板式换热器的用途从水—水换热器，汽—水换热器发展到组装式换热机组，板式（蒸发器、冷凝器）热泵机组；从低温给水器、高温给水器发展到省能器（省煤器）、空气预热器；从区域供冷的大型水—水换热器到冰蓄冷的乙二醇—冷水换热器等。
还有在分布式能源系统中的板壳式烟气—热水回收装置和用于热电厂和空调系统中的大型蒸发式冷却器等。
板式换热器的优化选型是根据板式换热器的用途和工艺过程中的参数和NTU＝KA／MC＝△t／△tm，即传热单元数NTU和温差比（对数平均温差—换热的动力）选择板片形状，板式换热器的类型和结构。
如区域供冷中的水—水换热器的△tm小到1～2℃，换热动力小，此时，选择的板片形状应是传热系数大的浅密波纹板。
又如分布式能源系统中的烟气—水（空气）热回收器的△tm大，换热动力大，但烟气温度高，还希望阻力小，此时，优化选择的是承压、耐温能力高，烟阻小的板壳式换热器。
水源热泵中要求将约15℃的水温提高40℃后至55℃，但板式蒸发器（冷凝器）的△tm仅为4～5℃，此时的NTU≈8，此时选择的是大角孔的传热系数大的钎焊式板式换热器等。
新型板式换热器指的是非对称流道、宽流道板式换热器，板式蒸发器（冷凝器），全焊接板式换热器，钎焊板式换热器和板壳式换热器等。
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热交换器的选型和设计指南内容1 概述2 换热器的分类及结构特点3 换热器的类型选择4 无相变物流换热器的选择5 冷凝器的选择6 蒸发器的选择7 换热器的合理压力降8 工艺条件中温度的选用9 管壳式换热器接管位置的选取10 结构参数的选取11 管壳式换热器的设计要点12 空冷器的设计要点13 空冷器设计基础数据1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。
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。
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-100 °以下到1100°C 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。
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。
7001 -------------------------------------------- ,600-500-400300-表3- 1特殊型式换热器的使用范围1C 0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。
常用换热器从上表中可以看出在换热器选型时，我们应同时考虑是否选用特殊型式的换热器和采用什么样的换热管为好。
当然，我们通常一般首先考虑选用管壳式换热器。
另外，认真研究技术规定中的设计要求也是很必要的，而后再选取能最好发挥其特点的合适的换热器。
管壳式换热器封头和管程数的选取因管壳式换热器最为常用，下表3-5中给出了其封头选取的一般要求，表3- 6, 3- 7中给出了换热器的管程数限制值。
表3- 5 TEMA端部型式的选取污垢系数：m2.°C /W见附图一(1) C :化学清洗；M :机械清洗，包括高压水力喷射清洗。
(2) A :当管侧或壳侧腐蚀裕度为3.0mm时，首选封头型式。
(3) B:常用的、较为经济的封头型式。
(4) 只用于管内侧可用高压水喷射清洗的冷却水系统。
(5) —般使用S形型头，除非有特殊要求时选T型封头。
⑹当壳侧污垢系数w 0.00035时，可以使用不可拆端盖。
(7) 当壳侧污垢系数w 0.00035并且管侧可用高压水喷射清洗时，T型封头可使用不可拆端盖。
(8) B或C:常用型式，比A型经济。
(9) M或N :常用型式，比L型经济。
(10) L :当管侧腐蚀裕度为3.0mm时，首选封头型式。
表3-6各类换热器管程数限制表3-7最大管程数据不同的工艺条件来安排物流下表从不同的工艺条件出发给出了换热器的一般选型准则。
从换热器经济设计的角度考虑，对管、壳式换热器应首先着重考虑物流的安排问题，如果两流体温度交叉（即：高温流体的出口温度低于冷流体的出口温度），应考虑选流动型式为逆流的换热器。
尽管对管壳式换热器可以选F型壳体，但因纵向隔板间会发生热量和流体泄漏，因此多数情况下不推荐使用此种型式的壳体。
表3 -8工艺条件和物流的安排冷却系统中换热器的选取在许多工业过程中，产生的大量热量需要通过冷却系统来排出。
过去经常以水作为冷却剂随着工业的发展，冷却水需求量急剧增加，引起供水困难，因而发展了空气冷却。
对一个化工系统，一般包括有水冷系统和空冷系统，或者是这两者的组合系统。
当来自冷却器或冷凝器的工艺流体的出口温度较高时，应该考虑选择空气冷却器。
通常空冷器比其它类型的换热器经济，设备回收期短，当工艺流体的出口温度高于大气环境温度15°C •- 20°C或更高时,选择空冷器比较理想。
当然对空冷器需做包括结构价格、耗电等因素等在内的综合费用分析。
而使用水冷系统时也应考虑包括供水、处理、循环使用及废水处理等费用。
根据技术经济比较，在气候适宜的地方，当工艺物料的最低温度大于65°C，选用空冷最为合适；而当工艺物料的最低温度小于50°C，则宜用水冷；在这两温度之间，则应作详细的经济分析，以确定用何种型式。
一般来说，当工艺流体温度较低时，使用空冷器和管壳式水冷器的混合系统比较合理，通常高于60°C的部分热量用空冷器取走，其余部分热量用水冷器取走。
3.7.1选用空冷器的原则1）冷却水供应困难，水冷的运行费用过高；2）水冷引起结垢和腐蚀严重；3）水冷引起环境污染，特别是化工厂，将热水排入环境的热污染也应注意。
3.7.2符合下列条件时，选用空冷更为有利：1）空气进口温度设计值< 38 °2）热流体出口温度与空气进口温度之差> 15 C3）有效对数平均温差 > 40°C4）热流体凝固温度< 0 C5）热流体出口温度的允许波动范围》-3 •- 5 C6）管侧允许压力降> 10kpa7）管内介质的传热膜系数< 2300w/m2.K8）冷却水污垢系数> 0.0002m2. C/W4无相变物流换热器的选择无相变流动的换热器应遵循表3-8中的通用规则。
在大多数情况下，单相流动可以选用特殊型式的换热器，这些换热器可以达到节省设备结构造价和降低能耗的目的。
在设备选型时可参考下表中不同类型换热器的传热系数值。
常用换热器的总传热系数Kcal/（h.m2. C）4.3对水-水系统包括海水）首选板式换热器。
板式换热器在价格、重量、紧凑性方面都是最好的。
但要注意污垢系数应小于任何管壳式换热器，它的传热性能通常决定于厂商提供的板片形式。
4.4当冷却器出口温度高于大气环境温度15°C 20°C或更高时，考虑用空冷器。
4.5对管壳式换热器，经常使用低翅管来增强壳侧的传热。
一般壳侧传热系数会有两倍或三倍的提高。
特别当壳侧传热系数低于管侧一半时，采用低翅管特别有效。
当某一流体在管侧的传热系数过低时，则考虑变换管侧流动为壳侧流动，并选用低翅管。
当流体较脏时，会有很多未知因素造成换热器的严重结垢，因此不要使用低翅片换热管。
5冷凝器的选择5.1 一个冷凝器的传热性能很大程度上取决于换热器的型式、流体的分布以及冷凝侧的工艺条件。
对冷凝器的选取应在考虑了3-8表中的通用选型规定外，并同时考虑下表中的工艺条件。
冷凝器选型指南5.25.4对可能会有冷冻发生的冷凝器，当物流在壳侧冷凝时，通常要考虑加大管间距，并需要注意考虑金属温度、冷凝液流动和不凝气的放空等问题。
也可使用专门的防冻剂冷凝器或刺刀式和带有冷凝液排出箱的冷凝器。
5.5在冷凝器中为了强化传热，也常常使用强化传热管，如：低翅管、Thermo nexcell-C（日立）和槽式管（垂直使用）。
低翅管较普遍地用于工艺装置中。
而其它两种则更多地用于空调生产中。
这些管可强化传热，提高传热系数两倍至五倍。
但应高度重视它们的结垢问题。
6蒸发器的选择6.1蒸发器或再沸器可以分成（1）内置式、（2）釜式、（3）卧式热虹吸式、（4）立式热虹吸式、（5）强制循环式。
在下表中列出了各种蒸发器的特点。
蒸发器的类型及特点6.2对蒸发器或再沸器，传热性能可能会因设备型式的选择、沸腾侧的工艺条件而有很大变化。
因此，在选择一个合适的蒸发器或再沸器时，除了要考虑前面所说的通用规则外，还应考虑下表中所列的操作压力、设计温差、污垢系数及混合液沸腾范围在内的工艺条件。
蒸发器或再沸器选型指南B(best)最好;G(good):好的;F(fair):尚好,但可选更好的Rd(riskydesign):危险的，除非小心设计，但在有些工况下可做其它更好的选择；R(risky):由于数据不充分，冒险;P(poor):不好的操作;E:(operable)可行，但是增加了不必要的费用。
6.3对卧式循环式的蒸发器或再沸器，为了避免在壳侧两相流动的流体气-液相分离，推荐使用G 型壳体或H型壳体，而当使用E型壳体或J型壳体时，应选择横向流动，并尽量使管长与壳径之比等于5或小于5。
6.4对立式热虹吸再沸器，有两种形式的出口接管。
（1）塔侧面与再沸器顶部相连型式，⑵塔和再沸器直接相连的型式。
对纯组份的沸腾，（1）、（2）两种接管型式均可。
而对混合物的沸腾，最好选用（1）形式的接管。
热虹吸再沸器的循环是靠入口和出口管道之间的水力静压差来维持的。
为了达到较高的循环率并且很好地控制它，应该减小管道中的压力降。
这就需要慎重地选择管道直径、材料、布置方式、阀门、弯头及其它管件。
6.5当在立式或卧式热虹吸再沸器中，热介质为单相流时，逆流和平行流动都是可行的，应通过对温度差、循环率和传热性能的综合考虑来选择何种为最好。
6.7高热通量管UCC）、Thermonexcell-E（日立）等特殊型式的换热管也常用于蒸发器中，一般可提高传热系数10到20倍。
当平均温差较小（Tm v 10O C）、沸腾传热系数低时，应考虑利用以上特殊型式的换热管。
7换热器的合理压力降较高的压降值导致较高的流速，因此会导致较小的设备和较少的投资，但运行费用会增高，较低的允许压降值则与此相反。
所以，应该在投资和运行费用之间进行一个经济技术比较。
在下表中给出了常用的换热器的压降值，可供计算时参考。
管壳式换热器、空冷器和套管式换热器板翅式换热器对管壳式换热器也可按下表选取合理的压力降8工艺条件中温度的选用8.1冷却水的出口温度不宜高于60 °C，以免结垢严重。
高温端的温差不应小于20 °C，低温端的温差不应小于5°C。