管壳式换热器走管程和壳程如何定

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管壳式换热器设计与选型步骤

生意社08月13日讯
1、工艺计算:
1>按流体种类、冷却流体的流量、进出口温度、工作压力等计算出需要传递的热量。

2>根据流体的腐蚀性及其它特性选择管子和壳体的材料。

并根据材料加工特性,流体的流量、压力、温度,换热管与壳体的温度,需要传递热量的多少,造价的高低及检修清洗方便等因素,决定采用哪一种类型的管壳式换热器。

3>确立流体的流动空间,即确定管程与壳程内分别是什么介质
4>确定参与换热器的两种流体的流向,使并流、逆流还是错流。

并计算出流体的有效平均温差.
5>根据经验初选传热系数K,并估算所需传热面积A。

6>根据计算出传热面积A,参照我国管壳式换热器标准系列，初步确定换热器的基本参数(管径、管程数、管子根数、管长、管子排列方式、折流元件等的型式及布置、壳体直径等结构参数)。

7>根据确定的标准系列尺寸，进行传热系数的校核和阻力降的计算。

最后按标准选用换热器或者进行机械设计。

2、机械设计计算
机械设计计算包括：
(1)壳体和管箱壁厚的计算
(2)管子与管板连接结构设计
(3)壳体与管板连接结构设计
(4)管板厚度计算
(5)折流板、支持板等零部件的结构设计
(6)换热管与壳体在温差和流体压力联合作用下的应力计算
(7)管子拉脱力和稳定性校核
(8)判断是否需要膨胀节，如需要，则选择膨胀节结构形式，并进行有关的计算。

(9)接管、接管法兰、容器法兰、支座等的选择及开孔补强设计。

换热器的壳程和管程

在热交换器（换热器）中，壳程（Shell Side）和管程（Tube Side）是指热交换器中两侧的流体流动路径。

1.壳程：壳程是热交换器的一个侧面（也称为壳侧），其中一个流体（通常是
冷却剂或工作流体）在一个外部壳体内流动。

壳程内通常安装了一组固定的管子，用于传递另一个流体（通常是被加热或冷却的流体）。

在壳程内，流体在管子外侧进行流动，通过管子和壳体之间的传热表面进行热量交换。

2.管程：管程是热交换器的另一个侧面（也称为管侧），其中另一个流体（通
常是热源或冷源）在一组管子内流动。

管程内的流体通过管子内部的传热表面与壳程中的流体进行热量交换。

通常，管程内的管子是固定的，而壳程内的流体在管程外部流动。

壳程和管程在热交换器中扮演不同的角色，根据具体的应用需求和设计要求，选择合适的壳程和管程配置可以实现最佳的热传输效果。

壳程和管程的选择与流体性质、压降、热传输要求以及维护便利性等因素密切相关。

在实际应用中，需要根据具体的工程需求进行选择和设计。

管壳式换热器走管程和壳程如何定

不是这么简单，需要考虑很多因素：宜走管内的流体：1）不洁净和易结垢的流体，因为管内清洗方便；2）腐蚀性的流体，因为可避免管子、壳体同时受腐蚀，且管子便于清洗和检修；3）压强高的流体，因为可以节省壳体材料；4）有毒的流体，因为可减少泄漏的机会。

宜走壳程的介质：1），因为可便于及时排除冷凝液，且蒸汽比较干净，清洗比较方便；2）被冷却的流体，因为可利用壳体散热，增强冷却效果；3）大的流体或流量小的流体，因为流体在折流板的作用下，可提高流动对流；4）对性结构的，若两流体的温差大，对流较大的介质走壳程，可减少。

换热器中管壳程介质的确定原则如下：1、不清洁的流体走管内，以便于清洗。

例如冷却水一般通入管内，因为冷却水常常用江河水或井水，比较脏，硬度较高、受热后容易结垢，在管内便于机械清洗。

此外管内流体易于维持高速，可避免悬浮颗粒的沉积。

2、流量小的流体，或传热系数小的流体走管内。

因管内截面一般比管间截面小，流速可高些，有利于提高传热系数。

3、有腐蚀性的流体走管内，这样只要管子、管板用耐腐蚀材料即可。

此外，管子便于检修。

4、压强高的流体走管内，因管子较宜承受高压。

5、高温或低温流体走管内，这样可以减少热量或冷量向周围大气散失而造成的热损失。

6、饱和蒸汽走管内，便于排除冷凝液。

冷热流体哪一个走管程，哪一个走壳程，需要考虑的因素很多，难以有统一的定则；但总的要求是首先要有利于传热和防腐，其次是要减少流体流动阻力和结垢，便于清洗等。

一般可参考如下原则并结合具体工艺要求确定。

(1)腐蚀性介质走管程，以免使管程和壳程材质都遭到腐蚀。

(2)有毒介质走管程，这样泄漏的机会少一些。

(3)流量小的流体走管程，以便选择理想的流速，流量大的流体宜走壳程。

(4)高温、高压流体走管程，因管子直径较小可承受较高的压力。

(5)容易结垢的流体在固定管板式和浮头式换热器中走管程、在u形管式换热器中走壳程，这样便于清洗和除垢；若是在冷却器中，一般是冷却水走管程、被冷却流体走壳程。

管壳式换热器的工作原理及结构

管壳式换热器的工作原理及结构随着科技高速发展的今天，换热器已广泛应用国内各个生产领域，换热器跟人们生活息息相关。

换热器顾名思义就是用来热交换的机械设备。

换热器是一种非常重要的换热设备，能够把热量从一种介质传递给另一种介质，在各种工业领域中有很广泛的应用。

尤其在化工、能源、交通、机械、制冷、空调等领域应用更广泛。

换热器能够充分利用工业的二次能源，并且能够实现余热回收和节能。

换热器分为很多类型，管壳式换热器是很普遍的一种。

管壳式换热器的传热强化技术主要包括管程和壳程的传热强化研究。

本文对管壳式换热器的原理进行简单介绍。

一、管壳式换热器的工作原理管壳式换热器由一个壳体和包含许多管子的管束所构成，冷、热流体之间通过管壁进行换热的换热器。

管壳式换热器作为一种传统的标准换热设备，在化工、炼油、石油化工、动力、核能和其他工业装置中得到普遍采用，特别是在高温高压和大型换热器中的应用占据绝对优势。

通常的工作压力可达4兆帕，工作温度在200℃以下，在个别情况下还可达到更高的压力和温度。

一般壳体直径在1800毫米以下，管子长度在9米以下，在个别情况下也有更大或更长的。

工作原理和结构图 1 [固定管板式换热器]为固定管板式换热器的构造。

A 流体从接管1流入壳体内，通过管间从接管2流出。

B流体从接管3流入，通过管内从接管4流出。

如果A流体的温度高于B流体，热量便通过管壁由A流体传递给B流体；反之，则通过管壁由B流体传递给A流体。

壳体以内、管子和管箱以外的区域称为壳程，通过壳程的流体称为壳程流体（A流体）。

管子和管箱以内的区域称为管程，通过管程的流体称为管程流体（B流体）。

管壳式换热器主要由管箱、管板、管子、壳体和折流板等构成。

通常壳体为圆筒形；管子为直管或U形管。

为提高换热器的传热效能，也可采用螺纹管、翅片管等。

管子的布置有等边三角形、正方形、正方形斜转45°和同心圆形等多种形式，前3 种最为常见。

按三角形布置时，在相同直径的壳体内可排列较多的管子，以增加传热面积，但管间难以用机械方法清洗，流体阻力也较大。

管壳式换热器谁走管程谁走壳程是怎么定的？

物性特征：
混和气体在℃下地有关物性数据如下（来自生产中地实测值）：
密度
定压比热容℃
热导率
粘度
循环水在℃下地物性数据：
密度㎏
定压比热容℃
热导率℃
粘度
二．确定设计方案
．选择换热器地类型
两流体温地变化情况：热流体进口温度℃出口温度℃；冷流体进口温度℃，出口温度为℃，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器地管壁温度和壳体温度之差较大，因此初步确定选用浮头式换热器.文档来自于网络搜索
管子在管板上排列地间距(指相邻两根管子地中心距)，随管子与管板地连接方法不同而异.通常，胀管法取(～)，且相邻两管外壁间距不应小于，即≥().焊接法取.文档来自于网络搜索
.管程和壳程数地确定当流体地流量较小或传热面积较大而需管数很多时，有时会使管内流速较低，因而对流传热系数较小.为了提高管内流速，可采用多管程.但是程数过多，导致管程流体阻力加大，增加动力费用；同时多程会使平均温度差下降；此外多程隔板使管板上可利用地面积减少，设计时应考虑这些问题.列管式换热器地系列标准中管程数有、、和程等四种.采用多程时，通常应使每程地管子数大致相等.文档来自于网络搜索
．计算管、壳程压强降根据初定地设备规格，计算管、壳程流体地流速和压强降.检查计算结果是否合理或满足工艺要求.若压强降不符合要求，要调整流速，再确定管程数或折流板间距，或选择另一规格地设备，重新计算压强降直至满足要求为止.文档来自于网络搜索
．核算总传热系数计算管、壳程对流传热系数α和α，确定污垢热阻和，再计算总传热系数'，比较得初始值和计算值，若'＝～，则初选地设备合适.否则需另设选值，重复以上计算步骤.文档来自于网络搜索
．流体流动阻力(压强降)地计算

列管式换热器流体通过管程和壳程依据什么来选择

列管式换热器流体通过管程和壳程依据什么来选择？
流体应走管程还是壳程，需要考虑多方面因素，不能提出一定规则，但总的原则是有利于传热，防止腐蚀，减少阻力，不易结垢，便于清扫。

由于管子容易清扫，强度较高，就抗腐蚀性来说，管子比壳体相对地要廉价些。

若易腐蚀的介质走壳程，那么壳程和管子一起被腐蚀。

因此，适宜走管程的流体有：①冷却水②易结垢或夹带有固体颗粒不清洁的流体（如油浆）③压力及温度较高和腐蚀性较强的流体④流量较小的流体（走管程可选择理想的流速，可以提高管程给热系数，缩小换热器尺寸）⑤粘度较大的流体（走管程可以减少压力降）⑥热流体或冷冻介质（走管程可以减少能量损失）。

由于壳程流过面积较大，因此走壳程的流体有：①要求经换热后压力损失小的流体②与适宜走管程的流体情况相反的流体。

管壳式换热器走管程和壳程如何定

宜走壳程的介质：1）饱和蒸汽，因为可便于及时排除冷凝液，且蒸汽比较干净，清洗比较方便；2）被冷却的流体，因为可利用壳体散热，增强冷却效果；3）粘度大的流体或流量小的流体，因为流体在折流板的作用下，可提高流动对流传热系数；4）对于刚性结构的换热器，若两流体的温差大，对流传热系数较大的介质走壳程，可减少热应力。

换热器中管壳程介质的确定原则如下：1、不清洁的流体走管内，以便于清洗。

例如冷却水一般通入管内，因为冷却水常常用江河水或井水，比较脏，硬度较高、受热后容易结垢，在管内便于机械清洗。

此外管内流体易于维持高速，可避免悬浮颗粒的沉积。

2、流量小的流体，或传热系数小的流体走管内。

因管内截面一般比管间截面小，流速可高些，有利于提高传热系数。

3、有腐蚀性的流体走管内，这样只要管子、管板用耐腐蚀材料即可。

此外，管子便于检修。

4、压强高的流体走管内，因管子较宜承受高压。

5、高温或低温流体走管内，这样可以减少热量或冷量向周围大气散失而造成的热损失。

6、饱和蒸汽走管内，便于排除冷凝液。

一般可参考如下原则并结合具体工艺要求确定。

(1)腐蚀性介质走管程，以免使管程和壳程材质都遭到腐蚀。

(2)有毒介质走管程，这样泄漏的机会少一些。

(3)流量小的流体走管程，以便选择理想的流速，流量大的流体宜走壳程。

(4)高温、高压流体走管程，因管子直径较小可承受较高的压力。

换热器的壳程和管程 -回复

换热器的壳程和管程-回复换热器是一种重要的热交换设备，用于在两种不同介质之间传递热量。

换热器由一个壳程和一个管程组成，每个部分都有不同的功能和特点。

壳程是换热器的外壳，主要用于容纳管束和支撑管束的内部结构。

壳程通常是一个圆柱形或方形的容器，由金属材料制成，具有优良的强度和耐压性能。

壳程的设计和结构可以根据具体的应用要求进行调整。

例如，可通过改变壳程的直径和长度来调整换热器的换热面积，以满足不同的换热需求。

壳程通常有进口和出口口，用于引入和排出热介质。

壳程内部常常还有流道，用于引导热介质在壳程内流动。

这些流道的形状和布局可以根据具体的换热需求进行设计，以确保热介质在壳程内能够均匀流动，并尽可能地接触到管束表面，以实现最大的热传递效率。

管束是壳程内的换热核心部分，用于与热介质进行热交换。

管束通常由一根或多根金属管子组成，这些管子通常是圆形的，具有较小的直径。

管束的数量和布局可以根据具体的换热需求进行调整，以实现最大的热传递效果。

管束中的管子通常是平行排列的，彼此之间的间距较小。

这种排列方式有助于增加管束的密度，提高换热器的换热效率。

此外，管束的管子通常是直通的，两端开口，这样可以方便热介质在管子内流动，从而实现热量的传递。

为了增加管束和壳程之间的热交换效果，壳程内常常还会装置一些附件，如折流板、挡板等。

这些附件的作用是改变壳程内的流动方向和速度，以增加热介质与管束之间的接触面积，从而提高热传递效率。

换热器的运行过程通常是这样的：首先，热介质通过壳程的进口流入壳程内部，然后在壳程内的流道中流动，并接触到管束表面，从而与管束中的管子进行热交换。

在热交换过程中，热量从热介质传递给管子内的冷介质，使冷介质的温度升高。

最后，热介质流出壳程的出口，完成整个换热过程。

总结起来，换热器的壳程和管程是实现热传递的关键部分。

壳程主要用于容纳和支撑管束，提供流道和附件以实现热介质的流动和接触。

管程则用于与热介质进行直接的热交换，通过管束中的管子将热量传递给冷介质。

管壳式换热器的工作原理及结构

管壳式换热器的工作原理及结构（山东华昱压力容器有限公司，济南250305）随着今天快速发展的科技，换热器已广泛运用于我国各个生产区域，换热器跟人们生活一脉相连。

用来热交换的机械设备就是所谓的换热器。

本文综述了管壳式换热器的工作原理及结构。

标签：管壳式换热器;工作原理;结构1 管壳式换热器的工作原理属于间壁式换热器的就是管壳式换热器，其换热管内组成的流体通道称为管程，换热管外组成的流体通道称为壳程。

管程以及壳程分别经过2个不一样温度的流体时，温度相对高的流体经过换热管壁把热量传递给温度相对低的流体，温度相对高的流体被冷却，温度相对低的流体被加热，进而完成两流体换热工艺的目标。

（工作原理和结构见图1）管壳式换热器关键由管箱、管板、管子、壳体以及折流板等组成。

一般圆筒形为壳体;直管或U形管为管子。

为把换热器的传热效能提高，也能使用螺纹管、翅片管等。

管子的安排有等边三角形、正方形、正方形斜转45°以及同心圆形等几种方式，最为常见的是前面三种。

依照三角形部署时，在一样直径的壳体内能排列相对多的管子，以把传热面积增加，但管间很难用机械办法清洗，也相对大的流体阻力。

在管束中横向部署一些折流板，引导壳程流体几次改变流动目标，管子有效地冲刷，以把传热效能提高，同时对管子起支承作用。

弓形、圆形以及矩形等是折流板的形状。

为把壳程以及管程流体的流通截面减小、流速加快，以把传热效能提高，能在管箱以及壳体内纵向安排分程隔板，把壳程分为二程以及把管程分为二程、四程、六程以及八程等。

管壳式换热器的传热系数，水换热在水时为1400～2850瓦每平方米每摄氏度〔W/（m（℃）〕;气体用水冷却时，为10～280W/（m（℃）;水蒸汽用水冷凝时，为570～4000W/（m（℃）。

2 管壳式换热器依据结构特征能分为下面2类2.1 刚性构造的管壳式换热器：固定管板式是这种换热器的另一个名称，一般能可分为单管程以及多管程2种。

在两块管板上换热器的管端以焊接、胀接、胀焊并用的办法固定，而管板则以焊接的办法以及壳体相连。

管壳式换热器热力计算

式中 mc，mh——分别为冷流体、热流体的质量流速，kg/s； cp,c，cp,h——分别为冷流体、热流体的定压比热容，J/(kg·℃）； Tc,i，Tc,o——冷流体的进、出口温度，℃； Th,i，Th,o——热流体的进、出口温度， ℃；
若考虑换热器对外界环境的散热损失Qc，则热流体放出的热量Q1将大于冷流体所吸收的热量Q2 ： Q1=Q2+Qc Q2=η cQ1 热损失系数η c通常取0.97~0.98 不管师傅考虑热损失，在管壳式换热器的设计计算中，热负荷Q一般取管内流体放出或吸收的热量。
1.3平均温度差和温差修正系数
(1)算术平均温度差 Δ tm1= (Δ t1+ Δ t2)/2 (2)对数平均温度差 Δ tm2= (Δ t2- Δ t1)/ln (Δ t2 / Δ t1) 式中 Δ tm2——较大的温度差； Δ tm1——较小的温度差。当Δ tm1/ Δ tm2<2时，采用算术平均温度差，否则采用对数平均温度差。在计算平均温度差时，对无相变的对流传热，逆流的平均温度差大于并流的平均温度差，因而在工业设计中在工业设计中，在满足工艺条件的情况下，通常选用逆流。
1.稳态传热方程
热流体将热量通过某固定面传给冷流体成为传热，稳态传热的基本方程为：Q=KAΔ tm 式中 Q——热负荷，W； K——总传热系数，W/(m2·℃)； A ——换热器总传热面积，m2； Δ tm——进行换热的两流体之间的平均温差， ℃
1.1热负荷
当忽略换热器对周围环境的散热损失时，根据能量平衡，热流体所放出的热量应等于冷流体所吸收的热量。即： Q=mccp,c(Tc,o-Tc,iຫໍສະໝຸດ =mhcp,h(Th,i-Th,o)
(3)温差修正系数FT 在错流和折流换热器中，温度分布情况相当复杂，可按(2) 中公式计算出逆流的平均温度差，然后乘以修正系数，即可计算有效平均温差Δ tm； Δ tm=FTΔ tlm 式中 Δ tlm——逆流时的对数平均温度差，℃； FT——温差修正系数 (查换热器设计手册中图1-3-6 取得)。

管壳式换热器的设计计算

管壳式换热器的设计计算1．流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。

(2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。

(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。

(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。

(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。

(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。

(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。

在选择流体流径时，上述各点常不能同时兼顾，应视具体情况抓住主要矛盾，例如首先考虑流体的压强、防腐蚀及清洗等要求，然后再校核对流传热系数和压强降，以便作出较恰当的选择。

2. 流体流速的选择增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减小换热器的传热面积。

但是流速增加，又使流体阻力增大，动力消耗就增多。

所以适宜的流速要通过经济衡算才能定出。

此外，在选择流速时，还需考虑结构上的要求。

例如，选择高的流速，使管子的数目减少，对一定的传热面积，不得不采用较长的管子或增加程数。

管子太长不易清洗，且一般管长都有一定的标准；单程变为多程使平均温度差下降。

这些也是选择流速时应予考虑的问题。

3. 流体两端温度的确定若换热器中冷、热流体的温度都由工艺条件所规定，就不存在确定流体两端温度的问题。

若其中一个流体仅已知进口温度，则出口温度应由设计者来确定。

例如用冷水冷却某热流体，冷水的进口温度可以根据当地的气温条件作出估计，而换热器出口的冷水温度，便需要根据经济衡算来决定。

《热交换器原理与设计》管壳式热交换器设计22-23解析

A c ls D s D L D L s d 0 s d 0
13
式中：
ls——折流板间距； d0——管子外径； s——管间距；
sn——与流向垂直的管间距。 As，Ab，Ac之间的关系
As AbAc
As——为保证流速所需要的流通截面积
Ab——流体在缺口处的流通截面积
AC—两折流板间错流的流通截面积
38
Thank you for attention!
39
1、由理想管束的传热因子图查出柯尔本传热因子jH
假定壳程流体全部错流流过管束
jHG sc0PP2/r3w0.1 4
2、查取折流板的校正因子jc, 缺口处不排管的结构jc=1 36
3、查取折流板泄漏影响的校正因子j1(A和E流路)， 4、查取旁通影响的校正因子jb 5、折流板间距不等时的校正因子 js
壳体的外径
强度
钢制压力容器标准的规定加以确定 7
公称直径小于或等于400mm的热交换器，可以采用无缝钢管制作圆筒，卷制圆筒的公称直径以400mm为基础，以100mm，为进级档，必要的时候允许以50mm为进级档。
三、壳程流通截面积的计算
内容：确定纵向隔板或折流板的数目与尺寸。
纵向隔板
AsM s/sws
二、壳体直径的确定
内径作图（可靠，准确）
方法
估算 D s b 1 s 2 b
6
式中：
b′——管束中心线上最外层管中心至壳体内壁距离， b′＝（1～1.5）d0(d0为管外径)。
b ——沿六边形对角线上的管数。
估算当管子按照等边三角形排列时，b1.1 nt ；
当管子接正方形排列时 b1.19nt
9
弓形折流板缺口高度

管壳式换热器

管壳式换热器的类型、标准与结构
3) 浮头式换热器
结构：两端管板一端与壳体用法兰固定联接，称为固定端。另
一端管板不与壳体联接而可相对于壳体滑动，称为浮头端。由于浮头位于壳体内部，故又称内浮头式换热器。
特点：（1）管束的热膨胀不受壳体的约束，故壳体与管束之间不会因
差胀而产生热应力；
（2）在需要清洗和检修时，可将整个管束从固定端抽出；
安装：焊接在管箱上，在管板上设分程隔板槽，槽的宽度、深度
及拐角处的倒角等均有具体规定。
管壳式换热器的类型、标准与结构
常见管板分程布臵
管壳式换热器的类型、标准与结构
折流板和支持板
作用：（1）使流体横掠管束，增大传热系数；（2）支撑管束；
（3）防止管束振动和弯曲。
常用形式：（1）弓形折流板，（2）盘环形(或称圆盘一圆环形)
管板与壳体的不可拆连接
对于U形管式、浮头管式等设备，为使壳程便于清洗，常将管板夹在壳体法兰和管箱法兰之间构成可拆连接。
管板与壳体的可拆连接
管壳式换热器的类型、标准与结构
分程隔板
目的：将换热器的管程分为若干流程，提高流速，增大传热系数原则：（1）每一程管数大致相等；（2）分程隔板的形状简单，
管壳式换热器的类型、标准与结构
管壳式换热器的类型、标准与结构
管壳式换热器的类型、标准与结构
管子在管板上的固定与排列
1) 管子在管板上的固定原则：保证连接牢固，不产生大的热应力；方法：（1）胀接；（2）焊接；（3）胀焊并用；胀接：基本连接方式，但压力温度受限
压力低于4MPa，温度低于300oC
折流板，（3）扇形折流板，（4）管孔形折流板
在弓形折流板中，流动死区较小，结构简单，因而用得最多；盘环形结构比较复杂，不便清洗，一般用在压力较高和物料比较清洁的场合；扇形和管孔形的应用较少。

管壳式换热器的设计和选用的计算步骤

管壳式换热器的设计和选用的计算步骤设有流量为m h的热流体，需从温度T1冷却至T2，可用的冷却介质入口温度t1，出口温度选定为t2。

由此已知条件可算出换热器的热流量Q和逆流操作的平均推动力。

根据传热速率基本方程：当Q和已知时，要求取传热面积A必须知K和则是由传热面积A的大小和换热器结构决定的。

可见，在冷、热流体的流量及进、出口温度皆已知的条件下，选用或设计换热器必须通过试差计算，按以下步骤进行。

初选换热器的规格尺寸初步选定换热器的流动方式，保证温差修正系数大于0.8，否则应改变流动方式，重新计算。

计算热流量Q及平均传热温差△t m，根据经验估计总传热系数K估，初估传热面积A选取管程适宜流速，估算管程数，并根据A估的数值，确定换热管直径、长度及排列。

计算管、壳程阻力在选择管程流体与壳程流体以及初步确定了换热器主要尺寸的基础上，就可以计算管、壳程流速和阻力，看是否合理。

或者先选定流速以确定管程数N P和折流板间距B再计算压力降是否合理。

这时N P与B是可以调整的参数，如仍不能满足要求，可另选壳径再进行计算，直到合理为止。

核算总传热系数分别计算管、壳程表面传热系数，确定污垢热阻，求出总传系数K计，并与估算时所取用的传热系数K估进行比较。

如果相差较多，应重新估算。

计算传热面积并求裕度根据计算的K计值、热流量Q及平均温度差△t m，由总传热速率方程计算传热面积A0，一般应使所选用或设计的实际传热面积A P大于A020%左右为宜。

即裕度为20%左右，裕度的计算式为：某有机合成厂的乙醇车间在节能改造中，为回收系统内第一萃取塔釜液的热量，用其釜液将原料液从95℃预热至128℃，原料液及釜液均为乙醇，水溶液，其操作条件列表如下：表4-18设计条件数据物料流量kg/h 组成（含乙醇量）mol%温度℃操作压力MPa进口出口釜液109779 3.31450.9原料液102680795 1280.53试设计选择适宜的管壳式换热器。

管壳式换热器的设计规范

管板上管子的排列方法常用的为等边三角形、正方形直列和正方形错列三种，见图4-40。等边三角形排列比较紧凑，管板利用率高，管外流体湍动程度高，对流传热系数大，但管外清洗较困难；正方形直列管外清洗方便，但对流传热系数较小，适用于易结垢的流体；正方形错列则介于两者之间。管子在管板上排列的间距t和管子与管板的连接方法有关。通常焊接法取t=1.25do；而胀管法取t=(1.3～1.5)do，且t≥(do+6)mm。
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。

如何区分管程和壳程

如何区分管程和壳程管程指介质流经换热器内的通道及与其相贯通的部分。

壳程系指介质流经换热管外的通道及与其相贯通的部分。

这个涉及到管壳式换热器流体选择问题，主要依据有两流体的操作压力和温度、可以利用的压力降、结构和腐蚀性以及设备方面的考虑。

一般来说，水、水蒸气或强腐蚀性流体；有毒性的流体；容易结垢的流体以及高压操作的流体走管程；而塔顶冷凝蒸汽；烃类冷凝和再沸；关键压力降控制的流体，粘度大的流体走壳程。

除了上述条件外，另外还需要考虑到传热系数和最充分利用压力降，从压力降考虑，雷诺数低走壳程更合理。

一般塔顶冷却器多数物料走壳程冷却水走管程再沸器物料则走管程，蒸汽、凝液走壳程以上为大多数是这样，也有特例：一般主物料走壳程，辅助加热、冷却介质走管程。

现场判断的最佳方法是：管程介质从换热器一端进出，壳程介质靠中间一点进出，管程进出口一端要预留一定的抽换热器芯子的空间。

简单地说管程就是管内,壳程就是管外.就固定管板换热器而言,管壳程物料选择依据大致有:1)不洁净和易结垢的流体宜走管程,因管内清洗方便;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;压强高的流体宜走管程,以免壳体同时受压;有毒流体宜走管程,使泄漏机会减少;被冷却的流体宜走壳程,便于散热,增强冷却效果;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;. v% d G8 U% m5 O ^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下即可达到湍流,但也可在管内采用多管程;若两流体温差较大,宜使α大的流体走壳程,使管壁和壳壁温差减小.在具体选择时,上述原则经常不能同时兼顾,会互相矛盾,这时要根据实际情况,抓住主要问题,作为选择的依据.而且不同换热器考虑的问题也不一样,比如:U型管的,管程就不能走洁净和易结垢的流体.管程是指列管内部,壳程是指列管外部和筒体之间的地方.管程和壳程是列管式换热器的两种介质流动区间，列管式换热器一般由外壳、花板、封头等组成，简单来说：管内称管程，管外则叫壳程一般来说，清浩流体走壳程，不浩流体、易结垢，易结晶、易堵塞的介质走管程，这样便于清理污垢、结晶等堵塞物。

管壳式换热器工作原理

管壳式换热器工作原理
管壳式换热器是一种常用的热交换设备，其工作原理如下：
1. 冷热介质流经换热器：冷介质（通常是待加热流体）从进口管道进入换热器的壳程，热介质（通常是用于加热的流体）从进口管道进入换热器的管程。

2. 介质的传热过程：在管壳式换热器内，冷、热介质通过管程和壳程之间的管板进行传热。

冷介质在管程的管道中流过，热量通过管壁传递给热介质。

热介质流经壳程的壳体，将热量传递给壳程的外壁，而冷介质则从壳程外侧带走吸收的热量。

3. 介质的流动操作：管壳式换热器内冷热介质的流动方式有多种，常见的有串流（串流换热器），并流（并流换热器）和逆流（逆流换热器）。

4. 热量交换完成后，介质流出换热器：经过传热过程后，冷介质和热介质的温度发生变化，冷介质在换热器的出口处流出，热介质也在换热器的出口处流出。

总结来说，管壳式换热器通过管程和壳程之间的传热，将热量从热介质传递给冷介质。

冷热介质在换热器内部流动，通过壳体和管道壁的传热，完成热量交换，最终达到热能转移的目的。

不同的流动方式和操作条件，会影响换热的效果和效率。

管壳式换热器管道布置设计规定

20183115上海蒙福陇化学工程有限公司上海蒙福陇化学工程有限公司设计部设计部工艺管道室工艺管道室配管专业配管专业基础知识培训之一基础知识培训之一管壳式换热器配管规定管壳式换热器配管规定三管壳式换热器管道布臵设计20183116上海蒙福陇化学工程有限公司上海蒙福陇化学工程有限公司设计部设计部工艺管道室工艺管道室配管专业配管专业基础知识培训之一基础知识培训之一管壳式换热器配管规定管壳式换热器配管规定三管壳式换热器管道布臵设计换热器配管立面示意20183117上海蒙福陇化学工程有限公司上海蒙福陇化学工程有限公司设计部设计部工艺管道室工艺管道室配管专业配管专业基础知识培训之一基础知识培训之一管壳式换热器配管规定管壳式换热器配管规定三管壳式换热器管道布臵设计管道布置在换热器上方时示意管道布置在换热器下方时示意20183118上海蒙福陇化学工程有限公配管专业配管专业基础知识培训之一基础知识培训之一管壳式换热器配管规定管壳式换热器配管规定四再沸器管道布臵设计再沸器分立式卧式和釜式再沸器管道布臵要考虑安装检修及操作所需空间
四、再沸器管道布置设计
3.4 蒸汽管和工艺管的配置要有足够的柔性并经过应力分析确定。 3.5 在再沸器管束抽出端要留出抽管区。 3.6 釜式再沸器固定架的位置决定于它与塔之间的相对位置，一般将最靠近塔中心线的再沸器支架作为固定架。再沸器底部的标高应尽可能与塔底封头切线的标高相一致，这样可以减少调节再沸器与塔之间的垂直管段膨胀量所需的管道长度。再沸器的安装标高还必须满足 PID图上的工艺要求。
5.6.2 操作温度高于等于物料自燃点或高于等于250℃时，如无楼板或平台隔开，其上方不应布置其他设备；
5.7 应避免把换热器的中心线，正对着构架或管廊立柱的中心线。如果不考虑换热器在就地抽管束，而准备整体吊运在装置外检修时，可不受此限，但要有吊装的空间通道和场地。