热交换器的选型和设计指南
热交换器的选型和设计指南三
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。
换热器的选型和设计指南(全)
目录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。
3.1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°C以下到 1100°C高温。
换热器的选型和设计指南全
换热器的选型和设计指南全
1.温度和压力要求：在进行换热器选型和设计之前，需要明确设备所
需的温度和压力要求。
根据这些要求，可以选择合适的材料和换热器类型。
2.热交换面积计算：根据需要传递的热量和温度差，可以计算得到所
需的热交换面积。
热交换面积的计算是选择换热器类型和尺寸的基础。
3.材料选择：换热器的材料选择要考虑到介质的化学性质、腐蚀性以
及温度和压力要求。
常用的材料包括不锈钢、铜合金、钛合金等。
4.流体流动方式：流体可以采用并行流、逆流或交叉流方式通过换热器。
在选择流体流动方式时，需要考虑换热效率和压降等因素。
5.清洁程度要求：根据介质的清洁程度，可以选择适当的换热器类型。
尽量选择结构简单、易于清洁的换热器，以保证长期稳定的换热效果。
6.管束和散热面积：根据热量传递的需要，可以选择合适的管束形式
和散热面积。
管束的选择要考虑到介质的流速和传热系数等因素。
7.防堵塞设计：在换热器设计中要考虑到防止堵塞的问题。
可以采用
增加管道直径、添加过滤装置等措施来减少堵塞的风险。
8.设备布局和管道设计：在进行换热器的设计时，需要考虑到设备的
布局和管道的连接。
合理布局可以减少管道阻力和热量损失。
9.热媒选择：热媒的选择要根据介质的性质以及工艺流程的要求来进行。
常用的热媒有水、蒸汽、有机液体等。
10.清洗和维护考虑：在进行换热器设计时，要考虑到清洗和维护的
便捷性。
合理的设计可以降低维护成本和停机时间。
板翅式热交换器与选型设计
板翅式热交换器与选型设计板翅式热交换器通常由隔板、翅片、封条、导流片组成。
在相邻两隔板间放置翅片、导流片以及封条组成一夹层，称为通道，将这样的夹层根据流体的不同方式叠置起来，钎焊成一整体便组成板束，板束是板翅式换热器的核心。
工作原理：1.隔板、翅片及封条三部分构成其主要结构；2.冷、热流体在相邻的基本单元的流道中流动，通过翅片和隔板进行热交换；3.许多个这样的基本单元叠置起来，钎焊成板束或芯体。
特点：1.传热效率高：2.结构紧凑：1000~2500m2/m3；3.轻巧而牢固：采用铝锰合金制造，重量轻；波形翅片即是主要传热表面，又是两板支撑，强度高，耐压。
4.适应性大：可用气-气、气-液、液-液的热交换，亦可用作冷凝与蒸发。
缺点：流通通道小，易堵塞，清洗困难。
检修，探伤很困难。
应用：空气分离装置：可逆式换热器，冷凝蒸发器，液化器，液氮和液态空气过冷器；石油化工：天然气液化、分离装置，合成氨工业；动力机械：内燃机车散热器，汽车散热器、挖掘机循环油冷却器和压缩空气空冷器、油冷器；原子能和国防工业：氢液化气和氮液化器。
结构：1.翅片：翅片是板翅式换热器的最基本元件。
冷热流体间大部分通过翅片，小部分直接通过隔板来进行。
翅片传热面积大约为热交换器总传热面积的67%~88%。
有翅片比没有翅片的热交换器体积减少了18%以上。
若翅片效率最低为70%时，其重量可减少10%。
（1）平直翅片又称光滑翅片。
其主要作用是扩大传热面，但对于促进流体湍流的作用很少。
换热系数和阻力系数都比较小，强度较高。
宜用于要求较小的流体阻力和自身传热性能较好（液侧或相变）的场合。
用于高压板式换热器较多。
（2）锯齿形翅片可以看作平直翅片被切成许多短小的片段，相互错开一定的间隔。
对促进流体的湍流，破坏热边界层十分有效。
压头损失相同的条件下传热系数比平直翅片高30%以上。
“高效能翅片”。
传热性能好，压力降增加。
在传热面积相同时，压力损失比平直翅片小。
换热器的选型和设计指南
换热器的选型和设计指南
热交换器选型与设计指南
一、热换器的选型
1、热换器类型
根据热换器工作的原理和结构特征，热换器可以分为流体直接交换器（Direct-Fluid Exchangers）、保温热换器（Heat-Preserving Exchangers）、热管（Heat Pipes）和热泵（Heat Pump）。
（1）流体直接交换器
流体直接交换器是最普遍的热换器类型，它是由连接在同一个容器内两个不同流体进行直接交换的，可以分为板式热换器（Plate Heat Exchanger）、管式热换器（Tube Heat Exchanger）、管壳式热换器（Tube-shell Heat Exchanger）、换热器（Exchanger）、板管式换热器（Plate-Tube Exchanger）等几种。
（2）保温热换器
保温热换器是通过在热换器内部设置一层隔热材料，使得一个流体和另一个流体不能直接接触，而是通过隔热材料进行热量交换的热换器，它包括直管保温器（Straight-TubeHeatPreservingExchanger）、折管保温器（Folded-TubeHeatPreservingExchanger）以及缠绕管保温器（Coil-TubeHeatPreservingExchanger）等几种。
（3）热管
热管是一种将热能以流体的形式进行输送的装置，它是由一段密封的
金属管束和一段或多段的循环管组成，通常将其称为柔性热管
（ Flexible Heat Pipes），也可以称为硬性热管（Rigid Heat Pipes）。
（4）热泵。
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。
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。
换热器设计指南汇总
换热器设计指南汇总
可读性强
1、介绍
热交换器是一种用于转移热能的装置，由两个或更多的流体之间的墙
壁分隔开来的管道组成。
一个流体从管道内流过，而另一个流体从管道外
进行热交换。
热交换器可以用来让两个不同的流体之间的温度接近，或者
用于传递、储存、恢复或利用热能。
设计热交换器非常复杂，有许多不同的变量要考虑，比如热导率、流量、温度、传热效率、动力学要求等等，要根据具体的应用考虑这些变量，并且满足应用要求。
本文是热交换器设计的指南，旨在概括热交换器的基本原理和设计考虑，为设计师提供一个指导手册，便于他们在实际工作中能尽可能的满足
应用要求。
2、基本原理
热交换器的基本原理是由两种不同流体，通过热交换器壁的层间传热
来实现的，其中一种流体热量，另一种流体接收热量。
传热模式可以是对
流传热或辐射传热，也可以是它们的组合。
热交换器的另一个关键考量是热损失，即热能从壁中散发出去。
热损
失可以减少系统效率，甚至影响热交换器的整体性能。
因此，在设计热交
换器时，应该考虑怎样最大程度减少热损失，提高热传导系数、减少温度
梯度、优化工作流体和传热特性等。
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用于传递热量的设备，广泛应用于各个行业和领域，包括化工、石油、电力、食品等。
换热器的选型和设计至关重要，直接影响设备的热效率和工作效果。
本文将从选型和设计的角度，提供一些指南和建议。
一、换热器的选型指南1.确定换热器的功能：在选择换热器之前，需要明确所需的热交换功能，例如加热、冷却、蒸发、凝结等。
同时还需考虑所需的传热方式，如对流传热、辐射传热等。
2.确定换热器的工作参数：根据具体的应用需求，确定换热器的工作参数，包括流体的温度、压力、流量等。
这些参数将直接影响换热器的尺寸、型号和材料选择。
3.选择适当的换热器类型：根据应用需求和流体性质，选择合适的换热器类型，包括壳管式换热器、板式换热器、管束式换热器等。
每种类型都有其适用的特点和限制，需要根据具体场景进行选择。
4.评估换热器的热性能：除了换热器类型，还需评估不同换热器的热性能，包括传热系数、压降、能耗等。
通过对不同类型和厂家的换热器性能进行比较，选择性能最佳的产品。
5.考虑维护和清洁：换热器在使用过程中需要进行维护和清洁，因此需要选择易于维护和清洁的换热器类型和结构。
同时还需考虑清洗液的使用、清洗方法等。
二、换热器的设计指南1.确定换热面积：根据流体的热交换需求和换热器的热传递特性，计算和确定所需的换热面积。
换热面积的大小将直接影响换热器的尺寸和材料成本。
2.确定流体流动方式：根据流体的性质和热交换需求，确定流体的流动方式，包括并流、逆流等。
不同的流动方式将影响换热器的传热效果和压降。
3.选择合适的材料：根据工作环境和流体的性质，选择合适的材料，包括换热管的材料、壳体材料等。
需要考虑材料的耐腐蚀性、强度和耐高温性能。
4.考虑换热器的安全性：换热器设计时需考虑安全因素，包括避免流体泄漏、冲击和爆炸等。
需要确保换热器的结构强度和密封性能，以及安装和使用过程中的安全措施。
5.优化换热器设计：通过计算和模拟，优化换热器的设计，包括优化流体流动路径、调整管束布置、增加换热面积等，以提高换热器的热效率和运行性能。
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。
热交换器设计说明书
结构设计管箱设计参照标准GB151-2014壳体内径DN=450mm，材料为Q235,许用应力[δ]=125Mpa,壳体厚度δ=8mm，采用卷制。
接管管程接管：Ф159×8，无缝钢管，材料为10号钢，L=100mm。
壳程接管：Ф219×8，无缝钢管，材料为10号钢，L=100mm。
管板固定管板材料为Q235 Pg=1.6Mpa，厚度b=40mm。
具体尺寸(:mm)DN D D1 D2 D3 D4 D5 d2450 565 530 500 447 487 450 18螺栓规格数量 bf b PsPtM16 24 30 40 0.6 1.0折流板选取弓形折流板，上下缺口，材料Q235，缺口高度h=112.5mm，板间距ls=237.5mm,进出口板间距Ls,i =ls,o=260mm，厚度δ=6mm，外径D b=446.5mm，折流板数目9，经计算换热与结构均符合要求。
拉杆材料为Q235，选用Ф=16的拉杆4根，具体位置及装配方式见装配图，一端与管板采用螺纹连接，另一端用螺母固定在折流板上。
封头选用材料为16Mn的椭圆形标准封头，取壁厚8mm。
H=137 h=25 Di=450分程隔板选用材料Q235，厚度为8mm,宽450mm，长489mm，一端为和封头形状相同的圆冠，另一端为平面，分程隔板焊于管箱内。
支座(JB-T4712.1-2007）DN450 120包角焊制，单筋，带垫板L 1 b1δ1δ2b3δ3弧长 b4δ4e L2420 120 8 8 96 8 540 200 6 48 290容器法兰甲型平焊法兰：JB/T4701-2000，材料为16Mn,许用应力为16barDN D D1 D2D3D4δ d 螺栓规格数量450 565 530 500 490 487 30 18 M16 20接管法兰板式平焊平面法兰管程接口：PN=16bar DN=159mm A1=168.3mmD K L C 螺栓规格数量 B265 225 18 20 M16 8 161壳程接管：PN=6bar DN=219mm A1=219.1mmD K L C 螺栓规格数量 B320 280 18 22 M16 8 222旁路挡板材料为Q235，厚度为10mm ，宽度为31mm ，1对，长度为1430m 。
第七章热交换器的设计和选型PPT课件
7管壳式换热器设计考虑的因素
（1）满足换热基本要求 （2）终端温差 （3）流速 （4）压降 （5）传热总系数 （6）污垢系数 （7）结构标准
8.工艺设计计算过程
（1） （2）
（3） （4） （5）
（6） （7） （8）
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败 也是伟大的，所以不要放弃，坚持 就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
感谢你的到来与聆听
学习并没有结束，希望继续 努力
Thanks for listening, this course is expected to bring you value and help
当
1 2
<
t1 t2
<2
时，可用算术平均值
t m
t1
2
t 2
5. 传热系数 K
1 K
1
1
1
2
r1
r2
三.管壳式换热器的设计和选择
列管式换热器简介
（1）固定管板式 （2）浮头式 （3）填料函式 （4）U形管式
固定管 板式
传热面 m2/m3
40—164
结构可 靠性
○
U型管式 30—130 ○
以外表面积计算传热系数，选取垢层系数为Ri 和R0 均为2 ×10-4m2. ℃/w
K
1
1
i
Ai
0 A0
Ri
R0
1
1
21
换热器选型
换热器选型引言：换热器是工业生产过程中常用的设备之一，用于传递热量并实现热能的转换。
在工业生产中，换热器的选型非常重要，它直接影响到设备的性能和能效。
本文将从换热器的类型、工作原理、选型依据等方面进行介绍和分析，以帮助读者更好地进行换热器的选型。
一、换热器的类型常见的换热器类型包括壳管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器等。
壳管式换热器是一种结构简单、传热效果较好的换热器，适用于高温高压、粘稠液体等工况。
板式换热器由多个平行板组成，具有传热效率高、占用空间小的特点，适用于低温低压、腐蚀性液体等工况。
螺旋板式换热器则是将螺旋板卷曲而成，形成多个螺旋通道，具有较大的传热面积和流体的强迫对流，适用于流量大、传热效果要求高的工况。
二、换热器的工作原理换热器的工作原理是通过两种流体之间的热传导来实现热量的转移。
在壳管式换热器中，热源流体通过管道中流动，被换热的流体则在壳体中流动，通过管壁的传导实现热量的交换。
在板式换热器中，两种流体分别通过平行板的流道中流动，通过板间的传导和对流来实现热量的转移。
螺旋板式换热器则是利用螺旋通道中的流体强迫对流以及壁面的传导来实现热量的传递。
三、换热器的选型依据换热器的选型依据包括工况参数、换热面积、传热系数等。
首先需要明确工况参数，包括流体的流量、温度、压力等。
根据工况参数，可以计算出所需的传热量和传热面积。
换热器的选型还需要考虑传热系数，传热系数高意味着单位面积内的传热量大，换热器体积相对较小。
此外，还需要考虑流体的物性、流动方式等因素，以保证选型的准确性和可靠性。
四、换热器选型的注意事项在进行换热器选型时，需要注意以下几点。
首先，要充分了解工况参数，包括流体的性质、流量、温度等，以便确定换热器的类型和规格。
其次，要考虑换热器的传热效果和能耗，选择传热系数高、能效好的换热器。
同时，还要考虑换热器的材质和耐腐蚀性能，以适应不同的工况要求。
最后，要根据实际情况进行经济性分析，综合考虑选型的成本和效益。
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。
请简述换热器设备的选型过程
请简述换热器设备的选型过程
一、换热器的选型
1、换热器的热量计算：
必须对系统进行分析，计算出热量的传递量，来确定换热器的热量传递能力。
2、冷热介质流量的计算：
根据热量传递量的要求，确定冷热介质流量，从而选出最终的换热器型号，满足系统功能。
3、换热器型号的确定：
根据冷热介质流量的要求，采用公式法确定换热器的规格及容积，满足系统的要求。
4、换热器法兰的选择：
选择换热器的法兰数量、材质、尺寸和密封方式，以满足系统的安装及性能要求。
5、换热器材料的选择：
根据换热器的设计及压力温度条件，选择最适宜的材料，确保换热器在使用时能安全及长久的运行。
二、换热器的设计
1、冷热介质路径的设计：
根据热量传递量和冷热介质流量，设计换热器的冷热介质路径，确定冷热介质的流向。
2、换热器片的设计：
根据冷热介质路径和流量，设计换热器的片式，以确保换热器达到最佳的热量传递效果。
3、安装件的设计：
设计换热器的安装件，使系统运行安全，满足运行的要求。
4、换热器安装环境的考虑：
根据换热器运行的地点，考虑换热器的安装环境，确定换热器的安装方式。
综上所述，换热器的选型及设计都必须根据系统的实际情况综合考虑和计算才能进行。
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。
热交换器设计选型
应用
在完成热量传递的同 时．换热设备还可以在生产 工艺流程中起到不同的作用。
例如控制介质的温度(加 热器、冷却器、余热锅炉等)；
热交换器设计选型
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)；控制介质 冷凝的流量(冷凝器、冷凝冷 却器等)。
热交换器设计选型
换热器主要介绍内容
主要介绍目前广泛应 用且量多面广的钢制管壳 式换热器，而对其它型式 的换热器只作一定篇幅的 介绍。
热交换器设计选型
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。
热交换器设计选型
分类
直接接触式换热器（或混合式换 热器）
热交换器设计选型
间壁式换热器（表面式换热器）
间壁式换热器是工业生产 中应用最为广泛的换热器， 其形式多种多样，如常见的 管壳式换热器和板式换热器 都属于间壁式换热器。
热交换器设计选型
中间载热体式换热器
此类换热器是把两个间壁式换热器 由在其中循环的载热体连接起来的换 热器。载热体在高温流体换热器和低 温流体换热器之间循环，在高温流体 换热器中吸收热量，在低温流体换热 器中把热量释放给低温流体，如热管 式换热器。
热交换器设计选型
应用
在石油化工的许多生产操作 中部无一例外地必须应用换热设 备，如气体压缩输送的冷却、液 体原料贮路的防止凝固、反应过 程的冷却或加热、分离设备的汽 化或冷凝、直至循环水的降温、 环境温度的控制等等。
热交换器设计选型
应用
总之，在石油化工生产 中换热设备的应用最为广 泛。
热交换器设计选型
发展趋势
换热器设计和选型指南
换热器设计和选型指南
且有适当的结构
一、换热器的概念
换热器是一种设备，它能够有效地传递热量从一种流体到另一种流体，而无需实际混合这两种流体。
换热器由传热元件（如管道、管束或其他热
交换特征）组成，可以分为直接换热器和间接换热器两种，分别是把热量
从一种流体中直接传到另一种流体中，或把热量从一种流体中间接地传到
另一种流体中。
换热器可以有很多不同的形式，如换热器、冷凝器、冷却器、浮子换热器、重力再热器和沸腾换热器等。
二、换热器的优势
1、减少能源的消耗：换热器可以有效地将能源从一种流体中转移到
另一种流体中，减少能源的消耗；
2、简化工艺操作：换热器可以实现两个流体之间的温度平衡，可以
简化工艺操作，减少手工人员的劳动强度；
3、提高工作效率：换热器可以大大提高工作效率，减少设备的加热
和冷却时间；
4、降低维护成本：换热器结构简单，维护成本低，耐用度高，可以
实现长期稳定的运行；
5、节约空间：换热器体积小，占用的空间小，设备的安装灵活，可
以节约厂房的空间；。
热交换器选型计算方法
热交换器选型计算方法
•
•如何选配适用的热交换器，公式说明如下：
•热交换器的散热能力= Qt÷ΔT×系数= （Qi+Qr）÷（T1-T2）×系数
•=（柜内耗散功率+光照辐射热）÷（柜内目标温度值- •环境最高干球温度）×系数
•其中：Qt=Qi+Qr
Qt：机柜所产生的总热量（单位：W ）；
•Qi：柜内耗散功率，即机柜内所产生的总热量（单位：W ）
Qr：光照辐射热，即机柜外传至机柜内的热量（单位：W ）
Qr=200*A ÷3
• A ：机柜的表面积（单位：m2）
•ΔT=T1-T2（单位：℃）T1: 柜内目标温度；
•T2: 柜外环境最高干球温度。
•机柜外型尺寸为：1000*2000*500mm
柜内耗散功率为600W（基本上柜内耗散功率为柜内元器件额定功率的10%~15% ；
柜内目标温度为45℃，柜外环境最高干球温度为35℃
计算：
•机柜表面积为：
•A=1*2*2+0.5*2*2+0.5*1*2=7m2；
•机柜外传至机柜内的热量：Qr=200*A ÷3=200*7÷3=467W
•柜内耗散功率为：Qi=600W
机柜所产生的总热量：Qt=Qi+Qr=600+467=1067W
•热交换器的散热能力= Qt÷ΔT×系数
•= 1067÷（45-35）×1
•=106.7W/K
选择型号为110W/K的热交换器。
注：1、此公式中的系数因使用地区环境的不同，以特定情况而定，一般为1.
2、此选型公式仅供参考！。
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热交换器的选型和设计指南目录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。
3.1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°C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。
3.2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。
表 3－1 特殊型式换热器的使用范围3.3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。
3.4常用换热器下表中概括地描述了常用换热器的型式及应用条件和特点。
表 3－4 换热器的类型及应用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。
3.5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(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)一般使用S形型头，除非有特殊要求时选T型封头。
(6)当壳侧污垢系数≤0.00035时,可以使用不可拆端盖。
(7)当壳侧污垢系数≤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°C2) 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4.1无相变流动的换热器应遵循表 3－8 中的通用规则。
4.2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)a.热管换热器的总传热系数400(5kgf/cm2)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。
冷凝器选型指南器。
5.3 特殊类型的换热器有时也可用做冷凝器，下表中给出了几个常用的实例。
5.4 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、Thermonexcell-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，(2)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。
6.6特殊型式的换热器用于蒸发器或再沸器的情况并不多，在下表中列出了几个应用实例。
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＜10°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。