管壳式换热器设计选型
管壳式换热器安全阀设计选型
管壳式换热器安全阀设计选型摘要通过举例分析管壳式换热器安全阀设计选型过程中由于各种因素引起的超压事故，给出各种事故工况下安全阀安全泄放量的计算方法，指导安全阀设计选型。
说明安全阀的准确设计需要有针对性，从而满足安全系统的技术性和经济性要求。
关键词管壳式换热器；安全阀；泄放量；设计选型1概述随着工艺现代化水平的不断提高，各类生产设备及生产流程的组织与配置越来越趋于大型化与复杂化，人们开始更加意识到安全的重要性。
在现代化工装置中，为了防止因系统超压而引发安全事故，工程设计中对安全系统的要求越来越高，安全阀的设计要求也越来越严格。
除了GB150中对于压力容器超压泄放装置的有关规定与要求外，国内外的一系列标准也对于安全泄放装置的设计选型及计算提出了更为详细的分类与规定。
2超压分析比较国内外关于安全泄放装置设计的标准，我们发现：GB150中对于盛装压缩气体或水蒸气及盛装液化气体等各类容器提出了安全泄放量的计算方法，但对于容器超压的原因未作具体划分；而在API520及API521中对于安全阀引起超压的原因作了更为详细的划分与分析，针对各种事故工况下的安全阀泄放量提出了不同的计算方法；在化工部标准HG/T20570.2中借鉴总结了国外标准并提出了下列十种事故工况下泄放量的计算方法：阀门误关闭、循环水故障、电力故障、不凝气积累、控制阀故障、过度热量输入、易挥发物料进入高温系统、换热器管破裂、化学反应失控、外部火灾。
在化工设备设计中，管壳式换热器是十分常见的设备之一，应用范围广泛。
在管壳式换热器的管程与壳程中，往往存在着较大的温差与压差。
因此，安全阀的设置对于管壳式换热器系统来说是必不可少的。
下面重点以管壳式换热器设计时在不同因素影响下安全阀安全泄放量的计算来进行分析，从而说明安全阀针对性设计选型的重要性。
3工况一：管程液体热膨胀以冷却器为例，壳程走热流体（气相或液相），管程走冷流体（如冷却水）。
当管程流体进出口阀门误关闭时，造成换热器内管程流体停滞，此时由于热流体持续加热管程，在长时间下可能致使管程液体发生热膨胀超压。
管壳式换热器设计和选型
（3） ）
（4） ）
（2）计算管程的压降和传热系数
a、参考表选定流速 参考表选定流速，确定管程数目，计算管程压降 参考表选定流速
l ρu 2 （ ∑ ∆pi = (∆p1 + ∆p2 )Ft N s N p = λ d + 3） 2 Ft N s N p
若管程允许压降已经有规定，可由上式计算管程数Ns. b、计算管内传热系数hi< K估则应增加管壳数，重新） 则应增加管壳数，重新） 计算。若改变管程不能同时满足h 和 计算。若改变管程不能同时满足 i> K估,和 ∑ ∆pi < ∆p允 ,则应重新估计 估(减小 ，另选一台换热器 则应重新估计K 减小 减小)， 则应重新估计 型号进行试算。 型号进行试算。
(2) BIU 600--1.6--90--6/25-2 II
封头管箱，公称直径600mm， 封头管箱，公称直径600mm，管、壳程压力均为 1.6MPa，公称换热面积90平方米 普通级冷拔换热管， 1.6MPa，公称换热面积90平方米，普通级冷拔换热管， 平方米， 外径25mm，管长6m， 管程，单壳程的U 外径25mm，管长6m，2管程，单壳程的U形管式换热 器。
⑦流量小或粘度大的流体宜走壳程，因流体在有 流量小或粘度大的流体宜走壳程， 折流挡板的壳程中流动， 折流挡板的壳程中流动，由于流速和流向的不断 改变，在低Re（Re>100）下即可达到湍流， 改变，在低Re（Re>100）下即可达到湍流，以 提高传热系数。 提高传热系数。 若两流体温差较大， ⑧若两流体温差较大，宜使对流传热系数大的流 体走壳程，因壁面温度与α大的流体接近， 体走壳程，因壁面温度与α大的流体接近，以减 小管壁与壳壁的温差，减小温差应力。 小管壁与壳壁的温差，减小温差应力。 以上原则并不是绝对的，对具体的流体来说， 以上原则并不是绝对的，对具体的流体来说， 上述原则可能是相互矛盾的。因此， 上述原则可能是相互矛盾的。因此，在选择流体 的流径时，必须根据具体的情况， 的流径时，必须根据具体的情况，抓住主要矛盾 进行确定。 进行确定。
化工原理 壳管式换热器选型计算
化工原理 壳管式换热器选型计算假定:压载水的温度为15℃，拟利用船舶的主机缸套冷却水进行热交换（取换热器进口的缸套水温度T1=75℃，出口温度T2=65℃），将压载水加热到25℃或30℃，其中，压载水的流量为800m3/h 。
换热器的热缺失可忽略，不考虑管、壳程阻力压降。
要求确定主机缸套冷却水的流量，并选择一种换热器（常用的，能耐海水腐蚀）。
[取污垢热阻12d 25d R R 9/10m k w ==⨯⋅]选型运算步骤：压载水（海水）密度1ρ=331.02510kg/m ⨯，定压比热容3p1=3.8910J/kg k c ⨯⋅。
淡水密度332/kg 100.1m ⨯=ρ，在10℃～90℃时，其定压比热容几乎没有变化，可取3p2=4.210J/kg k c ⨯⋅。
热源水定性温度T =122T T +=75652+=70℃。
经饱和水的物性表，查得：2λ =0.668w m k ⋅ ，2μ=406.1×610-Pa S ⋅。
已知，压载水体积流量为：1v q =8003m h压载水质量流量为：31111.025800222.23600360010v m kgsqqρ⨯⨯===压载水由初温1t =15℃，利用主机缸套冷却水分不加热到2t =25℃，30℃，由于两种情形下，冷热流体的温差均不大于50℃，故均可选用固定管板式换热器进行运算，具体如下:【1】压载水：1t =15℃→2t =25℃海水的热导率、粘度比纯水稍低，其阻碍因素比较复杂，为简化运算，近似认为纯水。
定性温度1525202t +==℃。
经饱和水的物性表，查得: 1λ=0.599w m k ⋅1μ=1004×610-Pa S ⋅ 物性参数如下表：注：管程流体（压载水）参数下标为1，壳程流体（缸套水）参数下标为2.(1)运算热负荷m1p121q C t t Q =-（）=3222.2 3.89102515⨯⨯⨯-（）=9.333×610-W通过热量衡算，知 m2p212Q q C T T =-（）=639.333104.2107565⨯⨯⨯-（）=222.22 kg/s即，热源体积流量m2v2q q 3600ρ⨯==3222.2236001.010⨯⨯=8003mh(2)平均温差逆流:热源 75℃→65℃ 冷源 25℃←15℃ 温差 50℃ 50℃ 由12t t V V =50502< 12m t t t 2+=V V V 逆=50502+=50 R=1221T T t t --=75652515--=1，P=2111t t T t --=25150.1677515-=-查温度校正系数ψ图，知ψ≈1＞0.8，故采纳单壳程可行。
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。
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
管壳式换热器设计参数的选择
管壳式换热器设计参数的选择摘要：文章探讨了管壳式换热器设计过程中管箱、壳体、管束、折流板和防冲板等参数的选择，提出了对设计过程中常见问题的解决方案，可以为此类换热器的设计提供参考。
关键词：管壳式换热器，管箱，壳体，管束，折流板，防冲板，设计Parameters Determine in Shell-Tube Heat Exchanger DesigningZhou Hai-ge*, SUN Ai-jun(China Textile Industry Engineering Institute, Beijing 100037)Abstract: Parameters determine of tube box, shell, bundle, baffle and impingement in shell-tube heat exchanger designing is discussed in this article. Propose the solution to ordinary question in designing. It is can be the reference for this type exchanger designing.Keywords: shell-tube heat exchanger, tube box, shell, bundle, baffle, impingement, design引言管壳式换热器是石化行业中应用最广泛的间壁式传热型换热器，适用范围从真空到超高压（超过100MPa），从低温到高温（超过1100℃），约占市场多于65%的份额[1]，因此对于工程设计人员来说，管壳式换热器的设计十分重要。
管壳式换热器的主要组合部件包括壳体、前端管箱和后端结构（含管束）三部分。
管箱、壳体、管束、折流板、防冲板等设计参数决定了换热器的类型、规格及性能特点。
1. 管箱1.1 前端管箱的选择原则GB151中分别列出了A、B、C、N、D五种前端管箱型式[2]。
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设计条件数据试设计选择适宜的管壳式换热器。
解：a. 传热量Q以原料液为基准亦计入5%的热损失，按以下步骤求得传热量Q。
平均温度℃以上表中混合物的各物性分别由下式求得：混合物：Cp混合物热导率：W/(m℃)混合物密度：kg/m3混合物比热容：kJ/(kg℃)式中为组成为i的摩尔分率，为组分i的质量分率。
管壳式换热器选型计算
p1' 流体横过管束的压强降，Pa； p2' 流体通过折流板缺口的压强降，Pa； Fs 壳程压强降的结垢校正系数，液体可取1.15，气体可取1.0 Ns 串联的壳程数。
p1'
Ff0nc (NB
1)
u02
2Байду номын сангаас
p2'
NB (3.5
2h ) D
u02
2
F 管子排列方法对压强降的校正因素， 正三角为0.5,转角正方形为0.4，正方形为0.3；
常用的流速范围
流体种类
一般流体 易结垢流体
气体
流速 管程 壳程 0.5~3 0.2~1.5
>1
>0.5
5~30 3~15
不同粘度液体的流速
液体粘度 >1500 1500~500 500~100 100~35
35~1 <1
最大流速 0.6 0.75 1.1 1.5 1.8 2.4
流体两端温度的确定
管壳式换热器的主要控制参数为加热面积、热 水流量、换热量、热媒参数等。
结构分类
• 固定管板式汽-水换热器 • 浮头式汽-水换热器 • U形管壳式汽-水换热器 • 填料函式换热器汽-水换热器
• 管箱（封头） • 壳体 • 内部结构（包括管束等） • 折流板（挡板） • 管板
接管 壳体
折流挡板
封头（ 端盖、管箱）
选定总传热系数K值。 ⑥ 由传热速率方程，初步算出传热面积，并确定换热器
的基本尺寸。
2、计算管程、壳程压强降
根据初定的设备规格，计算管程、壳程流体的流速和 压强降。验算结果是否满足工艺要求。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 一规格的换热器，重新计算压强降直至满足要求。
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。
管壳式换热器选型标准
管壳式换热器选型标准一、工艺参数在选择管壳式换热器时，首先要明确工艺参数，包括热负荷、冷流体和热流体的流量和温度、换热器材质以及工艺要求等。
这些参数将直接影响换热器的设计、选材和制造。
二、物料特性了解物料特性对于选择合适的管壳式换热器至关重要。
物料特性包括密度、粘度、腐蚀性、相变性质（如沸点、熔点等）等，这些特性将决定换热器的设计、结构、材料选择以及操作方式。
三、设计条件设计条件包括工作压力、温度、密封性要求、结构设计要求等。
在选择管壳式换热器时，需要考虑这些条件，以确保换热器能够满足实际需求，并保证操作安全可靠。
四、结构形式管壳式换热器的结构形式多种多样，包括固定管板式、浮头式、U形管式等。
选择合适的结构形式需要考虑实际工况、工艺要求、物料特性和设计条件等因素。
每种结构形式都有其优点和缺点，需要根据具体情况进行选择。
五、材料选择根据物料特性和设计条件，选择合适的换热器材料。
常用的材料包括碳钢、不锈钢、合金钢等。
在选择材料时，需要考虑腐蚀性、耐高温性能、抗低温性能等因素，以确保换热器的长期稳定运行。
六、传热计算传热计算是选择管壳式换热器的重要环节。
根据工艺参数和物料特性，进行传热计算，确定传热面积和传热系数等参数。
传热计算将直接影响换热器的设计、结构和材料选择。
七、流体阻力计算流体阻力计算是选择管壳式换热器的重要环节之一。
对于不同的流体介质，需要计算其流经换热器时的阻力损失，以确定流体泵或风机的型号和规格。
流体阻力计算将直接影响换热器的设计、结构和材料选择。
八、校核与优化在完成初步设计和选型后，需要对换热器进行校核和优化，以确保其满足工艺要求和设计条件。
校核主要包括强度校核、密封性校核等；优化主要包括结构优化、材料优化等。
通过校核与优化，可以提高换热器的性能和可靠性，降低成本和维护成本。
管壳式换热器与板式换热器选型参考
目前我国的换热器在化工、冶金、石油、电力及机电等行业应用非常广泛。
而目前我国现有的换热器类型主要有两大类，一类是管壳式换热器，另一类是板式换热器。
本文针对管壳式换热器及板式换热器对应特点的比较，提出选型的参考意见。
1．管壳式换热器及板式换热器结构特点1.1管壳式换热器管壳式换热器：又称列管式换热器。
是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。
结构由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。
管壳式换热器作为一种传统的标准换热设备主要应用在化工、炼油、石油化工、动力、核能和其他工业装置中，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300℃以下，在个别情况下还可达到更高的压力和温度。
充分表现其结构坚固，能选用多种材料制造，适应性极强等特点。
1.2板式换热器板式换热器：它由板片、密封垫片、固定压紧板、活动压紧板、压紧螺柱和螺母、上下导杆、前支柱等零部件所组成。
其零部件之少，通用性之高，是任何换热器所不能比拟的。
板式换热器的使用范围很广泛，介质从普通水到高粘度的非牛顿型液体；从含固体小颗粒的物料到含少量纤维的物料；从水蒸汽到各种气体；从无腐蚀性的到具有强腐蚀性的各种介质均能处理。
其特点是传热效率高，使用安全可靠，占地小易维护，阻力损失小，热损失小，冷却水量小，投资运行费用低等。
2．换热器设计条件以电厂为例换热器设计应满足电厂从起动到最大出力时各种负荷下的运行需要，并留有一定的裕量，保证换热器在最大负荷、最高进水温度和最大污垢热阻时，在规定的检修周期内，仍能完成给定的冷却任务。
现有国产引进型300MW燃煤机组，各冷却设备要求冷却水进水温度不大于37.5℃，从冷却设备出来被加热过的冷却水最高温度约为42.8℃，其基本参数如下：被冷却水盐水设计压力 1.0Mpa流量1800m3／h进出水温度42.8／37.5压降～0.06MPa冷却水海水（海水与河水交替变化）设计压力0.5Mpa进水温度33℃压降0.05～0.06Mpa3．管壳式换热器及板式换热器的性能比较3.1设计参数比较根据换热器的设计条件分别作了如下2个方案：方案1：2台100%容量的管壳式换热器；盐水量1800m3/h；安装2台，运行1台；每台冷却面积1023m2；盐水入、出口温度分别为42.8℃和37.5℃；循环水入、出口温度分别为33℃和36.5℃；循环水流量约3000m3/h；材质为钛管，复合钛板；外形尺寸φ1800mm×9800mm；重量27002kg。
管壳式换热器的设计及选型指导
N
B
3.5
2B D
fs
u02 2
45.7kPa
s 1.0at ，可行
传热面积校核
查表，取 Ri 0.00021m2 C W， R0 0.00018m 2 C W
K计
1
1 0.00021 0.0025 0.00018
1
685W m2 C
2317
45
1717
A计
Q
Ktm
9.54105 4186.8 685 3600 0.97 43.7
①流向的选择 一般逆流优于并流
②确定冷却介质出口温度 t2，求对数平均推动力
tm逆
T1
t1 T2
ln T1 t1
t2
T2 t2
③对 tm逆 进行 修正
R T1 T2 t1 t2
P t2 t1 T2 t1
查图得到
tm tm逆
Ⅲ.根据经验估计传热系数 K，估 计算传热面积 A qm1Cp1 T1 T2 K估 A估tm逆
f0 : 壳程流体摩擦系数
Ps P允 可增大挡板间距
Ⅵ.计算传热系数 校核传热面积
根据流体的性质选择适当的 垢层热阻 R
1 1 R 1
K估 i
0
Q
A计 Ktm
A NTd0l
A A计 1.10 ~ 1.20
否则重新估计 K估 ，重复以上计算
• 冷却介质的选择是一个经济上的权衡问题，按设 备费用和操作费用的最低原则确定冷却介质的最优出 口温度 t2opt
38.2m 2
根据所选换热器 A NTd0l 124 3.14 0.025 4.5 43.8m2
∴
A 43.8 1.15
A计 38.2
管壳式换热器的设计和选型
管壳式换热器的设计和选型管壳式换热器是一种传统的标准换热设备，它具有制造方便、选材面广、适应性强、处理量大、清洗方便、运行可靠、能承受高温、高压等优点，在许多工业部门中大量使用，尤其是在石油、化工、热能、动力等工业部门所使用的换热器中，管壳式换热器居主导地位。
为此，本节将对管壳式换热器的设计和选型予以讨论。
（一）管壳式换热器的型号与系列标准鉴于管壳式换热器应用极广，为便于设计、制造、安装和使用，有关部门已制定了管壳式换热器系列标准。
1．管壳式换热器的基本参数和型号表示方法（1）基本参数管壳式换热器的基本参数包括：①公称换热面积；②公称直径；③公称压力；④换热器管长度；⑤换热管规格；⑥管程数。
（2）型号表示方法管壳式换热器的型号由五部分组成：1──换热器代号2──公称直径DN，mm；3──管程数：ⅠⅡⅣⅥ；4──公称压力PN，MPa；5──公称换热面积SN，m2。
例如800mm、0.6MPa的单管程、换热面积为110m2的固定管板式换热器的型号为：G800 I-0.6-110G──固定管板式换热器的代号。
2．管壳式换热器的系列标准固定管板式换热器及浮头式换热器的系列标准列于附录中，其它形式的管壳式换热器的系列标准可参考有关手册。
（二）管壳式换热器的设计与选型换热器的设计是通过计算，确定经济合理的传热面积及换热器的其它有关尺寸，以完成生产中所要求的传热任务。
1．设计的基本原则（1）流体流径的选择流体流径的选择是指在管程和壳程各走哪一种流体，此问题受多方面因素的制约，下面以固定管板式换热器为例，介绍一些选择的原则。
①不洁净和易结垢的流体宜走管程，因为管程清洗比较方便。
②腐蚀性的流体宜走管程，以免管子和壳体同时被腐蚀，且管程便于检修与更换。
③压力高的流体宜走管程，以免壳体受压，可节省壳体金属消耗量。
④被冷却的流体宜走壳程，可利用壳体对外的散热作用，增强冷却效果。
⑤饱和蒸汽宜走壳程，以便于及时排除冷凝液，且蒸汽较洁净，一般不需清洗。
管壳式换热器工艺流程
管壳式换热器工艺流程
《管壳式换热器工艺流程》
管壳式换热器是一种常见的换热设备，通常用于工业生产中的热交换过程。
它通过管壁将热量从一种流体传递到另一种流体，实现能量的转移和利用。
下面将介绍管壳式换热器的工艺流程。
1. 设计和选型
首先，根据使用场合的需要和工艺要求，对管壳式换热器进行设计和选型。
需要考虑的因素包括换热面积、流体流速、温度和压力范围等。
选择合适的材料和类型的管壳式换热器，以满足工艺需求。
2. 安装和连接
在确认好选型和设计后，进行管壳式换热器的安装和连接工作。
这包括确定换热器的位置、固定方式、管道连接和密封。
确保安装的牢固和连接的可靠，以避免漏气或渗漏。
3. 启动和调试
安装完成后，对管壳式换热器进行启动和调试。
包括通水测试、检查管道和阀门的开闭情况、调整流体流量和温度等。
确保换热器的正常运行和性能稳定。
4. 运行和监测
一旦启动和调试完成，管壳式换热器即可投入正常运行。
在运行过程中需要不断监测换热器的工况和性能，包括流体温度、压力、流量等数据。
及时发现并处理异常情况，确保换热效果
和生产安全。
5. 维护和维修
管壳式换热器作为关键设备，在使用过程中需要进行定期的维护和维修。
包括清洗管道和换热器表面、更换损坏的零部件、检查密封性能和进行性能测试等工作。
通过以上工艺流程，管壳式换热器可以正常运行并发挥换热效果，为工业生产提供稳定的热交换服务。
同时，也需要注意定期进行设备的维护和检修，确保长时间稳定的运行。
换热器的设计与选型
管壳式换热器的设计摘要：本文从管径、管程数和折流板等换热器的结构和流体参数方面介绍了管壳式换热器的设计。
关键词：管壳式换热器设计Design of Shell & Tube Heat ExchangerAbstract：This article introduces design of tube and shell heat exchanger from the aspects of structure such as the pipe diameter, the number of passes and baffle of heat exchanger and fluid parametersKey words：shell & tube; heat exchanger;design前言能源是当前人类面临的重要问题之一,能源开发及转换利用已成为各国的重要课题,而换热器是能源利用过程中必不可少的设备,几乎一切工业领域都要使用。
近几年由于新技术发展和新能源开发利用,各种类型的换热器越来越受到工业界的重视,而换热器又是节能措施中较为关键的设备,因此,无论是从工业的发展,还是从能源的有效利用,换热器的合理设计和选型都具有非常重要的意义[1]。
管壳式换热器一般有三种结构型式: 固定管板式、浮头式和U 形管式。
由于换热器的使用场合、使用目的、换热介质物性等因素的不同, 决定了管壳式换热器的结构型式。
管壳式换热器设计参数有：（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、尺寸及重量；（6）价格、使用安全性和寿命。
对换热器进行设计时主要考虑以上六个方面。
1.管壳式换热器结构的设计1.1换热器管形的设计管子外形有光管、螺纹管。
相同条件下, 采用螺纹管管束比光管管束能增加换热面积2 倍左右。
同时, 由于螺纹管的螺纹结构能有效破坏流体边界层, 有效提高了换热器的传热能力。
管壳式换热器选型参数表1
管壳式换热器选型参数表1
为方便广大客户对热交换设备有个初步系统认识，陕西瑞特热工提出下表可供初步参考。
下面是一些换热器常见的型式。
一般主要换热器为管壳式氟塑料换热器、框架式换热器、沉浸式换热器。
下表是部分换热器型式
一般在实际应用中多数是管壳式换热器应用较多，但管壳式换热器也可分为金属管壳式换热器和氟塑料管壳式换热器，二者的使用工况略有不同。
金属管壳式换热器：耐压较高、防腐蚀性能较低、换热器后期可清洗、可适用于较高温度范围
陕西瑞特热工氟塑料管壳式换热器：耐压较低、防腐蚀性能很好、不易结垢因此不用清洗、只适用于温度240℃以下。
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一、技术参数：
热媒：高温蒸汽：T1=350℃，
冷凝水出口温度，T2=90℃。
循环水进出温度：t1=80℃， t2=90℃
换热量：W=1200x100x10=1200x104Kcal/h，
热交换器形式采用卧式固定管板式换热器，
换热管采用不锈钢SUS304壳体采用碳钢Q345R。
二、设计选型：
根据GB151-1999《管壳式换热器》标准，及本厂技术样本进行设计计算：
热水进出温度：t1=80℃， t2=90℃
热媒进出温度：T1=350℃，T2=90℃。
Δt1=T1-t2=260℃,Δt2=T2-t1=10℃
Δt1-Δt2 260-10
对数温差Δtm= = = 76.7℃
根据热交换器换热面积：
F=Cr·W/（ε·K·Δtm）
其中:
Cr: 耗热量系数取(1.1～1.2)，取Cr=1.15
W:供热量,W=1200×104 Kcal/h
ε:污垢系数，ε=0.8
K:传热系数,取800Kcal/ M2．℃·h
Δtm:对数温差, Δtm=76.7℃
则： F= Cr·W/（ε·K·Δtm）
=281m2
根据本厂样本选取型号为：
BEM900-290-6000/25X2-1.0/1.0 卧式固定管板式换热器，材质:除换热管为304外，其余全部为碳钢。
浙江杭特容器有限公司
2014年4月22日
一、技术参数：
热媒：高温蒸汽：T1=350℃，
冷凝水出口温度，T2=170℃。
循环水进出温度：t1=80℃， t2=90℃
换热量：W=1200x100x10=1200x104Kcal/h，
热交换器形式采用卧式固定管板式换热器，
换热管采用不锈钢SUS304壳体采用碳钢Q345R。
二、设计选型：
根据GB151-1999《管壳式换热器》标准，及本厂技术样本进行设计计算：
热水进出温度：t1=80℃， t2=90℃
热媒进出温度：T1=350℃，T2=170℃。
Δt1=T1-t2=260℃,Δt2=T2-t1=90℃
Δt1-Δt2 260-90
对数温差Δtm= = = 160℃
根据热交换器换热面积：
F=Cr·W/（ε·K·Δtm）
其中:
Cr: 耗热量系数取(1.1～1.2)，取Cr=1.15
W:供热量,W=1200×104 Kcal/h
ε:污垢系数，ε=0.8
K:传热系数,取800Kcal/ M2．℃·h
Δtm:对数温差, Δtm=160℃
则： F= Cr·W/（ε·K·Δtm）
=135m2
根据本厂样本选取型号为：
BEM800-135-3700/25X2-1.0/1.0 卧式固定管板式换热器，材质:除换热管为304外，其余全部为碳钢。