壳式换热器结构性能工作原理
壳管式换热器传热系数
壳管式换热器传热系数摘要：1.壳管式换热器的概述2.壳管式换热器的传热系数的计算方法3.影响壳管式换热器传热系数的因素4.提高壳管式换热器传热系数的建议5.结论正文：壳管式换热器是一种广泛应用于工业领域的热交换设备，其主要由壳体、管束、管板和密封件等组成。
壳管式换热器的主要工作原理是利用管内和管外的两种流体进行热交换，以实现热量的传递。
在实际应用中，为了提高换热器的传热效率，需要对其传热系数进行优化和计算。
壳管式换热器的传热系数的计算方法通常包括以下几个步骤：首先，需要确定流速、管程数目、挡板间距等参数，以计算管程压降。
若管程允许压降已经有规定，可由计算公式来计算管程数Ns；其次，参考表选定流速，选定挡板间距，计算壳程压降。
若压降不符合要求，要调整流速，再选定管程和折流挡板间距，或选择其它型号的换热器，重新计算压降直到符合要求为止；然后，计算管内传热系数hi 和壳程传热系数hO。
当管内传热系数hi< K 估时，则应增加管壳数，若改变管程不能同时符合hi> K 估、pi 和p 允，则应重新估计K 估(减小)，另选一台换热器型号进行试算。
影响壳管式换热器传热系数的因素有很多，主要包括以下几点：1.流体的性质：不同的流体具有不同的热传导性能，因此流体的性质对传热系数有很大影响。
2.流速：流速越大，传热系数越大，但流速过高会增加压力损失，影响换热器的工作效率。
3.管径和管间距：管径和管间距的增大会降低传热系数，因此需要根据实际工况选择合适的管径和管间距。
4.换热器的结构：换热器的结构设计直接影响传热系数，如管束的排列方式、管壁的厚度等。
为了提高壳管式换热器的传热系数，可以采取以下措施：1.优化换热器的结构设计，提高管壁的导热性能。
2.选择合适的流速和管程数目，以降低压力损失。
3.调整挡板间距，以增加壳程传热系数。
4.选择具有高传热性能的材料制作换热器。
总之，壳管式换热器的传热系数受多种因素影响，需要根据实际工况进行优化和计算。
十三种类型换热器结构原理及特点（图文并茂）
十三种类型换热器结构原理及特点（图文并茂）一、板式换热器的构造原理、特点：板式换热器由高效传热波纹板片及框架组成。
板片由螺栓夹紧在固定压紧板及活动压紧板之间，在换热器内部就构成了许多流道，板与板之间用橡胶密封。
压紧板上有本设备与外部连接的接管。
板片用优质耐腐蚀金属薄板压制而成，四角冲有供介质进出的角孔，上下有挂孔。
人字形波纹能增加对流体的扰动，使流体在低速下能达到湍流状态，获得高的传热效果。
并采用特殊结构，保证两种流体介质不会串漏。
板式换热器结构图二、螺旋板式换热器的构造原理、特点：螺旋板式换热器是一种高效换热器设备,适用汽－汽、汽－液、液－液，对液传热。
它适用于化学、石油、溶剂、医药、食品、轻工、纺织、冶金、轧钢、焦化等行业。
结构形式可分为不可拆式（Ⅰ型）螺旋板式及可拆式（Ⅱ型、Ⅲ型）螺旋板式换热器。
螺旋板式换热器结构图三、列管式换热器的构造原理、特点：列管式换热器（又名列管式冷凝器），按材质分为碳钢列管式换热器，不锈钢列管式换热器和碳钢与不锈钢混合列管式换热器三种，按形式分为固定管板式、浮头式、U型管式换热器，按结构分为单管程、双管程和多管程，传热面积1～500m2，可根据用户需要定制。
列管式换热器结构图四、管壳式换热器的构造原理、特点：管壳式换热器是进行热交换操作的通用工艺设备。
广泛应用于化工、石油、石油化工、电力、轻工、冶金、原子能、造船、航空、供热等工业部门中。
特别是在石油炼制和化学加工装置中，占有极其重要的地位。
换热器的型式。
管壳式换热器结构图五、容积式换热器的构造原理、特点：钢衬铜热交换器比不锈钢热交换器经济，并且技术上有保证。
它利用了钢的强度和铜的耐腐蚀性，即保证热交换器能承受一定工作压力，又使热交换器出水质量好。
钢壳内衬铜的厚度一般为1.0mm。
钢衬铜热交换器必须防止在罐内形成部分真空，因此产品出厂时均设有防真空阀。
此阀除非定期检修是绝对不能取消的。
部分真空的形成原因可能是排出不当，低水位时从热交换器，或者排水系统不良。
管壳式换热器的工作原理及结构
３ ． ｕ型管 式换热 器 ｕ型 管式换 热 器仅有 一块 管板 。 它 是将 管子 弯成 ｕ型 ，管子 两端 固定 在 同一 块管 板上 。由于 壳体 和管 子分 开 ，管束可 以 自由伸缩 ，不 会 因管壁 、壳壁 之间 的温 度差 而 产生 热应 力 ，热 补偿 性 能好 。管 程为
双管 程 ，流 程较 长 ，流速 较 高 ，传热 性能 好 ，承压 能力 强 。ｕ型管 式 换热 器 ，一 般使 用高 温高 压 的情况 下 。尤其 在压 力较 高 的情况 下 ，在 弯管 段壁厚要 加厚 ，以弥 补弯 管后管壁 的减薄 。 如 壳程 需要 经常 清 洗 的管束 ，则要求 采 用正 方形排 列 ，一 般情 况 下都按 三 角形排 列 ，管程 为偶数 。
管壳式换热器结构介绍
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。下面 的因素可供选择时考虑：
适于走管程的流体有水和水蒸气或强腐蚀性流体；有毒性流体；容易 结构的流体；高温或高压操作的流体等。
1、管壳式换热器结构介绍
管壳式换热器：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，这种换热器结构较简单、操作可靠，可用各种结构材 料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用 最广的类型。（设计制造遵循标准：国外 TEMA ASME 国内 GB151、GB150）
换热器封头选取原则
换热器折流板
单弓形折流板：优点是可以达到最大的错流，缺点是压降较高，且窗口 的管束容易发生振动；设计要点是折流板圆缺率在17%-35%之间，折流 板间距在0.2-1.0倍的壳径。此种类型折流板适用于大部分场合。
NITW：该折流板窗口不布管，管少，需要的壳体直径大。设计要点：15%的 折流板圆缺率。适合的场合是气体振动和压降受限。
谢谢！
K型壳体：主要用于管程热介质，壳侧蒸发的工况，在废热回收条件下使 用。
X型壳体：冷热流体属于错流流动，其优点是压降非常小，当采用其他壳 体发生振动，且通过调整换热器参数无法消除该振动时可以使用此壳体 形式，其不足之处是流体分布不均匀，X型壳体并不经常使用。
在化工工艺手册中，I型壳体类型可EDR软件中的不是同一种壳体， 其形式见I1，它的使用方式仅有一种搭配，就是BIU，U型管换热器。
螺纹管性能特点
在管子类型中，螺纹管属于管外扩展表面的类型，在普通换热管外 壁轧制成螺纹状的低翅片，用以增加外侧的传热面积。螺纹管表面积比 光管可扩展1.6-2.7倍，与光管相比，当管外流速一样时，壳程传热热阻 可以缩小相应的倍数，而管内流体因管径的减小，则压力降会略有增大。 螺纹管比较适宜于壳程传热系数相当于管程传热系数1/3-3/5的工况。
管壳式换热器内部结构
管壳式换热器内部结构
管壳式换热器的内部结构主要包括壳体、管板、管束、挡板及箱体等部分。
其中，壳体是圆形的，用于容纳管束和其他内部组件，并通过连接法兰与换热器其他部分连接在一起。
管板则位于壳体的两端，用于固定管束并防止管束在运行过程中发生位移或振动。
管束是换热器的核心部分，由许多小直径的管子组成，它们被固定在管板上，用于传输热流体。
挡板则位于管束的一侧，用于改变热流体的流动方向，增加湍流度并提高换热效率。
箱体则用于容纳所有内部组件，并作为外部框架，支撑和固定整个换热器。
此外，管壳式换热器还有许多其他的设计和结构变化，例如固定管板式、浮头式、U形管式、填料函式的浮头换热器等。
这些变化都是为了满足不同的工艺和操作要求。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅相关书籍或咨询专业人士。
热交换器原理与设计第2章 管壳式热交换器
☆挡管是两端堵死的管子，安置在相应于分程隔板槽后面的 位置上，每根挡管占据一根换热管的位置，但不穿过管板， 用点焊的方法固定于折流板上。通常每隔3～4排管子安排一 根挡管，但不应设置在折流板缺口处，也可用带定距管的拉 杆来代替挡管。
优点：结构简单，制造成本低，规格范围广，工程中应用广泛。 缺点：壳侧不便清洗，只能采用化学方法清洗，检修困难，对较脏
或有腐蚀性介质不能走壳程。当壳体与换热管温差很大时， 可设置单波或多波膨胀节减小温差应力。
管壳式换热器结构名称
单程管壳式换热器
1 —外壳，2—管束，3、4—接管，5—封头 6—管板，7—折流板
图2.25 折流板的几何关系
2.2.4 进出口连接管直径的计算
进出口连接管直径的计算仍用连续性方程， 经简化后计算公式为：
D 4M1.13M
πρw
ρw
2.3 管壳式热交换器的传热计算
1) 选用经验数据：根据经验或参考资料选用工艺条 件相仿、设备类型类似的传热系数作为设计依据。 如附录 A。 2) 实验测定：实验测定传热系数比较可靠，不但可 为设计提供依据，而且可以了解设备的性能。但实 验数值一般只能在与使用条件相同的情况下应用。
焊在换热管上）。
图2.23 防冲板的形式
a) 内导流筒 图2.24 导流筒的结构
b) 外导流筒
★导流筒
❖ 在立式换热器壳程中，为使气、液介质更均匀地流入管间， 防止流体对进口处管束段的冲刷，而采用导流筒结构。
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
管壳式换热器毕业设计简介
管壳式换热器（过热蒸汽0.65MPa,295℃;水0.8MPa,50℃）摘要本设计说明书是关于固定管板是换热器的设计，设计依照GB151-1999《钢制管壳式换热器》进行，设计中对换热器进行化工计算、结构设计、强度计算。
设计第一步是对换热器进行化工计算，主要根据给定的设计条件估算换热面积，初定换热器尺寸，然后核算传热系数，计算实际换热面积，最后进行阻力损失计算。
设计第二步是对换热器进行结构设计，主要是根据第一步计算的结果对换热器的各零部件进行设计，包括管箱、定距管、折流板等。
设计第三步是对换热器进行强度计算，并用软件SW6进行校核。
最后，设计结果通过图表现出来。
关键词：换热器，固定管板，化工计算，结构设计，强度计算。
AbtractThe design statement is about the fixed tube sheet heat exchanger .In the design of the heat exchanger ,the chemical calculation,the structure design and the strength calculation must according to GB151-1999“Steel System Type Heat exchanger ”.The first step of the design is the chemical calculation .Mainly according to the given design conditions to estimate the heat exchanger area and select heat exchanger size.Then check the heat transfer coefficient, calculate the actual heat transfer area,and finally calculate the resistance loss.The second step of the design of heat exchanger is the structural design of the heat exchanger. The design of heat exchanger parts mainly according to the first step of calculation.such as tube boxes , the distance control tube, baffled plates .The third step of the design of heat exchanger is the strength calculation and using SW6 software to check. Finally, the design results are shown in figures.Key words: heat changer, fixed tude plate, chemical calculation,structure design, strength calculation.一、前言管壳式换热器是目前应用最广的换热设备，它具有结构坚固、可靠性高、适用性强、选材广泛等优点。
换热器的工作原理
换热器的工作原理换热器是一种用于传递热量的设备，它在许多工业和家庭应用中起着至关重要的作用。
换热器的工作原理是通过热传导和对流来实现热量的传递和交换。
下面将详细介绍换热器的工作原理。
一、热传导热传导是指热量通过物质内部的分子碰撞传递的过程。
在换热器中，热量从高温区域传递到低温区域。
换热器通常由金属材料制成，如铜、铝或不锈钢，这些材料具有良好的热传导性能，能够有效地传递热量。
二、对流对流是指通过流体（如液体或气体）的流动来传递热量的过程。
在换热器中，热量通过流体的对流传递到另一侧。
换热器通常分为两个流体通道，分别为热源侧和冷却侧。
热源侧的流体通常是高温的，而冷却侧的流体通常是低温的。
热源侧的流体通过换热器时，会释放热量给冷却侧的流体，从而使两侧的温度差减小。
三、换热器的结构换热器通常由一系列平行的管道或片状结构组成。
这些管道或片状结构被称为换热面。
热源侧的流体通过换热面时，热量会通过热传导从流体传递到换热面上。
然后，冷却侧的流体通过换热面时，热量会通过对流从换热面传递给流体。
这样，热量就从热源侧传递到冷却侧，实现了热量的交换。
四、换热器的类型根据不同的应用需求，换热器可以分为多种类型。
以下是几种常见的换热器类型：1. 管壳式换热器：管壳式换热器由一个管束和一个外壳组成。
热源侧的流体通过管束，而冷却侧的流体通过外壳。
这种换热器适用于高温和高压的应用。
2. 板式换热器：板式换热器由一系列平行的金属板组成。
热源侧和冷却侧的流体分别通过板间隙，实现热量的传递。
板式换热器具有紧凑的结构和高效的换热性能。
3. 螺旋板式换热器：螺旋板式换热器由一系列螺旋形的金属板组成。
热源侧和冷却侧的流体分别通过螺旋通道，实现热量的传递。
螺旋板式换热器具有较高的换热效率和较小的压力损失。
4. 换热管束：换热管束由一系列平行排列的管道组成。
热源侧和冷却侧的流体分别通过管道，实现热量的传递。
换热管束适用于高温和高压的应用。
五、换热器的应用换热器广泛应用于各个领域，包括工业生产、能源系统、空调系统等。
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。
化工原理课程设计——管壳式换热器课程设计(安全系数为16.25%)
目录化工原理课程设计任务书 设计概述 试算并初选换热器规格1. 流体流动途径的确定2. 物性参数及其选型3. 计算热负荷及冷却水流量4. 计算两流体的平均温度差5. 初选换热器的规格 工艺计算1. 核算总传热系数2. 核算压强降 经验公式 设备及工艺流程图 设计结果一览表 设计评述 参考文献化工原理课程设计任务书化工原理课程设计任务书一．设计任务用初温为20℃的冷却水，将流量为（4000+200×学号）kg/h的95%（体积分率）的乙醇水溶液从70℃冷却到35℃；设计压力为1.6MPa，要求管程和壳程的压降不大于30kPa，试选用适当的管壳式换热器。
二． 设计要求每个设计者必须提交设计说明书和装配图(A2或A3)。
1．设计说明书必须包括下述内容：封面、目录、设计任务书、设计计算书、设计结果汇总表、符号说明、参考文献以及设计自评等。
2．设计计算书的主要内容应包括的步骤:1) 计算热负荷、收集物性常数。
根据设计任务求出热流体放热速率或冷流体吸热速率，考虑了热损失后即可确定换热器应达到的传热能力Q；按定性温度确定已知条件中未给出的物性常数。
2) 根据换热流体的特性和操作参数决定流体走向（哪个走管程、哪个走壳程）；计算平均温差。
3) 初步估计一个总传热速率常数K估，计算传热面积A估。
4) 根据A估初选标准换热器；5) 换热面积的核算。
分别按关联式求出管内、外传热膜系数，估计污垢热阻，求出总传热速率常数K核，得出所需传热面积A需，将A需与A 进行比较，若A实际比A需大15%-25%，则设计成功；否则重新计算。
实际6) 管程和壳程压力降的核算。
7) 接管尺寸的计算。
3．符号说明的格式： 分为英文字母、希腊字母，要按字母排序，要写出中文名称和单位；4．参考文献的格式：按GB7714-87的要求。
一、设计题目：设计一台换热器二、操作条件：1、乙醇水溶液：入口温度70℃，出口温度35℃。
2、冷却介质：循环水，入口温度20℃。
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。
管壳式换热器的工作原理及结构
管壳式换热器的工作原理及结构
管壳式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、制药、食品等行业中。
它的工作原理是利用管内流体与管外流体之间的热量传递，将热量从一个介质传递到另一个介质中，以达到加热、冷却或蒸发等目的。
管壳式换热器的结构主要由管束、壳体、管板、支撑件、密封件、进出口管道等组成。
其中，管束是由许多平行排列的管子组成的，管子的材质可以是不锈钢、铜、钛等，根据不同的介质选择不同的材质。
壳体是管束的外壳，通常采用碳钢、不锈钢等材质制成，具有良好的耐腐蚀性能。
管板是将管束固定在壳体内的关键部件，它可以分为固定管板和浮动管板两种类型。
支撑件是用于支撑管束的部件，通常采用钢制材料制成。
密封件则是用于保证管束与壳体之间的密封性能，通常采用橡胶、聚四氟乙烯等材料制成。
进出口管道则是用于将介质引入或排出换热器的管道。
管壳式换热器的工作原理是将需要加热或冷却的介质通过管道引入管束内，然后通过管子的壁面与管外流体进行热量传递，最后将加热或冷却后的介质从管束中排出。
管外流体则通过壳体内的流道流动，将管内流体传递过来的热量带走，以达到加热或冷却的目的。
在换热过程中，管束和壳体之间的热量传递效率取决于管束的布置方式、管子的材质、流体的流速等因素。
管壳式换热器是一种高效、可靠的换热设备，具有结构简单、维护
方便、适用范围广等优点。
在工业生产中，它被广泛应用于加热、冷却、蒸发等工艺过程中，为生产提供了重要的支持。
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。
换热器结构介绍
换热器结构介绍一、引言换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于工业生产和能源领域。
它的主要作用是通过将热量从一个流体传递到另一个流体，实现能量的转移和利用。
换热器的结构是实现这一功能的关键，下面将对换热器的结构进行详细介绍。
二、换热器的基本结构换热器通常由壳体、管束和管板等部分组成。
1. 壳体：壳体是换热器的外壳，通常由金属材料制成，如碳钢、不锈钢等。
壳体的结构形式有多种，常见的有管壳式、板壳式和管室式等。
壳体内部通常分为两个流体通道，分别为热介质的进出口通道。
2. 管束：管束是换热器的核心部分，由一组平行排列的管子组成。
管束可以是直管束、U型管束或螺旋管束等形式，根据不同的使用要求选择不同的类型。
管束的材料通常为金属，如铜、铝、不锈钢等，具有良好的导热性能和机械强度。
3. 管板：管板用于连接和固定管束，通常由金属材料制成。
管板上开有与管束相对应的孔洞，以确保管子与壳体之间的密封性。
管板的结构形式有单管板和双管板两种，根据具体的换热要求选择适合的结构。
三、换热器的工作原理换热器的工作原理是通过壳体内外两个流体之间的传热来实现能量的转移。
其中，一个流体在管束内流动，称为管侧流体；另一个流体在壳体内流动，称为壳侧流体。
在换热过程中，壳侧流体和管侧流体的热量通过管壁传递，实现热量的交换。
壳侧流体流经壳体，将热量传递给管侧流体，使管侧流体的温度升高，壳侧流体的温度降低。
换热器的工作过程可以分为对流传热和传导传热两个过程。
对流传热是指流体通过壳体和管束时产生的传热，而传导传热是指热量在管壁内部传递的过程。
四、换热器的应用领域换热器广泛应用于各个行业，包括化工、石油、电力、制药、冶金等领域。
具体应用包括以下几个方面：1. 工业生产：在化工、石油和制药等行业，换热器用于热媒的加热、冷却和回收利用，提高能源利用效率。
2. 电力行业：在发电厂中，换热器用于锅炉的燃烧热量回收、蒸汽凝结和冷却水循环等工艺。
3. 食品加工：在食品加工工业中，换热器常用于蒸汽蒸煮、热水加热和冷却等过程。
管壳式换热器传热机理课件pptx
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目录
• 引言 • 管壳式换热器基本结构 • 传热基本原理 • 管壳式换热器传热过程分析 • 强化传热措施及优化设计
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目录
• 管壳式换热器性能评价与选型 • 实验与仿真技术在管壳式换热器研究中
的应用 • 总结与展望
01
引言
目的和背景
管壁热阻、流体热阻、污垢 热阻
传热系数计算
传热系数定义
单位时间内、单位面积上热量传递的速率
传热系数计算公式
K = (1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn)^-1
各部分热阻计算
管壁热阻、流体热阻、污垢热阻
温度场分布与影响因素
温度场分布
沿流动方向温度逐渐降低，径向温度梯度较小
影响因素
流体物性、流速、管壁厚度、热负荷、污垢状况 等
通过测量管壳式换热器进出口流体的温度和 流量，计算热负荷和传热系数，评估其传热 性能。
压力降实验
测量进出口流体的压力差，分析流体在管壳式换热 器内的流动阻力，为优化设计提供依据。
流场可视化实验
利用粒子图像测速仪（PIV）等技术，观察 管壳式换热器内部流场分布，揭示流动与传 热之间的相互作用。
仿真模型建立及求解过程阐述
案例分析：某管壳式换热器优化设计实践
案例背景介绍
某化工企业需要对现有管壳式换热器进行优化设计，以提高传热效率、降低能耗。
优化设计方案
通过对换热器进行流场模拟分析，发现原有设计中存在流动死区、流速分布不均等问题。针对这些问题，提出了增加 折流板数量、优化折流板结构、改变进出口管径等优化设计方案。
优化效果评估
接管类型
换热器工作原理
换热器工作原理引言概述：换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于工业生产和日常生活中。
它通过传导、对流和辐射等方式，实现热量的传递和平衡。
本文将详细介绍换热器的工作原理，包括热量传导、对流换热、辐射换热、换热器的类型和应用。
一、热量传导1.1 热传导的基本原理热传导是指热量通过物质内部的分子振动和碰撞传递的过程。
它遵循热量从高温区向低温区传递的规律，符合热力学第二定律。
热传导的速率与物质的导热性能有关，导热性能好的物质能够更快地传递热量。
1.2 热传导的影响因素热传导的速率受到多个因素的影响，包括物质的导热系数、温度差、物质的厚度和面积等。
导热系数是物质传导热量的能力，不同物质的导热系数差异很大。
温度差越大，热传导速率越快。
物质的厚度和面积越大，传导热量的能力越强。
1.3 热传导的应用热传导在换热器中起着重要作用。
通过合理设计换热器的传热面积和材料选择，可以提高热传导效率，实现热量的高效传递。
在工业生产中，热传导广泛应用于蒸汽发生器、冷凝器等热交换设备。
二、对流换热2.1 对流换热的基本原理对流换热是指热量通过流体的对流传递的过程。
在对流换热中，热量通过流体的传导和对流两种方式进行传递。
对流换热的速率与流体的流速、温度差、流体的物性等有关。
2.2 对流换热的影响因素对流换热的速率受到多个因素的影响，包括流体的流速、温度差、流体的物性、流体的流动方式等。
流速越大，对流换热速率越快。
温度差越大，热量传递越快。
流体的物性如导热系数、比热容等也会影响对流换热的效果。
2.3 对流换热的应用对流换热广泛应用于换热器中，例如散热器、冷却塔等。
通过合理设计换热器的流体通道和流速，可以提高对流换热效率，实现热量的快速传递。
在工业生产中，对流换热被广泛应用于空调系统、汽车发动机冷却系统等领域。
三、辐射换热3.1 辐射换热的基本原理辐射换热是指热量通过电磁辐射传递的过程。
所有物体都会发射电磁辐射，辐射的强度与物体的温度有关。
探讨管壳式换热器换热失效的原因及应对措施
探讨管壳式换热器换热失效的原因及应对措施管壳式换热器被工业生产广泛应用，它可以单独使用，也可以通过与各类压缩机配合使用来发挥作用。
为满足工艺工况的需要并实现连续稳定的生产，保持良好的管壳式换热器换热效果是相当有必要的。
本文对管壳式换热器换热效果失效的原因进行分析，并根据失效原因提出相应的解决措施。
一、管壳式换热器结构管壳式换热器主要包括管束、管板、外壳、封头以及折流板等部件，通过胀接、焊接、以及胀焊接等方式可以将管束与管板牢牢固定在一起，而与管板连接的是外壳。
封头上装有流体的出、入口，需要进行热质交换时，一种流体可通过管程流进换热器的管内流动，而另外一种流体则通过壳接管流进壳体与管束间隙内流动。
管束的换热面积为管束的表面积，流进换热器的两种流体温差可通过管壁实现换热。
二、换热器失效的原因管壳式换热器结构较为复杂，且使用条件多样，造成多种形式的换热器失效，本文主要从以下两个方面介绍换热器失效的原因：1.换热管与管板连接失效换热管与管板之间的连接可以根据使用条件的不同分为胀接、焊接以及胀焊接，不同的连接方法可能导致不同形式的失效：（1）胀接。
机械胀接可能会导致换热管过胀或欠胀，致使换热管内壁加工硬化，且与管板连接处的应力分布与其整个连接不一致。
若是遇到应力作用或温差变化的情况，细微的加工缺陷都可能使换热管与管板之间的连接失去效用。
并且，要不及时发现机械胀接引起的连接失效，可能导致整个连接都失去效用。
（2）焊接。
焊接接头附近出现组织塑性变形会形成极大的残余应力以及应力集中，可致使管板与换热器连接失效。
（3）胀焊接。
胀焊接集中了胀接与焊接的优势，但其操作要求较高，操作条件也较为严苛，稍有不当就可能导致连接失效。
2.管束失效结垢为管束失效埋下隐患，基础油流动引起管束振动加速了管束的失效，而管束腐蚀及应力腐蚀直接导致管束失去效用。
进入管束内壁的烘烤废气中灰粉以及未燃尽颗粒沉积结垢，污垢热阻使得换热器传热能力下降，致使原料基础油的出口温度不能满足预订需要，为管束失效埋下隐患。
管壳式换热器ppt课件
类型与结构
类型
根据结构特点和使用要求，管壳式换热器可分为固定管板式 、浮头式、U形管式、填料函式等类型。
结构
主要由壳体、管束、管板、封头等组成，其中管束是换热器 的核心部件，通过两端固定在管板上，与壳体形成封闭空间 。
02
管壳式换热器的工作原理
传热原理
热传导
管壳式换热器中的传热过程主要 以热传导为主，热量从高温介质 传递到低温介质，通过管壁和壳
适用范围与限制
适用范围
管壳式换热器适用于高温高压的工况， 以及需要承受较大压力和温度变化的场 合。此外，由于其结构简单、可靠性强 ，管壳式换热器也常用于工业生产中的 加热、冷却和冷凝等操作。
VS
限制
管壳式换热器的传热效率较低，因此不适 用于需要高效传热的场合。此外，由于其 体积较大，管壳式换热器也不适用于空间 受限的场合。
在石油化工领域，管壳式换热器的优点包括高可靠性、耐高温高压、良好的热效 率以及适应性强等，使其成为该领域不可或缺的设备之一。
能源工业领域
能源工业是另一个管壳式换热器得到广泛应用的重要领域。在火力发电、核能发电、水力发电等过程中，管壳式换热器都扮 演着重要的角色。
在能源工业中，管壳式换热器被用于加热和冷却各种流体，如水、蒸汽、油等，以实现能量的转换和回收。其高效可靠的运 行对于提高能源利用效率和降低能源成本具有重要的作用。
维护方便
管壳式换热器的结构简单，拆装方便，便于进行维修和清 洗。
缺点
01
02
03
传热效率较低
相比于其他类型的换热器 ，管壳式换热器的传热效 率相对较低。这是由于其 结构特点所决定的。
体积较大
管壳式换热器的体积较大 ，需要占用较多的空间。
换热器的工作原理
换热器的工作原理换热器是一种用于传递热量的设备，它能够将热量从一个流体传递到另一个流体中，以实现热能的利用和能量的转移。
换热器广泛应用于工业生产、建造供暖、空调系统、化工过程等领域。
一、换热器的基本结构换热器的基本结构通常由壳体、管束和端盖组成。
壳体是换热器的外壳，用于容纳管束和流体。
管束是由许多平行的管子组成，用于流体的传递。
端盖则用于固定管束和密封壳体。
二、换热器的工作原理换热器的工作原理基于热传导和流体流动的原理。
当两种不同温度的流体通过换热器时，热量会从高温流体传递到低温流体中，实现热能的转移。
具体来说，换热器的工作过程可以分为以下几个步骤：1. 流体进入换热器：两种不同温度的流体分别从换热器的进口进入，其中一种为热源流体，另一种为冷却流体。
2. 流体流动：热源流体和冷却流体在换热器内分别通过管束的内部和外部流动，形成对流传热。
3. 热量传递：热源流体和冷却流体之间的温度差会引起热量的传递。
热源流体的温度降低，而冷却流体的温度升高。
4. 热量传导：热量通过管壁传导，从热源流体传递到冷却流体中。
管壁的热导率和厚度会影响热量传导的效率。
5. 流体出口：热源流体和冷却流体分别从换热器的出口流出，热源流体的温度进一步降低，而冷却流体的温度进一步升高。
三、换热器的类型根据不同的工作原理和结构特点，换热器可以分为多种类型，常见的有：1. 管壳式换热器：管壳式换热器是最常见的一种换热器，它由一个管束和一个壳体组成。
热源流体通过管束的内部流动，冷却流体则通过管束的外部流动，实现热量的传递。
2. 板式换热器：板式换热器由多个平行罗列的金属板组成，热源流体和冷却流体通过板间隙流动，热量通过金属板的传导和对流传递。
3. 管程式换热器：管程式换热器由多个并联的管束组成，热源流体和冷却流体分别通过不同的管束流动，实现热量的传递。
4. 换向器：换向器是一种专门用于烟气余热回收的换热器，它将烟气中的热量传递给其他流体，实现能量的回收利用。
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壳式换热器结构性能工作原理
将塑质换热细管（Φ3、Φ4、Φ5、Φ6、Φ9）制成管束盘绕式（或列管式）换热芯体（管程），将其置于塑质（或钢质）简体（壳程）中，端头用法兰盖板紧固密封，整个筒体安置于立式（或卧式）底座上，采用氟塑料（PEA、FEP、PTFE）管束与法兰整体热缩制作成换热器内芯，换热器外体上装有折流装置，并于适当部位开设管程、壳程流体进出口连接法兰，构成管壳式换热器个体。
化工用换热器按化工标准设计制作。
工作原理：
加热时管程通蒸汽（热水、导热油），待加热的溶液泵入壳程，空气加热器厂家通过管束表面进行热交换，不断循环，直至溶液加热到工作温度并保持。
冷却时，管程通冷媒水（井水、自来水、冷冻水），待冷却的溶液泵入壳程，通过管束表面进行热交换，不断循环，直到溶液冷却到工作温度并保持。
产品特点：
独创的盘绕式柱状换热芯体，基换热管束的数百
空气加热器厂家
根细管，长度接近，间距相等、层层盘绕、均匀密布、结构紧凑，在一定的柱体空间，却拥有最大的换热面积，用这种换热芯体作为管程制作的管壳式换热器，具有换热效率高、速度快、积小、节能效果好的特点.
适用范围：
适应于电镀、电解、除油、酸洗、带钢酸洗、磷酸提纯、化学镀镍磷、阳极氧化、铝泊、冶炼、化工、医药、食品等腐蚀性的液相加热、冷凝、蒸发、浓缩等。
主要技术参数：
管壳式换热器又称列管式换热器（管壳采用PP、不锈钢及碳钢，内衬四氟或PO）。
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。
这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。
而氟塑料管壳式换热器相比于传统的金属管壳式换热器就更具优势
主要体现在：
氟塑料的化学性能极稳定，抗蚀性能好，更耐高温、耐压、耐腐蚀
氟塑料管壁表面光滑，并且有适度的挠性，使用时微有震动，故不易结垢
氟塑料换热器体积小，结构紧凑，换热面积大、换热效率高，安装运输方便
氟塑料换热器体挠性的氟塑料管能在流体的冲击和振动中安全工作，管束可按需要盘绕制成各种形状
氟塑料本身具有不粘性及自清洁性，因此氟塑料材质制造的换热器具有一定的自清灰功能，同时氟塑料管束重量轻，在使用的时候会有轻微的震动，也不会有太多的结晶体附着于管束上。