列管式换热器的选型和计算19页PPT
列管式换热器选型设计计算
第一部分列管式换热器选型设计计算一．列管式换热器设计过程中的常见问题换热器设计的优劣最终要以是否适用、经济、安全、负荷弹性大、操作可靠、检修清洗方便等为考察原则。
当这些原则相互矛盾时，应在首先满足基本要求的情况下再考虑一般原则。
1．流体流动空间的选择原则（1）不洁净和易结垢的流体宜走管内，因为管内清洗比较方便。
（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，可节省壳体金属消耗量。
（4）饱和蒸气宜走管间，以便于及时排出冷凝液，且蒸气较洁净，它对清洗无要求。
（5）有毒流体宜走管内，使泄漏机会较少。
（6）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。
（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，可以提高对流传热系数。
（8）对于刚性结构的换热器，若两流体的温度差较大，对流传热系数较大者宜走管间，因壁面温度与α大的流体温度相近，可以减少热应力。
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。
2．流体流速的选择根据管内湍流时对流传热系数αi∝u0.8，流速增大，则αi增大，同时污垢热阻R si 减小，利于传热，从而可减少传热面积，节约设备费用；但同时又使压降增大，加大了动力消耗，提高了操作费用。
可见应全面分析权衡比较适宜的流速。
（1）所选流速要尽量使流体湍流，有利传热。
（2）所选流速应使管长或程数恰当。
管子过长，不便于清洗管内污垢；而管子过短，管程数增加，使结构复杂化，传热温差减少，均会降低传热效果。
（3）粘度大的流体，流速应小些，可按滞流处理。
（4）高密度流体（液体），阻力消耗与传热速率相比一般较小，可适当提高流速。
在我们教材及换热器设计手册中均给了出一些经验数据，以供参考。
3．管子规格及排列情况（1）管径选择：国内换热器系列标准件中管子规格为Φ25×2.5mm、Φ19×2mm，在再沸器中可采用Φ38×3mm。
化工原理课程设计列管式换热器PPT共81页
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是ห้องสมุดไป่ตู้守纪律的。——雨果
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
化工原理课程设计列管式换热 器
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
化工设备课件列管式换热器PPT课件
材料选择
高温材料
对于高温工况，选择耐高温、抗氧化、抗腐 蚀的材料，如不锈钢、镍基合金等。
腐蚀性介质
对于腐蚀性介质，选择耐腐蚀、防腐蚀的材 料，如钛合金、聚四氟乙烯等。
低温材料
对于低温工况，选择耐低温、抗脆化的材料， 如铝合金、铜合金等。
压力容器材料
根据压力需求，选择具有足够强度和稳定性 的材料，如碳钢、低合金钢等。
建立设备维修与保养记录，便于追踪设备运行状况和及时发现潜在问题。
05
列管式换热器的故障诊断与处理
常见故障及原因
列管堵塞
由于列管内壁结垢、腐蚀或异物堵塞 等原因，导致传热效率下降。
列管破裂
由于列管材质缺陷、焊接质量差或使 用过程中受到过大的压力或温度波动， 导致列管破裂。
热效率低
由于传热面积不足、传热介质流量不 足或传热温差过小等原因，导致换热 器热效率低下。
特点
结构紧凑、传热效率高、适应性 强、操作定、可处理高热量和 腐蚀性介质等。
工作原理
01
热流体通过列管内部，被加热或 冷却的流体在列管外部流动，通 过列管壁进行热量交换。
02
热量通过列管壁从热流体传递到 被加热或冷却的流体，实现热量 交换。
类型与结构
固定管板式
管板与壳体焊接在一起，结构 简单，适用于壳程压力不高、
03
列管式换热器设计
设计参数
传热面积
根据工艺要求，计算所需的传热面积，确保 热量交换的效率和效果。
传热效率
选择合适的传热方式，如导热、对流、辐射 等，以提高传热效率。
压力等级
根据工艺压力需求，选择合适的压力等级和 耐压材料，确保设备安全。
温度范围
根据工艺温度需求，选择耐温材料和结构， 确保设备在规定的温度范围内工作。
列管式换热器计算
管程流体进口温度t1℃出口温度t2 ℃定性温度℃流量W1 kg/h比热CP1 KJ/(kg·K)黏度Pa·s导热系数W/(m·K)密度kg/m3热负荷KW按逆流计算的传热温差ΔT ℃计算温度校正系数PR查图求得温度校正系数Φ实际的传热温差ΔT ℃初选总传热系数K W/(m2·℃）换热面积 m2参照换热面积选取列管换热器结构参数壳体直径 mm列管数（根）列管外径 mm列管内径 mm列管长度 mm管间距 mm折流板间距 mm列管材质及导热系数 W/(m·K)设计的换热面积 m2结垢校正因子，对DN25管子取为1.4，对DN19管子取为1.5管程数串联的壳程数管子排列方式对压降的校正因子，正三角形为0.5，正方形斜转45度为0.4，正方形为0.3管程流体被加热取0.4，被冷却取0.3壳程流体被加热取0.4，被冷却取0.3管壁内侧表面污垢热阻（m2·℃）/K管壁外侧表面污垢热阻（m2·℃）/K换热管壁厚 mm换热管平均直径 mm采用此传热面积下的总传热系数 W/(m2·℃）冷却水壳程流体蒸汽凝液28进口温度T1 ℃18038出口温度T2 ℃6033定性温度℃120 244341流量W2 kg/h200004.174比热CP2 KJ/(kg·K) 4.250.0008黏度Pa·s0.000240.6176导热系数W/(m·K)0.685995.7密度kg/m3943.1 2832.99815热负荷KW2833.33333373.820987160.065789474120.966.43888844100042.6457064560024525203000321504555.81.4110.50.40.30.00020.00022.522.5764.2599722（1）核算压力降①管程压强降管程流通面积 m20.07693管程流速 m/s0.886073 Re22056.58取管壁粗糙度 mm0.1相对粗糙度0.005查图求得摩擦系数0.032直管中压力降 Pa1876.199回弯管压力降 Pa1172.625壳程总压力降 Pa4268.353②壳程压强降管子正三角形排列时，横过管束中心线的管子数17.21772折流板数19壳程流通面积 m20.025434壳程流速 m/s0.231613 Re22753.57壳程流体摩擦系数0.507648流体横过管束的压力降 Pa2211.017流体流过折流板缺口的压强降 Pa1441.878壳程总压力降 Pa3652.896（2)核算总传热系数①管程对流传热系数查表得 Pr 5.4 Nu134.746管程对流传热系数 W/(m2·℃)4160.956②壳程对流传热系数查表得 Pr 1.43 Nu78.33724壳程对流传热系数 W/(m2·℃)2146.44③总传热系数总传热系数k W/(m2·℃）782.4556此换热器安全系数 % 2.380818。
管式换热器ppt
（3）衡量一台换热器好坏的标准。
a.先进性 传热效率高，流体阻力小，材料省
b.合理性 可制造加工，成本可接受
c.可靠性 满足操作条件 ,强度足够,保证使用寿命
化工生产对换热设备提出的要求是： 传热效率高，流体阻力小； 强度、刚度、稳定性足够； 结构合理，节省材料，成本较低； 制造、装拆、检修方便等。
第一节 管壳式换热器的总体结构
一、概述
（4）任何一种换热器不可能十全十美。 板式换热器传热效率高、金属消耗量低，但流体阻力大、强度 和刚度差，制造、维修困难。 列管式换热器虽在传热效率、紧凑性、金属消耗量等方面均不 如板式换热器，但其结构坚固、可靠程度高、适应性强、材料 范围广，因而目前仍是石油、化工生产中，尤其是高温、高压 和大型换热器的主要结构型式。
二、管壳式换热器的种类及其结构
管壳式换热器是把换热管束与管板连接后，再用筒体与管箱包 起来，形成两个独立的空间：管内通道及与其相贯通的管箱，称为 管程空间；换热管外的通道及与其贯通的部分，称为壳程空间。
1 列管式换热器的主要结构： 横 向
壳体、管板、管束、顶盖（封头）、挡板 纵 向
2 列管式换热器的工作原理：
3）、缺点：填料处易泄漏。 4）、适用场合： 4MPa 以下，且不适用于易挥发、易
燃、易爆、有毒及贵重介质，使用温度受填料的物性 限制。
列管式换热器 种类
优点
缺点
固定管板式
管外清洗困难； 结构较简单，造价较低，相对 管壳间有温差应力存在； 其 它 列 管 式 换 热 器 其 管 板 最 薄 。当两种介质温差较大时必须
1-管箱(A,B,C,D型);2-接管法兰;3-设备法兰;4-管板;5-壳程接管;6-拉杆;7-膨胀 节;8-壳体;9-换热管;10-排气管;11-吊耳;12-封头;13-顶丝;14-双头螺柱;15-螺 母;16-垫片;17-防冲板;18-折流板或支承板;19-定距管;20-拉杆螺母;21-支 座;22-排液管;23-管箱壳体;24-管程接管;25-分程隔板;26-管箱盖
列管式换热器的选用与设计原则与列管式换热器的设计计算
列管式换热器的选用与设计原则与列管式换热器的设计计算换热器的设计即是通过传热过程计算确定经济合理的传热面积以及换热器的结构尺寸，以完成生产工艺中所要求的传热任务。
换热器的选用也是根据生产任务，计算所需的传热面积，选择合适的换热器。
由于参与换热流体特性的不同，换热设备结构特点的差异，因此为了适应生产工艺的实际需要，设计或选用换热器时需要考虑多方面的因素，进行一系列的选择，并通过比较才能设计或选用出经济上合理和技术上可行的换热器。
本节将以列管式换热器为例，说明换热器选用或设计时需要考虑的问题。
一、流体通道的选择流体通道的选择可参考以下原则进行：1．不洁净和易结垢的流体宜走管程，以便于清洗管子；2．腐蚀性流体宜走管程，以免管束和壳体同时受腐蚀，而且管内也便于检修和清洗；3．高压流体宜走管程，以免壳体受压，并且可节省壳体金属的消耗量；4．饱和蒸汽宜走壳程，以便于及时排出冷凝液，且蒸汽较洁净，不易污染壳程；5．被冷却的流体宜走壳程，可利用壳体散热，增强冷却效果；6．有毒流体宜走管程，以减少流体泄漏；7．粘度较大或流量较小的流体宜走壳程，因流体在有折流板的壳程流动时，由于流体流向和流速不断改变，在很低的雷诺数（Re<100）下即可达到湍流，可提高对流传热系数。
但是有时在动力设备允许的条件下，将上述流体通入多管程中也可得到较高的对流传热系数。
在选择流体通道时，以上各点常常不能兼顾，在实际选择时应抓住主要矛盾。
如首先要考虑流体的压力、腐蚀性和清洗等要求，然后再校核对流传热系数和阻力系数等，以便作出合理的选择。
二、流体流速的选择换热器中流体流速的增加，可使对流传热系数增加，有利于减少污垢在管子表面沉积的可能性，即降低污垢热阻，使总传热系数增大。
然而流速的增加又使流体流动阻力增大，动力消耗增大。
因此，适宜的流体流速需通过技术经济核算来确定。
充分利用系统动力设备的允许压降来提高流速是换热器设计的一个重要原则。
在选择流体流速时，除了经济核算以外，还应考虑换热器结构上的要求。
管板式列管换热器的设计PPT课件
1.2 管口B、D分别为水的出口和进口
1）经计算，选择接管的标准为Ф76× 5.5mm，材质为20钢。
2）管长与A、E相同
3）选择外径为76mm的板式平焊钢制管法兰的公称通径为65mm，选择 公称压力为0.6KPa的凸面法兰，材料为Q235-A。
1.3管口C为排气口
1）接管外径选择32mm，壁厚选择3.5mm，材质为20钢，每米管子的 重量 2.46KG。
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• 换热管规格 换热管直径越小，换热器单位体积的传热面积越大。因此，对于洁净的流体管径可取
小些。但对于不洁净或易结垢的流体，管径应取得大些，以免堵塞。考虑到制造和维修的 方便，加热管的规格不宜过多。目前我国试行的系列标准规定采用25×2.5和19×2两 种规格， 我们设计采取前者。
本设计选取的是150mm.切口高度与直径之比为0.25。折流板共19
块。
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• 流体通过换热器时阻力的计算 换热器管程及壳程的流动阻力，常常控制在一定允许范围内。若计算结果超过允许
值时，则应修改设计参数或重新选择其他规格的换热器。按本次实验要求，不大于 104Pa范围内。
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生"死区"，既不利于传热，又往往增加流体阻力。
挡板的间距对壳体的流动亦有重要的影响。间距太大，不能
保证流体垂直流过管束，使管外表面传热系数下降；间距太小，
不便于制造和检修，阻力损失亦大。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100，150，200，300，450，600，700mm七种
流速的选择流体在管程或壳程中的流速丌仅直接影响表面传热系数而且影响污垢热阻从而影响传热系数的大小特别对于含有泥沙等较易沉积颗粒的流体流速过低甚至可能导致管路堵塞严重影响到设备的使用但流速增大又将使流体阻力增大
列管式换热器
列管式换热器选型在实际设计选型中，往往是已知高温流体与低温流体的两侧进出口温度，在做工艺设计选型时，需要考虑的是有尽可能小的换热面积下，有尽可能大的换热速率，以及较低的设备造价及施工费。
另外，在操作运行及维护清洗较方便的前提下考虑换热器的设计选型5 h3 A1 T, j3 G1、管壳式换热器是最常用的普通结构，它包括：固定管板式换热器、U型管壳式换热器、带膨胀节式换热器、浮头式换热器、分段式换热器、套管式换热器等。
,w7 x, o) E4 }: A固定管板式换热器具有结构简单、重量轻、造价低等优点；缺点就是由于热膨胀而引起管子拉弯。
U型管壳式换热器就是克服此缺点将管子作成“ U”型，- 端固定另一端活动，使得换热器不受膨胀的影响，结构较简单，重量轻，其缺点是不能机械清洗、管子不便拆换、单位容量及单位质量的传热量低，适用于温差大、管内流体介质比较干净的场合。
! B8 U- P% R7 p% @; d: |$ L H& | v带膨胀节式换热器可解决膨胀问题，用膨胀接头的结构，故适用温差大的流体和高压流体，因为可将接头拆下来进行清洗，所以可处理易结垢流体，而对低压气体则不适宜，但其缺点就是制造复杂。
+ | t1 S* iO N& ~. WO v7 g 浮头式管壳换热器，其浮头不与外壳相连，可自由伸缩，这样既解决了热膨胀的问题，也方便清洗，检修时可将管芯抽出即可。
* a. ZO k- ~7 H& H 对于固定管板、列管、套管式换热器每一外壳容积为1m3 时，其传热面积约为30〜40m3。
对U型管壳式换热器、浮头式换热器每一外壳容积为1m3时，其传热面积为70m2左右。
)P9 T; a) J9 D- D" H: Y2、板式换热器，由于板式换热器的传热面上可以压出凹凸形排液槽，在较3000 低的雷诺数条件下既可出现紊流状态，故换热系数较高，一般可达5000Kcal/m2.h. C,与同样流速下的管壳式换热器相比，此值约为管壳式换热器的传热系数的3〜5倍，虽然，这时板式换热器的阻力会大一些，如在同样耗功的条件下相比，则板式换热器的放热系数比管壳式的高一倍左右。
换热器的操作型计算.ppt
T1 T2
t1 t2
KA
exp
qm
2c
p
2
qm 2c p 2 qm1c p1
1
l 若热流体为蒸汽冷凝，则
Wr=qm2Cp2(t2-t1)
T T
t1 t2
exp
KA qm 2c p
2
例：已知：内管192mm， T1=90C，T2=50C，
qm 2 ' qm2
Q' K' tm' Q K tm
可能有
K' Q' KQ
，则tm’的情况。
调节的极限：
（ １ ） 原 工 况 T2-t1 很 小 ， tmT2-t1，qm2’t２’
但T２’受平衡影响几乎不变，Q’ Q
(2)原工况，qm2 极大如图示，
t1t2，
Q tm
Q
222.22
L
1.6m
d2Ktm 3.14 0.019 77.72 30
(2)1=1
d2 d2'
1.8
100
15
1.8
20
59.58
ห้องสมุดไป่ตู้
W/m2C
1 1 d2' 1 1 25 1 0.021
qm1c p1
K↑
Q↑
Q' K ' Atm ' Q KAtm
①若１２，K１,K’K,tm ②若21，K2, qm2’2 K明显，
K ' qm2 ' 0.8 K qm2
Q' Q
列管式换热器结构设计PPT文档共80页
第三章 列管换热器结构设计
2、纵向隔板 在壳侧介质流量较小的情况下，在壳程内安装一
平行于传热管的纵向隔板。如图4-2
防止短路的方式： 如图4-3所示： (a)为隔板直接与筒体内壁焊接，但必须考虑
到焊接的可能性； （b）纵向隔板插入导向槽中； (c)、(d)分别是单双向条形密封，防止间隙短
三、管箱
一、传热管与管板的连接
造成连接处破坏的原因主要有： （1）高温下应力松弛而失效 （2）间隙腐蚀破坏 （3）疲劳破坏 （4）由于热补偿不好引起的破坏
（1）防冲板的用途及其设置条件 用途： 为了防止壳程物料进口流体对换热管表面的直接冲刷， 引起侵蚀及振动。
设置条件： 对有腐蚀或磨蚀的气体和蒸汽应设置防冲板。 对于流体物料，当其值超过下列值，设置防冲板。 ① 非腐蚀、非磨蚀的单相流体ρv2>2230kg/m.s2 ② 其他流体、包括沸点下的流体，其中
（2）接管法兰螺栓通孔不应和壳程主轴中心线相重 合。
6、排气、排液管 排液的换热器应在壳程的最高，最低点，分别设置
排气、排液接管 排气、排液接管的端部必须与壳体或管结构箱壳体
内壁平齐 其结构如图:
六、管板的结构尺寸
第二节 列管式换热器机械结构设计 一、传热管与管板的连接 二、管板与壳体及管箱的连接
能提供高度的湍动和良好的传热，主要几何参数是 切口尺寸h和挡板间距B.
在上述原则下确定的尺寸不是绝对的，应考虑制造、安 装及实际情况进行圆整及调节为适用于工程上尺寸。 1、切口高度h按20%（或25%）Di确定后还考虑折流板制造 中，可能产生的管口变形。 2、间距B=（1/5～1）Di之间确定、从最小50mm起按50mm， 100mm，200mm，300mm，450mm，600mm圆整。
列管式换热器的设计与选用PPT共21页
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
列管式换热器的设计与选用
26、机遇对பைடு நூலகம்有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。