管壳式换热器设计注意事项

（3）几何参数选择
HEAT EXCHANGER NOMENCLATURE USED BY HTFS
➢1 ➢2 ➢3 ➢4 ➢5 ➢6 ➢7 ➢8 ➢9 ➢ 10 ➢ 11
：FRONT END HEAD ：REAR END HEAD（RETURN HEAD） ：TUBE PLATE（TUBE SHEET） ：SINGLE SEGMENTAL BAFFLE（HORIZONTAL） ：SINGLE SEGMENTAL BAFFLE（VERTICAL） ：DOUBLE SEGMENTAL BAFFLE ：LONGITUDINAL BAFFLE ：PASS PARTITION PLATE ：SEALING STRIP ：BAFFLE PITCH ：BAFFLE CUT（%SHELL DIAMETER）
相关项说明
—— Side for Hot Stream
流体流经管程或壳程的选择，应根据流体的性质，从有 利于传热、耐用、减轻设备重量、减少污垢、降低压力损 失及便于清扫等方面考虑。 l 温度——高温流体、要求特殊材料者走管内，以节省材 料，及便于保温；有时为了便于高温流体的散热，也可使 高温流体走壳程，但为了保证操作人员的安全，需设置保 温层。 l 压力——较高压力的流体走管程，可减少壳体厚度。 l 粘度——高粘度流体走壳程，容易进行湍流，扰动程度 增大，以提高传热系数。 l 腐蚀性及毒性——腐蚀性流体走管内，以节省耐腐蚀材 料用量；毒性物料走管内，可减少泄露机会。 l 清洁性——较脏和易结垢的流体应走管程，以便于清洗 。如必须走壳程，则应采用正方形排列，并采用可拆式（ 浮头式、填料函式、U型管式）换热器。
l 当壳程传热膜系数为控制因素时，板距宜小；最小的折 流板间距为壳体直径的1/3~1/2，且不应小于50mm。
l 为了使流动方向垂直于管束，板间距应不大于壳径；由 于折流板有支撑管子的作用，所以，钢管无支撑板的最大 折流板间距为171d00.74(d0为管外径，单位为mm)。 l 如果必须增大折流板间距，就应另设支撑板。若管材是 铜、铝或者它们的合金材料时，无支撑的最大间距应为150 d00.74。
——Baffle Cut 弓型切口高度占直径之比。
l 无相变时一般为20 ~25%，对冷凝或蒸发可达45%。 l 实际上在相同的压力降下，圆缺高度为20%的折流板将 获得最好的传热效率。
——Baffle Pitch
折流板的间距影响到壳程流体的流向和流速，从而影 响到传热效率。
l 折流板之间的距离一般为壳径的0.3~1பைடு நூலகம்。
设计。 核算（CHECKING）——核算已知的换热器是
否达到所规定的热负荷，计算结果为实际面积与所 需面积之比。
模拟计算（SIMULATION）——按用户规定的 两侧物流入口条件，计算出口条件，计算结果为实 际热负荷与所需热负荷之比。
核算和模拟计算的主要区别在于前者出入口条件
为已知，而后者出口条件是计算出来的。有时将这 两种方式都叫做性能计算方式。
➢ 无论是设计计算还是校核计算，所需的数据包括结构 数据、工艺数据和物性数据三大类。
TASC程序使用
（1） 用途 TASC程序可用于管壳式换热器的设计、
物性核算或模拟计算。热流体可以为单 相流也可以为冷凝流，冷流体可以为单 相流也可以为沸腾流；两流体可以流经 露点和/或泡点。
（2）计算选择 程序有三种供选择的计算方式： 设计（DESIGN）——按费用最佳或面积最小
——Tube Length
l 列管式换热器长径比，以6~10最为常见。
l 无相变换热时，管子较长则传热系数也增加。
l 在相同的传热面积情况下，采用长管则流动截面积小， 流速大，管程数小，从而可减少流体在换热器中的回弯次 数，因而压力降也较小。
管子在管板上的排列型式主要有正方形排列（90°） 和三角形排列（30°）两种型式。
l 三角形排列有利于壳程流体达到湍流且排管数也多。
l 正方形排列有利于壳程的清洗。
l 为了弥补各自的缺点，就产生了转过一定角度的正方 形排列（45°）和留有清洗通道的三角形排列（60°）。
——Normal/Full Bundle
——Tubes in Window
当换热器流量很大时，为了得到较好的错流和避免流体诱 发振动，常常取掉缺口处的管子。
——Baffle Type
大多数折流板的效用是提高流速、改变流动方向以提高 壳程传热膜系数，并支撑管子防止振动。
l 弓型折流板由于能引导流体以垂直方向错流管束，有利 于湍动和传热，应用得最为广泛。一般选用单弓型板。
管径愈小的换热器愈紧凑、愈便宜，且可以获得较 好的传热膜系数与阻力系数的比值。
l 管径愈小的换热器的压降将愈大，在满足允许压力降 的情况下，一般推荐选用φ19mm的管子。
l 对于易结垢的流体，为方便清洗，采用外径为φ25mm 的管子。
l 对于有气-液两相流的工艺流体，有时选用较大的管径。
——Tube Pattern (30°,45°,60°,90°)
——Baffle Cut Orientation
l 横缺形折流板（horizontal）适用于无相变的对流传热， 防止壳程流体平行于管束流动，减少壳程底部液体的沉积。
l 在壳程进行冷凝或蒸发操作时，一般采用竖缺形折流
板（vertical），以便于流出冷凝液和分离沸腾蒸汽。
——Tube Outside Diameter
l 当壳程压降为控制因素时，可采用双弓型板。
l 当壳程进行蒸发、冷凝操作时或者管程传热膜系数很低 时，壳程折流板的效果就不很明显，主要起支承作用，有时 可以不要折流板。
l 折流杆结构可使流体穿过折流杆与换热管之间的缝隙， 这种换热器要求流量大，其压力降小，且传热效果好，可用 于无相变和有相变的场合。
换热器的工艺设计计算有两种类型，即设计计算和校 核计算，包括计算换热面积和选型两个方面。
➢ 设计计算的目的是根据给定的工作条件及热负荷，选 择一种适当的换热器类型，确定所需的换热面积，进而确 定换热器的具体尺寸。
➢ 校核计算的目的则是对已有的换热器，校核它是否满 足预定的换热要求，这是属于换热器的性能计算问题。