管壳式换热器的设计及选型指导
管壳式换热器设计要领
管壳式换热器设计要领1.结构设计：管壳式换热器由壳体、管束、管板、管头盖板等部分组成。
在设计中，需考虑到换热器的耐压性能、换热面积、流体分布等因素。
换热器的结构应具有良好的刚性和密封性能，以确保设备的可靠运行。
2.材料选择：换热器的材料选择直接影响其性能和使用寿命。
一般来说，壳体、管束等部分可选用碳钢、不锈钢、铜合金等材料，而密封件宜选择耐高温、耐腐蚀的材料。
在实际应用中，还需要根据工艺要求和介质特性选择合适的材料。
3.传热计算：换热器的传热计算是设计的重要环节之一、传热计算需要确定换热器的传热系数、摩擦阻力、压降等参数。
传热系数的计算可采用经验公式或传热实验数据进行估算。
同时，需考虑换热介质的性质、流体状态和流速等因素。
4.流动特性：换热器的流动特性对传热效果和设备性能有重要影响。
合理设计的管束结构和流体分布能有效提高传热效果。
同时，应考虑流体在管束间和壳内的流动方式，如单相流、两相流、多相流等。
对于热敏介质，还需注意避免结垢、热点等问题。
5.安全性和维修性：管壳式换热器在使用过程中要保证安全性和维修性。
在设计中要考虑到设备的容易维修、更换部件的便利性，以及防止泄漏、爆炸等安全事故的发生。
合理的结构设计和材料选择可以提高设备的可靠性和安全性。
6.经济性：在设计过程中要全面考虑成本和效益，追求经济性指标。
应根据具体的工艺要求和使用情况，合理选择换热器的型号、大小和材料。
在满足工艺条件的前提下，尽量降低投资成本和运行成本，提高设备的经济效益。
综上所述，管壳式换热器的设计要领主要包括结构设计、材料选择、传热计算、流动特性、安全性和维修性、经济性等方面。
合理的设计能够保证设备的正常运行和高效换热，同时提高设备的安全性和经济性。
在具体的设计中应根据实际情况进行优化和改进，以满足特定工艺要求和使用要求。
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。
管壳式换热器设计内容选型
管壳式换热器设计内容选型1.热负荷计算：首先需要确定换热器需要处理的热负荷，即需要传递的热量。
这可以通过分析工艺流程和温度要求来确定。
2.流体选择：根据热负荷计算结果，选择合适的流体作为热源和冷却剂。
常见的流体包括水、空气、油等。
3.材料选择：根据流体的性质和工作条件，选择合适的材料用于制造换热器。
常见的材料包括不锈钢、碳钢、铜等。
4.管子和壳体的设计：确定管子和壳体的尺寸和布局，以最大程度地增加传热面积，并确保流体在换热过程中能够充分接触。
通常，换热面积越大，传热效果越好。
5.流体流量计算：根据热负荷和流体性质，计算出换热器的流体流量。
流体流量的选择需要考虑热负荷和流体压降之间的平衡。
6.管子和壳体的布局：根据工艺要求和空间限制，确定管子和壳体的布局。
在设计过程中，需要考虑流体的流动路径，以确保换热器的效率和可靠性。
7.管束和管板的设计：根据流体的特点，确定管束和管板的形式和结构。
管束和管板的设计主要是为了增加流体的混合，从而提高传热效果。
8.密封设计：保证换热器的密封性能，防止流体泄漏。
密封设计需要考虑材料的选择和密封结构的设计。
9.清洗和维护：确保换热器易于清洗和维护，以保持其良好的运行状态。
清洗和维护的设计需要考虑换热器的结构和布局。
总之，管壳式换热器的设计内容包括热负荷计算、流体选择、材料选择、管子和壳体的设计、流体流量计算、管子和壳体的布局、管束和管板的设计、密封设计以及清洗和维护等方面。
正确的设计和选型能够提高换热器的效率和可靠性，降低能源消耗和维护成本。
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。
化工原理课程设计之管壳式换热器选型
化工原理课程设计之管壳式换热器选型管壳式换热器是化工行业中一种常见的设备，用于进行热能转移。
在化工原理课程设计中，学生需要进行管壳式换热器的选型，以达到最佳的热能转移效果，同时保证安全和经济性。
本文将探讨化工原理课程设计之管壳式换热器选型。
一、管壳式换热器的原理和结构管壳式换热器是一种常见的热交换器，由壳体、管束、管板、导流板、管箱、堵头等部分组成。
壳体与管束之间形成机械密封，壳体内外分别为热源侧和冷却侧。
当热源流经壳体内部，热量会通过管壁传递到管子内部的冷却液；当冷却液流经壳体的外部，管子内部的冷却液会释放热量，从而实现热能的转移。
管壳式换热器具有传热效率高、适用范围广、耐腐蚀性好等优点。
二、管壳式换热器的选型方法选择合适的管壳式换热器是化工原理课程设计的关键，以下是一些选择管壳式换热器的要点。
1.计算热量传递量在选型时，需要计算出热量传递量，以此来进行匹配。
热负荷是指单位时间内传递的热量，通常以热量流通的单位时间的百分比表示。
2.计算传热系数传热系数是指达到热量传递所需的热传导度、传热表面积、传热温度差、传热介质之间热传导特性等因素综合影响下的综合因素。
在选型时，需要计算出传热系数，以此来判断热量传递的效果。
传热系数越高，则热量传递效果越好。
3.计算换热面积在计算传热系数和热量传递量的基础上，可以计算出所需的换热面积。
换热面积要考虑到热传载体的流量、热传载体的温度差、传热介质之间的传热系数等因素。
4.考虑设备材质、耐压、操作温度等因素在选型时，还需要考虑设备材质、耐压和操作温度等因素。
这些因素在不同的工艺流程中都有可能影响热能转移的效果。
在选择管壳式换热器的时候，需要根据具体的工艺流程来判断哪些因素是需要考虑的。
三、工程实践应用在工程实践中，化工原理课程设计之管壳式换热器选型是非常重要的。
适当的设计可以提高生产效率和质量、减少能源消耗和资源浪费，从而实现经济效益和社会效益的双赢。
在实际操作中，我们可以根据具体的工艺流程，选择合适的管壳式换热器，进行换热的工作。
管壳式换热器设计内容选型
7
二、衡量标准
1.先进性 传热效率高，流体阻力小，材料省 2.合理性 可制造加工，成本可接受 3.可靠性 满足操作条件 ，强度足够，保证使用寿命
8
三、不同目的的换热器 冷却器（cooler） 冷凝器（condenser） 加热器（一般不发生相变）（heater） 蒸发器（发生相变）（evaporator） 再沸器（reboiler）
52
1
2
1 2 1 2 3 4 1 4
4
2 3 1 2 4 3 2 5 1 6 3 4
6
2 1 3 4 6 5
五、管板与壳体的连接结构 （一）不可拆的焊接式 固定管板式换热器管板与壳体的连接 兼做法兰 不兼做法兰
53
图7-23 -01 兼作法兰时管板与壳体的连接结构
54
图7-23 -02 兼作法兰时管板与壳体的连接结构
11
3、间壁式
重点
——又称表面式换热器
利用间壁（固体壁面）进行热交换。 冷热两种流体隔开，互不接触，热量
由热流体通过间壁传递给冷流体。
应用最为广泛，形式多种多样，
如管壳式换热器、板式换热器等
12
对于间壁式换热器，按间壁形状进一步分为 排管、蛇管、套管 (1)管式 (2)紧凑式 螺旋板式、板式、板 翅、伞板等 重点
48
表7-1 常用换热管中心距/mm
换热管外径do
12
14
19
25
32
38
45
57
换热管中心距
16
19
25
32
40
48
57
72
最外层换热管中心至壳体内表面的距离不应小于 [(换热管外径的一半)＋10mm]。
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。
管壳式换热器的设计
管壳式换热器的设计
1.传热面积的计算：传热面积决定了热交换效果的好坏，计算传热面
积是设计的第一步。
传热面积的大小受到工艺需求、流体特性和设备尺寸
等因素的影响。
2.流体流速的选择：流体流速对传热效率有重要影响。
流速不宜过大，以免增加流体阻力和泵耗能，但也不宜过小，以免影响传热效果。
需要通
过经验和实验确定合适的流速范围。
3.换热器的参数选择：根据工艺要求和流体性质选择合适的管壳式换
热器参数，如管子和外壳的材料、厚度和长度等。
一般情况下，不同材料
的换热器对不同的流体具有不同的传热效果和抗腐蚀能力。
4.温度和压力的控制：管壳式换热器工作时，内外两种流体通常以不
同的温度和压力运行，因此需要采取相应的措施确保换热器的安全性能。
这包括选择合适的密封材料、加装安全阀和温控装置等。
5.清洗和维护的考虑：管壳式换热器在长期使用过程中会有积垢和堵
塞的问题，因此需要预留清洗口和维护通道，并定期进行清洗和维护工作，以保证换热器的正常运行。
总之，管壳式换热器的设计需要综合考虑传热效率、流体性质、工艺
要求和设备安全性能等因素，确保换热效果良好、运行安全可靠。
通过合
理的设计和选择，可以使管壳式换热器发挥最佳的效果，实现节能降耗的
目的。
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。
管壳式换热器设计书
管壳式换热器设计书一、 工艺设计1、选择合适的换热器 1.1 确定物性参数有机液的定性温度： 5023070=+=m T ℃ 水的定性温度： 5.3224025=+=m t ℃1.2 计算热负荷Q 和水h m 由热量衡算KWkg kj h kg T T c m p h 667.753360030-70)/(261.2/30000)(Q 211=⨯⋅⨯=-=℃）℃（℃［2］s kg t t c m p h /037.12)2540(174.4667.753)(Q 122=-⨯=-=水1.3 计算温差m t ∆和估计传热系数估K逆流时，C t ︒=-=∆3040701 C t ︒=-=∆525302C t t t t t m ︒=-=∆∆∆-∆=∆953.13530ln 530ln 2121逆 而 33.0257025401112=--=--=t T t t P67.2254030701221=--=--=t t T T R由《化工原理》上册153P 页查图5－19(a)可得:82.0=ϕ ,管程数 Np=6所以Ct t m m ο44.11953.1382.0=⨯=∆=∆，ϕ又因为0.82>8.0，故可选用单壳程的列管换热器。
根据管程走有机液，壳程走水，且逆流，总传热系数K 的围是290～870W/(2m ·oC ）［4］现暂取：C W/m 5002︒⋅=K1.4 估算换热面积223m m 76.13144.11/50010667.753t K Q A =⨯⋅⨯=∆=℃℃逆估m W ［5]化原P154（5-23）1.5 试算和初选换热器的规格又因为有机液走管程且初选mm .219⨯Φ，所以设 sm u i /55.0=［6]由 i i in d u V 24π= V=Ms/p=31.58 可求得单管程的管子根数：913600015.014.3/55.04/58.314232=⨯⨯⨯⨯==h m h m d u Vn ii i π m n d A L i i 27.2491019.014.376.1310=⨯⨯==π估所以 546916=⨯=⨯=i p n N n据此初选固定管板式换热器规格尺寸为：壳径D=a （b-1）+2L 有化工设备机械基础P208表7-4可知，b=25，由表7-5可取a=25mm 所以 D=25*（25-1）+2*4.5=609mm 圆整后为700mm2、核算总传热系数2.1 计算管程给热系数i α222016.04150.0914m d n A ii i =⨯⨯=⨯⨯=ππs m h m A V u i s i 55.0016.03600/58.313=⨯==（与假设相一致 合适）化原P5（1-13）()湍流431006.110742.095055.0015.0Re ⨯=⨯⨯⨯==-μρi i i u d ［7]化原p16(1-26)75.9172.010742.010261.2Pr 33=⨯⨯⨯==-λμp i C ［8]所以()()C m W d i ii ο⋅=⨯⨯⨯⨯==23.08.043.08.0/184.86775.9)1006.1(015.0172.0023.0(Pr Re 023.0有机液被冷却）λα［9]2.2 计算壳程对流传热系数0α换热器中心附近管排中流体流通截面积为：()()2045.0019.0257.02.0md n D h S o c =⨯-⨯=-=［10]式中 --h 折流挡板间距，取200mm ；t=25mm因为是正三角形排列，所以 261.1≈≈n n c 因为 s kg m h /037.12=水 所以s m A V u s /27.0045.0825.994037.1200=⨯==由正三角形排列得：m d d t d e 017.0019.014.3)019.0414.3025.023(4)423(4220202=⨯⨯-⨯⨯=-=ππ［11]76.597610764.0825.99427.0017.0Re 300=⨯⨯⨯==-μρu d e 因为 0Re 在3102⨯～6102⨯围，故可用下式计算0α［12]()()μλαΦ⨯=31055.000Pr Re 36.0ed13.5622.010764.010174.4Pr 330=⨯⨯⨯==-λμp C壳程中水被冷却，取 95.0=Φμ，所以08.257795.0)13.5()76.5976(017.0622.036.03155.00=⨯⨯⨯=α()C m W ο⋅2/2.3 确定污垢热阻管、外侧污垢热阻分别取为：（水）有机液体），W C m R W C m R so si /00021.0(/00018.022οο⋅=⋅=［13]2.4 总传热系数0K因为管程走有机物，管子材料选用20R ，取其导热系数为/5.16W w =λ(m ·o C)，总传热系数0K 为：()Cm W d d d d R R K ii i siso ο⋅=⨯+⨯⨯+⨯+=+++=--2440000/79.43515184.867191519101.2108.108.25771111αα［14]化原p145(5-11c)23017.15144.1179.43510667.753m t K Q A m =⨯⨯=∆⨯=1.115.176.13117.15122〉==m m A A估，所以合理 由前面计算可知，选用该型号换热器时，要求过程的总传热系数为()C m W ο⋅2/500，在传热任务所规定的流动条件下，计算出的0K 为()C m W ο⋅2/79.435，其安全系数为： %7.1410079.43579.435500=⨯-故所选择的换热器是合适的。
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。
管壳式换热器选用和设计
在选用和设计管壳式换热器时必须考虑以下问题：（1）冷、热流体流动通道的选择在管壳式换热器内，冷、热流体流动通道可根据以下原则进行选择。
①不洁净和易结垢的流体宜在管程，因管内清洗方便。
②腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀；③压强高的流体宜在管内，以免壳体承受压力；④饱和蒸气宜走壳程，因饱和蒸汽比较清净，给热系数与流速无关而且冷凝液容易排出；⑤被冷却的流体宜走壳程，便于散热；⑥若两流体温差较大，对于刚性结构的换热器，宜将给热系数大的流体通入壳程，以减小热应力；⑦流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜，因在壳程Re＜100即可达到湍流。
但这不是绝对的，如流动阻力损失允许，将这种流体通入管内并采用多管程结构，反而能得到更高的给热系数。
（2）流动方式的选择除逆流和并流之外，在管壳式换热器中冷、热流体还可作各种多管程多壳程的复杂流动。
当流量一定时，管程数或壳程数越多，给热系数越大，对传热过程有利。
但是，采用多管程或多壳程必导致流体阻力损失即输送流体的动力费用增加。
因此，在决定换热器的程数时，需权衡传热和流体输送两方面的得失。
（3）换热管规格和排列的选择换热管直径越小，换热器单位容积的传热面积越大。
因此，对于洁净的流体管径可取得小些。
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，我国实行的系列标准规定采用φ25mm×2.5mm的管子，管中心距为32mm和φ19×2mm的管子，管中心距为25mm两种规格，对一般流体是适应的。
管长的选择是以清洗方便和合理使用为准。
我国生产的钢管长多为6m、9m，故系列标准中管长有1.5m、2m、3m、4.5m、6m和9m 六种，其中以3m和6m更为普通。
管子的排列方式有等边三角形和正方形两种。
与正方形相比，等边三角形排列比较紧凑，管外流体湍流程度高，给热系数大。
正方形排列虽比较松散，给热效果比较差，但管外清洗方便，对易结垢流体更为适用。
苯甲苯精馏塔管壳式换热器选择和设计
苯甲苯精馏塔管壳式换热器选择和设计
苯甲苯精馏塔管壳式换热器的选择和设计需要考虑以下因素：
1. 材料选择：由于苯和甲苯是有机溶剂，在操作温度和压力下具有一定的腐蚀性，因此需要选择耐腐蚀的材料，如不锈钢或钛合金。
2. 效能要求：根据换热器所需的热效率，可以选择不同类型的管壳式换热器，如单管程或多管程。
单管程换热器适用于热交换量较小的情况，而多管程换热器适用于热交换量较大的情况。
3. 流体流速：根据苯甲苯精馏塔中的流体流速，选择合适的换热器，以确保足够的传热面积和合理的压降。
4. 温度和压力：根据苯甲苯精馏塔中的操作温度和压力，选择合适的换热器，以确保换热器能够承受工作条件下的温度和压力。
5. 清洁和维护：选择易于清洁和维护的换热器，以确保换热器的长期稳定运行。
在设计苯甲苯精馏塔管壳式换热器时，需要考虑以下要点：
1. 确定热负荷：根据苯甲苯精馏塔的操作条件和物料流量，计算出需要传热的热负荷。
2. 计算传热面积：根据热负荷和传热系数，计算出所需的传热
面积。
3. 管子和壳体的尺寸：根据操作条件和流体流速，选择适当的管子和壳体尺寸，以确保充分的流体冷却和热交换。
4. 流体分布：设计合适的流体分布装置，以确保流体在管子和壳体间均匀分布，提高换热效果。
5. 损失和压降：计算和考虑换热器中的压降和能量损失，以确保系统的稳定运行。
6. 安全性考虑：考虑换热器的安全性，如压力容器的设计和安全阀的设置。
总而言之，苯甲苯精馏塔管壳式换热器的选择和设计需要综合考虑操作条件、材料选择、效能要求、流体流速、清洁和维护等因素，以实现稳定和高效的热交换。
管壳式换热器的设计
管壳式换热器的设计1. 管壳式换热器概述管壳式换热器是一种常见且广泛应用于工业领域的换热设备。
它主要由壳体、热交换管束、管板、进出口管道和支撑结构等组成。
通过壳体内外流体的传热和传质，实现不同流体之间的能量交换。
管壳式换热器的设计对于提高传热效率、减少能源消耗、降低设备运行成本具有重要意义。
在设计过程中，需要考虑多个因素，包括选择合适的换热管材料、确定合适的管束结构、优化流道布局等。
2. 管壳式换热器设计步骤2.1 确定操作参数在进行管壳式换热器设计前，首先需要明确操作参数，包括流体的流量、温度、压力等。
这些参数的确定对于选择合适的换热器尺寸和换热面积至关重要。
2.2 选择合适的换热管材料在进行换热器设计时，需要根据流体的特性选择合适的换热管材料。
常见的换热管材料包括碳钢、不锈钢、铜合金等。
根据流体的性质、温度和压力等因素，选择耐腐蚀、导热性好的管材。
2.3 确定管束结构管束结构的设计直接影响到换热器的传热效率和压降。
通常有多种不同的管束结构可供选择，如固定管板式、浮动管板式和U型管式等。
根据具体需求和操作参数，选择合适的管束结构。
2.4 流道布局优化流道布局对于管壳式换热器的性能至关重要。
良好的流道布局可以提高流体的流动速度，增加传热面积，从而提高换热效率。
通过合理的流道设计，可以减小压力损失，降低能源消耗。
2.5 确定热交换面积根据操作参数和所选的管束结构，计算出所需的热交换面积。
通常使用LMTD （Log Mean Temperature Difference）法进行计算。
2.6 设计壳体结构和管道连接根据热交换需求和操作参数，设计合适的壳体结构和管道连接。
壳体结构应具有良好的强度和刚度，同时要考虑便于清洁和维修的因素。
3. 管壳式换热器设计的优化方法3.1 流体动力学模拟利用流体动力学模拟软件对管壳式换热器的流动状态进行模拟和分析，以优化流体的流动路径和流速分布，提高传热效率。
3.2 换热管材料优化选择通过对不同换热管材料的性能进行评估和比较，选择性能更好的材料，以提高换热效率和延长换热器的使用寿命。
管壳式换热器的设计和选型
管壳式换热器的设计和选型(R# f( Q/ ?2 |2 |/ R7 O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。
& [* M u( r7 K5——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 1-0.6-110 - G! [3 t9 x- d2 rG——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。
/ V% C+ a# ~+ X4 c$ X2 e(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0 b7 x# K/〜-N/ M9R1 Y v4 R- h5 q⑥有毒易污染的流体宜走管程，以减少泄漏量。
：d0 Z' r%叶/ V8 V⑦流量小或粘度大的流体宜走壳程，因流体在有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，以提高传热系数。
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a大的流体接近，以减小管壁与壳壁的温差，减小温差应力。
以上讨论的原则并不是绝对的，对具体的流体来说，上述原则可能是相互矛盾的。
因此，在选择流体的流径时，必须根据具体的情况，抓住主要矛盾进行确定。
（2）流体流速的选择流体流速的选择涉及到传热系数、流动阻力及换热器结构等方面。