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列管式换热器的设计步棸

1.试算并初选设备规格

(1）确定流体在换热器中的流动途径。

(2）根据传热任务计算热负荷Q。

(3）确定流体在换热器两端的温度，选择列管式换热器的型式；计算

定性温度，并确定在定性温度下流体的性质。

(4）计算平均温度差，并根据温度校正系数不应小于0.8的原则，决

定壳程数。

(5）依据总传热系数的经验值范围，或按生产实际情况，选定总传热

系数K值。

(6）由总传热速率方程Q=KS△tm，初步算出传热面积S，并确定换

热器的基本尺寸（如d、L、n及管子在管板上的排列等），或按系

列标准选择设备规格。

2.计算管、壳程压强降

根据初定的设备规格，计算管、壳程流体的流速和压强降。检查

计算结果是否合理或满足工艺要求。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，或选择另一规格的设备，重新计算

压强降直至满足要求为止。

3.核算总传热系数

计算管、壳程对流传热系数ai和ao,确定污垢热阻Rsi和Rso，

再计算总传热系数K，比较K的初始值和计算值，若K/K=1.15~1.25，

则初选的设备合适。否则需另设K值，重复以上计算步骤。

通常，进行换热器的选择或设计时，应在满足传热要求的前提下，

再考虑其他各项的问题。它们之间往往是互相矛盾的。例如，若设计

的换热器的总传热系数较大，将导致流体通过换热器的压强降（阻力）

增大，相应地增加了动力费用；若增加换器的表面积，可能使总传热

系数和压强降低，但却又要受到安装换热器所能允许的尺寸的限制，

且换热器的造价也提高了。此外，其它因素（如加热和冷却介质的用

量，换热器的检修和操作）也不可忽视。设计者应综合分析考虑上述

诸因素，给予判断，以便作出一个适宜的设计。

4、换热器的计算

1.给定的条件

(1）热流体的入口温度t1、出口温度、出口温度

(2）冷流体的入口温度t2、出口温度、出口温度

2.流体流径的选择

哪一种流体流经换热器的管程,哪一种种流体流经壳程,下列各点

可供选择时参考(以固定管板式换热器为为例)

(1)不洁净和易结垢的流体宜走管内,以便于清洗管子。

(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。

(4)饱和蒸气宜走管间,以便于及时排除冷凝液,且蒸气较洁净,冷凝

传热系数与流速关系不大。

(5)被冷却的流体宜走管间,可利用外売向外散热,以增强冷却效果。

(6)需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内,因管程流

通面积常小于売程,且可采用多管程以增大流速。

(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(Re100)下即

可达到湍流,以提高对流传热系数。

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,例如首先考虑流体的压强、防腐蚀及清洗等要求,然后再校

核对流传热系数和压强降,以便作出较恰当的选择。

3.流体流速的选择

增加流体在换热器中的流速,将加大对流传热系数,减少污垢在管

子表面上沉积的可能性,即降低了污垢热阻,使总传热系数增大,从而

可减小换热器的传热面积。但是流速增加,又使流体阻力增大,动力消

耗就增多。所以适宜的流速要通过经济衡算才能定出。

此外,在选择流速时,还需考虑结构上的要求。例如,选择高的流速,

使管子的数目减少,对一定的传热面积,不得不采用较长的管子或增

加程数。管子太长不易清洗,且一般管长都有一定的标准:单程变为多

程使平均温度差下降。这些也是选择流速时应予考虑的问题。

4.流体两端温度的确定

若换热器中冷、热流体的温度都由工艺条件所规定,就不存在确定

流体两端温度的问题。若其中一个流体仅已知进口温度,则出口温度

应由设计者来确定。例如用冷水冷却某热流体,冷水的进口温度可以

根据当地的气温条件作出估计,而换热器出口的冷水温度,便需要根

据经济衡算来决定。为了节省水量,可使水的出口温度提高些,但传热

面积就需要加大;为了减小传热面积,则要增加水量。两者是相互矛盾

的。一般来说,设