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管壳式换热器的设计摘要：本文从管径、管程数和折流板等换热器的结构和流体参数方面介绍了管壳式换热器的设计。
关键词：管壳式换热器设计Design of Shell & Tube Heat ExchangerAbstract：This article introduces design of tube and shell heat exchanger from the aspects of structure such as the pipe diameter, the number of passes and baffle of heat exchanger and fluid parametersKey words：shell& tube; heat exchanger;design前言能源是当前人类面临的重要问题之一,能源开发及转换利用已成为各国的重要课题,而换热器是能源利用过程中必不可少的设备,几乎一切工业领域都要使用。
近几年由于新技术发展和新能源开发利用,各种类型的换热器越来越受到工业界的重视,而换热器又是节能措施中较为关键的设备,因此,无论是从工业的发展,还是从能源的有效利用,换热器的合理设计和选型都具有非常重要的意义[1]。
管壳式换热器一般有三种结构型式: 固定管板式、浮头式和U 形管式。
由于换热器的使用场合、使用目的、换热介质物性等因素的不同, 决定了管壳式换热器的结构型式。
管壳式换热器设计参数有：（1）热负荷及流量大小；（2）流体的性质；（3）温度、压力及允许压降的范围；（4）对清洗、维修的要求；（5）设备结构、材料、尺寸及重量；（6）价格、使用安全性和寿命。
对换热器进行设计时主要考虑以上六个方面。
1.管壳式换热器结构的设计1.1换热器管形的设计管子外形有光管、螺纹管。
相同条件下, 采用螺纹管管束比光管管束能增加换热面积2 倍左右。
同时, 由于螺纹管的螺纹结构能有效破坏流体边界层, 有效提高了换热器的传热能力。
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。
换热器设计手册摘要，本文将介绍换热器的设计原理、分类、选型、安装和维护等内容，旨在帮助工程师和设计师更好地理解和应用换热器，提高换热器的设计和运行效率。
第一章换热器的基本原理。
换热器是一种用于传递热量的设备，其基本原理是利用热传导和对流传热的方式，将热量从一个流体传递到另一个流体。
换热器通常由管束、壳体、传热介质和支撑结构等部分组成。
在换热器中，热量的传递主要通过换热面积、传热系数和温度差来实现。
第二章换热器的分类。
根据换热方式的不同，换热器可以分为接触式换热器和间接式换热器。
接触式换热器是指传热介质直接接触的换热器，如冷却塔、冷凝器等；间接式换热器是指传热介质不直接接触的换热器，如管壳式换热器、板式换热器等。
根据换热器的结构形式，可以分为管式换热器、板式换热器、壳管式换热器、板壳式换热器等。
第三章换热器的选型。
在换热器的选型过程中，需要考虑流体的性质、流量、温度、压力、换热面积、传热系数、温差等因素。
根据实际工况和使用要求，选择合适的换热器类型和规格，以确保换热器的性能和可靠性。
第四章换热器的安装与调试。
换热器的安装与调试是确保其正常运行的关键环节。
在安装过程中，需要注意换热器的位置、支撑、固定、管道连接、密封等问题；在调试过程中，需要进行压力测试、泄漏检测、流量调节、温度控制等工作，以确保换热器的正常运行。
第五章换热器的维护与保养。
换热器的维护与保养是延长其使用寿命和保证其性能的重要手段。
定期对换热器进行清洗、检查、维修和更换，及时处理故障和问题，可以有效地保证换热器的正常运行。
结论。
换热器是化工、石油、电力、冶金、制药等行业常用的设备，其设计和运行对生产过程的效率和产品质量有着重要的影响。
通过本文的介绍，希望读者能够更好地理解和应用换热器，提高其设计和运行效率，为工程实践提供参考和指导。
换热器设计指南汇总
可读性强
1、介绍
热交换器是一种用于转移热能的装置，由两个或更多的流体之间的墙
壁分隔开来的管道组成。
一个流体从管道内流过，而另一个流体从管道外
进行热交换。
热交换器可以用来让两个不同的流体之间的温度接近，或者
用于传递、储存、恢复或利用热能。
设计热交换器非常复杂，有许多不同的变量要考虑，比如热导率、流量、温度、传热效率、动力学要求等等，要根据具体的应用考虑这些变量，并且满足应用要求。
本文是热交换器设计的指南，旨在概括热交换器的基本原理和设计考虑，为设计师提供一个指导手册，便于他们在实际工作中能尽可能的满足
应用要求。
2、基本原理
热交换器的基本原理是由两种不同流体，通过热交换器壁的层间传热
来实现的，其中一种流体热量，另一种流体接收热量。
传热模式可以是对
流传热或辐射传热，也可以是它们的组合。
热交换器的另一个关键考量是热损失，即热能从壁中散发出去。
热损
失可以减少系统效率，甚至影响热交换器的整体性能。
因此，在设计热交
换器时，应该考虑怎样最大程度减少热损失，提高热传导系数、减少温度
梯度、优化工作流体和传热特性等。
板式换热器选型设计原则及方法单板面积的选择一般板式换热器选择首先是按流速确定角孔直径，角孔处流速一般控制在6m/s，当板片角孔确定后，板片的系列就能确定了。
角孔直接一定的情况下，不同的制造商有不同板型，有的就一～种，有些较多。
我知道的有一公司，在100mm角孔直接下，有多达7种板片。
面积大小有3个规格，流道宽度有2个。
至于单片面积的大下，我的经验是在满足工艺要求的情况下，应从价格上考虑。
从单片面积的造价比，越大越便宜，但是整机价格得考虑框架的价格，所以而个应综合考虑。
单片面积小，框架价格低，但是板片单价高。
并且单片面积太下，处除了占地大，一般也难达到单流程的板片布置。
（2）板间流速的选取基本同意楼主的观点，一般0.2m/s是下限，但是上限0.8m/s好象稍低了。
不过这得看制造商的板片波纹。
（3）流程的确定补充楼主观点：板式换热器流程在工业上一般都布置成单流程，这样在检修时可不用拆处接管。
在卫生和食品上，多流程的应用较多。
因为换热器一般都比较小。
（4）流向的选取一般的板式换热器都是取纯逆流布置的。
可拆式板式换热器在换热站的应用情况加热载体为 1.1MPa、230℃的蒸汽；供暖载体为热水,供水温度为92℃,回水温度为70℃,供水压力为0.5MPa、回水压力为0.14MPa。
因原管壳式换热器设备陈旧,维修量大,并且蒸汽的消耗量有逐年递增的趋势。
于是在2006年大修期间,将原管壳式换热器改造成板式换热器。
1、板式换热器板式换热器(plateheatexchangers,简称PHE)是一种新型高效换热器。
其发明始于1872年,最初主要用于食品工业,后来逐渐扩大至造纸、医药、冶金、矿山、机械制造、电力、船舶、采暖及石油化工等其它工业领域。
目前世界较知名的板式换热器生产厂家有瑞典的Alfa-laval(阿法拉伐)、SWEP(舒瑞普)、德国的GEA公司、英国的APV、日本的Hisaka(日版制作所)等。
板式换热器由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成,由于其特殊结构,使得板式换热器具有以下优点。
列管式换热器的设计和选用（1）列管式换热器的设计和选用应考虑的问题◎冷、热流体流动通道的选择具体选择冷、热流体流动通道的选择在换热器中，哪一种流体流经管程，哪一种流经壳程，下列几点可作为选择的一般原则：a) 不洁净或易结垢的液体宜在管程，因管内清洗方便。
b) 腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀。
c) 压力高的流体宜在管内，以免壳体承受压力。
d) 饱和蒸汽宜走壳程，因饱和蒸汽比较清洁，表面传热系数与流速无关，而且冷凝液容易排出。
e) 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，将这类流体通入管内并采用多管程结构，亦可得到较高的表面传热系数。
f) 若两流体温差较大，对于刚性结构的换热器，宜将表面传热系数大的流体通入壳程，以减小热应力。
g) 需要被冷却物料一般选壳程，便于散热。
以上各点常常不可能同时满足，应抓住主要方面，例如首先从流体的压力、防腐蚀及清洗等要求来考虑，然后再从对阻力降低或其他要求予以校核选定。
◎流速的选择常用流速范围流速的选择流体在管程或壳程中的流速，不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。
因此选择适宜的流速是十分重要的。
根据经验，表4.7.1及表4.7.2列出一些工业上常用的流速范围，以供参考。
表4.7.1 列管换热器内常用的流速范围流体种类流速 m/s管程壳程一般液体宜结垢液体气体0.5～0.3>15～300.2～1.5>0.53～15表4.7.2 液体在列管换热器中流速（在钢管中）液体粘度最大流速 m/s>1500 1000～500 500～100 100～53 35～1>1 0.60.751.1 1.51.82.4◎流动方式的选择流动方式选择流动方式的选择除逆流和并流之外，在列管式换热器中冷、热流体还可以作各种多管程多壳程的复杂流动。
列管式换热器的选用与设计原则（五篇）第一篇：列管式换热器的选用与设计原则5.7.3 列管式换热器的选用与设计原则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。
热交换器的选型和设计指南 目 录 1 概述.......................................................................................................................................................1 2 换热器的分类及结构特点。...............................................................................................................1 3 换热器的类型选择...............................................................................................................................2 4 无相变物流换热器的选择.................................................................................................................11 5 冷凝器的选择.....................................................................................................................................13 6 蒸发器的选择.....................................................................................................................................14 7 换热器的合理压力降.........................................................................................................................17 8 工艺条件中温度的选用.....................................................................................................................18 9 管壳式换热器接管位置的选取.........................................................................................................19 10 结构参数的选取...............................................................................................................................19 11 管壳式换热器的设计要点...............................................................................................................23 12 空冷器的设计要点...........................................................................................................................32 13 空冷器设计基础数据.......................................................................................................................35 热交换器的选型和设计指南 Page 1 of 38
1 概述 本工作指南为工艺系统工程师提供换热器的选型原则和工艺参数的选取及计算方法。 2 换热器的分类及结构特点。 表 2－1 换热器的结构分类 固定管 板式 刚性结构：用于管壳温差较小的情况(一般≤50°C)，管间不能清洗 带膨胀节：有一定的温度补偿能力，壳程只能承受较低压力 浮头式 管内外均能承受高压，可用于高温高压场合 管壳式 U型管式 管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难
填料函式 外填料函：管间容易漏泄，不宜处理易挥发、易爆易燃及压力较高的介质 管 内填料函：密封性能差，只能用于压差较小的场合 式 釜式 壳体上都有个蒸发空间，用于蒸汽与液相分离 套管式 双套管式 结构比较复杂，主要用于高温高压场合，或固定床反应器中 套管式 能逆流操作，用于传热面较小的冷却器、冷凝器或预热器 螺旋 浸没式 用于管内流体的冷却、冷凝，或者管外流体的加热 盘管式 喷淋式 只用于管内流体的冷却或冷凝 板式 拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液体间换热 螺旋板 可进行严格的逆流操作，有自洁作用，可回收低温热能 板 式 伞板式 伞形传热板结构紧凑，拆洗方便，通道较小，易堵，要求流体干净 板壳式 板束类似于管束，可抽出清洗检修，压力不能太高 扩展 板翅式 结构十分紧凑，传热效率高，流体阻力大 表面 式 管翅式 适用于气体和液体之间传热，传热效率高，用于化工、动力、空调、制冷工业 热交换器的选型和设计指南 Page 2 of 38
回旋式 盘式 传热效率高，用于高温烟气冷却等 蓄热 鼓式 用于空气预热器等 式 固定格 紧凑式 适用于低温到高温的各种条件 室式 非紧凑式 可用于高温及腐蚀性气体场合
3 换热器的类型选择 换热器的类型很多，每种型式都有特定的应用范围。在某一种场合下性能很好的换 热器，如果换到另一种场合可能传热效果和性能会有很大的改变。 因此，针对具体情况正确地选择换热器的类型，是很重要的。换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有: 1) 热负荷及流量大小 2) 流体的性质 3) 温度、压力及允许压降的范围 4) 对清洗、维修的要求 5) 设备结构、材料、尺寸、重量 6) 价格、使用安全性和寿命 在换热器选型中，除考虑上述因素外，还应对结构强度、材料来源、加工条件、密封性、安全性等方面加以考虑。所有这些又常常是相互制约、相互影响的，通过设计的优化加以解决。针对不同的工艺条件及操作工况，我们有时使用特殊型式的换热器或特殊的换热管，以实现降低成本的目的。因此，应综合考虑工艺条件和机械设计的要求，正确选择合适的换热器型式来有效地减少工艺过程的能量消耗。对工程技术人员而言，在设计换热器时，对于型式的合理选择、经济运行和降低成本等方面应有足够的重视，必要时，还得通过计算来进行技术经济指标分析、投资和操作费用对比，从而使设计达到该具体条件下的最佳设计。 3.1 管壳式换热器 管壳式换热器的应用范围很广，适应性很强，其允许压力可以从高真空到41.5MPa，温度可以从-100°C以下到 1100°C高温。此外，它还具有容量 热交换器的选型和设计指南 Page 3 of 38
大、结构简单、造价低廉、清洗方便等优点，因此它在换热器中是最主要的型式。 3.2 特殊型式的换热器 特殊型式的换热器包括有:板式换热器、空冷器、多管式换热器、折流杆式换热器、板翅式换热器、螺旋板式换热器、蛇管式换热器和热管换热器等。它们的使用是受设计温度和设计压力限制的。在下图中给出了特殊型式的换热器的适用范围，可供参考。
表 3－1 特殊型式换热器的使用范围 3.3 特殊型式的换热管 热交换器的选型和设计指南 Page 4 of 38
特殊型式的换热管包括有低翅管、高通量管(UCC)、Thermoexcell-E、C(日立)及槽管等。 3.4 常用换热器 下表中概括地描述了常用换热器的型式及应用条件和特点。 表 3－4 换热器的类型及应用 类 型 Types 换热面积 Size (m2) 温 度 Temperature t(°C) 压力(最大)Pressure(kgf/cm2)
材 料 Material 特 点 和 应 用 Features and Application
1．管 壳 式 换 热 器 管壳式 (标准型) S&T ≤5000 -270≤t≤1650 600 无限制 这种类型的换热器被广泛地用在工艺装置中，安全、可靠。可以通过采用特殊类型的换热管来提高其传热性能。 折流杆式 rod baffle≤5000 -100≤t≤600 300 无限制 通过折流杆支承换热管来消振动。由于壳侧流动是纵的、和有规律的，因此压力失较小，适用于允许压降小气液或气体系统。 多管式 multitube ≤50 -100≤t≤600 300 无限制 因流动为纯逆流，故具有较好的传热推动力, 当换热面积相对比较小并且两流体温度交叉时，可考虑采用此型式。外，若壳侧传热不好，可使翅片管来强化传热。 蛇管式 coiled tub ≤2000 -260≤t≤600 200 铜 铝 不锈钢 碳钢 在低温系统中，因不宜采用铝材板翅式换热器，而经常使用蛇管式换热器。 纯逆流动，传热可在两股以上流体进行高弹性的结构可以克服应力在高温的气 ∼气换热时可采用不锈钢材料。 2．单 管 式 换 热 器
