4.7换热器4.7. 1间壁式换热器的类型一、管式换热器1、蛇管式换热器沉浸式蛇管换热器喷淋式换热器2、套管式换热器3、管壳式换热器固定管板式U型管换热器浮头式换热器
1 4.7 换热器 4.7.1 间壁式换热器的类型 一、管式换热器 1、蛇管式换热器 沉浸式蛇管换热器（ ） 喷淋式换热器（ ） 2、套管式换热器（图） 3、管壳式换热器 固定管板式（图） U型管换热器（图） 浮头式换热器（图） 优点：结构简单、价格低、便于防腐蚀、 1 耐高压 缺点：容器体积大，管外α小，K值小， 不易检修和清洗 蛇 管 的 形 状 优点：构造简单、耐高压、传热面可根据需要增减 作严格逆流，有利于传热 缺点：管间接头多、易发生泄漏、单位长度换热面积小。 适用范围：需要传热面积不太大，要求压强较高或传热效 果较好时。 优点：结构简单、造价低、 缺点：壳层不易检修和清洗 适用范围：壳层流体应是洁净且不易结垢的 物料。 两流体温差较大时应考虑热补偿 优点：结构简单、重量轻、适用于高温高压 缺点：管内清洗困难，管板利用率差、管内 流体必须洁净 两端管板之一不与外壳连接，称为浮头、管束 连同浮头可伸缩 管束可抽出，便于清洗，应用普遍。 结构复杂、金属耗量较多、造价高 特点：放置在室外空气流通处 便于检修和清洗 传热效果好 缺点：喷淋不易均匀
板式换热器夹套式换热器A板式换热器H螺旋板式换热器o3翅片式换热器翅片管换热器0板翅式换热器四、热管换热器
2 二、板式换热器 夹套式换热器 板式换热器 螺旋板式换热器 三、翅片式换热器 翅片管换热器 板翅式换热器 四、热管换热器 加热蒸汽 釜 冷凝水 物料 物料 搅拌器 夹 套 式 换 热 器 2、板式换热器 板式换热器主要由一组长方形的薄金属传热板片构成，用 框架将板片夹紧组装于支架上。两相邻板片的边缘衬以橡胶或 石棉垫片。板片四角有圆孔，形成流体通道。冷、热流体相间 地在板片两侧流过，通过板片传热。 板式换热器的板片和板面波纹形状 板式换热器流向示意图 优点：传热系数大、结构紧凑、操作灵活性大、金属材料消耗量 低、加工容易、检修清洗方便。 缺点：允许操作压力比较低、操作温度不能太高、处理量不大
4. 7. 2管壳式换热器的设计和选型设计和选型的核心是计算换热器的传热面积，进而确定换热器的其它尺寸或选择换热器的型号。一、管壳式换热器的型号与系列标准B：型号表示方法A：基本参数XXXXXXXXXX公称换热面积S示浮头式公称直径G8001-1.0-110公称压强PN3:管程数Np；I、Ⅱ、川、V换热器管长度L4：公称压强Pn，Mpa管程数Np5：公称换热面积，Sm，m2系列标准见附录26(P366)
3 4.7.2 管壳式换热器的设计和选型 设计和选型的核心是计算换热器的传热面积，进而确定换 热器的其它尺寸或选择换热器的型号。 一、管壳式换热器的型号与系列标准 A：基本参数 公称换热面积 SN 公称直径 DN 公称压强 PN 换热器管长度 L 管程数 NP B：型号表示方法 × × × × × × -× × -× × × 1 2 3 4 5 1:代号，G表示固定管板式，F表示浮头式 2：公称直径，mm 3：管程数NP；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 4：公称压强PN，Mpa 5：公称换热面积，SN ,m2 系列标准见附录26(P366) G800 Ⅱ-1.0-110
流体流径的选择（以固定管板为例）不洁净和易结垢的流体宜走管内2腐蚀性的流体宜走管内3压强高的流体宜走管内（节省壳程金属耗量）饱和蒸汽宜走管间，便于及时排出冷凝液。有毒流体宜走管内减少泄漏机会被冷却的流体宜走管间7粘度大的或流量小的宜走管间8若两流体温差较大，对流传热系数大的宜走管间
4 1、流体流径的选择(以固定管板为例) 1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内 2) 腐蚀性的流体宜走管内 3) 压强高的流体宜走管内(节省壳程金属耗量) 4) 饱和蒸汽宜走管间，便于及时排出冷凝液。 5) 有毒流体宜走管内减少泄漏机会 6) 被冷却的流体宜走管间 7) 粘度大的或流量小的宜走管间 8) 若两流体温差较大，对流传热系数大的宜走管间
2、流体流速的选择表4-13管壳式换热器中常用的流速范围气体般流体流体的种类易结垢液体管程1.00.5~3.05.0~30>流速，m/s壳程0.50.2 ~1.53.0~15
5 2、流体流速的选择 表4-13 管壳式换热器中常用的流速范围 流体的种类 一般流体 易结垢液体 气体 流速， m/s 管程 0.5 ~3.0 > 1.0 5.0 ~30 壳程 0.2 ~1.5 > 0.5 3.0 ~15
表4-14管壳式换热器中不同粘度液体的常用流速5001001500液体粘度，>150035~1<1~35~500~100mPa's最大流速，1.80.60.751.11.52.4m/s表4-15管壳式换热器中易燃、易爆液体的安全允许速度乙醚、二硫化甲醇、乙醇、丙酮液体名称汽油碳、苯安全允许速度<1<10<2 ~3m/s
6 表4-14 管壳式换热器中不同粘度液体的常用流速 液体粘度， mPa·s > 1500 1500 ~500 500 ~100 100 ~35 35 ~ 1 < 1 最大流速， m/s 0.6 0.75 1.1 1.5 1.8 2.4 表4-15 管壳式换热器中易燃、易爆液体的安全允许速度 液体名称 乙醚、二硫化 碳、苯 甲醇、乙醇、 汽油 丙酮 安全允许速度， m/s < 1 < 2 ~3 < 10
3、流体两端温度的确定：冷却水温差5-10°C4、管子的规格和排列方法标准系列中仅有Φ25×2.5和Φ19×2两种规格标准系列管长：1.5m、2m、3m、6m错列）排列方式：正三角形、正方形（直列、5、管程和壳程数的确定m=u/u管程数u：管程内流体的适宜速度，m/s；u：单管程时管内流体的实际速度，m/s。当温度差校正系数低于0.8时，采用多壳程
7 3、流体两端温度的确定：冷却水温差5-10 C 4、管子的规格和排列方法 标准系列中仅有φ25 ×2.5和φ19×2两种规格 标准系列管长：1.5m、2m、3m、6m 排列方式：正三角形、正方形(直列、错列) 5、管程和壳程数的确定 管程数 m=u/u’ u:管程内流体的适宜速度，m/s； u ’ :单管程时管内流体的实际速度，m/s。 当温度差校正系数低于0.8时，采用多壳程
6、折流档板7、外壳直径的确定（画图法）8、主要附件：封头、缓冲挡板、导流筒、放气孔、排液孔、接管9、材料选用10、流体流动阻力的计算液体压强降10-100kP，气体1-10kP
8 6、折流档板 7、外壳直径的确定(画图法) 8、主要附件：封头、缓冲挡板、导流筒、放 气孔、排液孔、接管 9、材料选用 10、流体流动阻力的计算 液体压强降10-100kP，气体1-10kP
三、管壳式换热器的选用和设计计算步骤1、试算并初选设备规格确定流体的流动途径20根据传热任务计算热负荷Q3确定流体在换热器两端的温度，选择换热器的形式，计算定性温度，确定定性温度下的流体物性计算平均温度差，并根据温度差校正系数不小于O0.8的原则决定壳程数初选K值5根据总传热系数经验值范围初算SO并确定基本尺寸
9 三、管壳式换热器的选用和设计计算步骤 1、试算并初选设备规格 1) 确定流体的流动途径 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，选择换热器的形 式，计算定性温度，确定定性温度下的流体物性 4) 计算平均温度差，并根据温度差校正系数不小于 0.8的原则决定壳程数 5) 根据总传热系数经验值范围，初选K值 6)初算S，并确定基本尺寸
2、计算管程、壳程压强降3、核算总传热系数计算管、壳程对流传热系数，确定污垢热阻R和R。，再计算总传热系数K’，然后与K值比较，若K2／K=1.15-1.25，则初选的换热器合适，否则需另选K值，重复上述计算步骤。10
10 2、计算管程、壳程压强降 3、核算总传热系数 计算管、壳程对流传热系数，确定污垢热阻Ri 和Ro，再计算总传热系数 K’，然后与K 值比较，若 K’/ K=1.15-1.25 ，则初选的换热器合适，否则需 另选K值，重复上述计算步骤