第1页：管壳式换热器的设计和选型
本页为「管壳式换热器的设计和选型」小节导览页，列出本节包含的内容要点。
- 第五章传热
- 5.6换热器
- 5.6.1间壁式换热器的结构形式5 .
- 6.2换热器传热过程的强化
- 5.6.3传热过程强化效果的评价
- 5.6.4管壳式换热器的设计和选型
第2页：换热器设计的基本原则
- 一、换热器设计的基本原则
- 1.流体流径的选择
- ①不洁净和易结垢的流体宜走管程，因为管程清洗比较方便。
- ②腐蚀性的流体宜走管程，以免管子和壳体同时被腐蚀，且管程便于检修与更换。
- ③压力高的流体宜走管程，以免壳体受压，可节省壳体金属消耗量。
第3页：换热器设计的基本原则
- ④被冷却的流体宜走壳程，可利用壳体对外的散热作用，增强冷却效果。
- ⑤饱和蒸汽宜走壳程，以便于及时排除冷凝液，且蒸汽较洁净，一般不需清洗。
- ⑥有毒易污染的流体宜走管程，以减少泄漏。
- 一、换热器设计的基本原则
第4页：换热器设计的基本原则
- ⑦流量小或黏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，以提高对流传热系数。
- ⑧若两流体温差较大，宜使对流传热系数大的流体走壳程，因壁面温度与大的流体接近，以减小管壁与壳壁的温差，减小温差应力。
- 一、换热器设计的基本原则
第5页：换热器设计的基本原则
- 2.流体流速的选择增大流速加大对流传热系数减少污垢的形成流动阻力加大总传热系数增大动力消耗增多一般需通过多方面权衡选择适宜的流速。表5-11 至表5-13 列出了常用的流速范围，可供设计时参考。
- 一、换热器设计的基本原则
第6页：换热器设计的基本原则
- 3.冷却介质（或加热介质）终温的选择一般来说，设计时冷却水的进出口温度差可取5～10℃。缺水地区可选用较大温差，水源丰富地区可选用较小的温差。
- 一、换热器设计的基本原则
第7页：管子的规格和管间距
- 4.管子的规格和管间距
- ①管子规格管径
- 1.5m2m3m6m管长
- ②管间距见表5-14
- 一、换热器设计的基本原则
第8页：换热器设计的基本原则
- 5.管程和壳程数的确定管壳式换热器系列标准中管程数有
- 4、6四种。采用多程时，通常应使每程的管子数相等。当温度差校正系数小于
- 0.8时，应采用壳方多程。常用的方法是将几个换热器串联使用。
- 一、换热器设计的基本原则
第9页：换热器设计的基本原则
- 6.折流档板的选用板间距过小，不便于制造和检修，阻力也较大；板间距过大，流体难于垂直流过管束，使对流传热系数下降。
- 一、换热器设计的基本原则
第10页：换热器设计的基本原则
系列标准中采用的板间距为：固定管板式有150、300和600mm三种；浮头式有150、2
- 00、3
- 00、480和600mm五种。
- 一、换热器设计的基本原则
第11页：换热器设计的基本原则
- 7.外壳直径的确定壳体标准常用的有159、273、4
- 00、5
- 00、6
- 00、8
- 00、10
- 00、11
- 00、1200mm等。
- 一、换热器设计的基本原则
第12页：换热器设计的基本原则
- 8.流体通过换热器的流动阻力（压降）
- （1）管程流动阻力计算管程结垢校正系数直管摩擦阻力引起的压降管程数回弯阻力引起的压降壳程数
- 一、换热器设计的基本原则
第13页：壳程流动阻力的计算
- （2）壳程流动阻力的计算
- 一、换热器设计的基本原则流体通过折流挡板缺口的压降壳程结垢校正系数壳程数横过管束的压降
第14页：换热器设计的基本原则
流体横过管束的压降流体通过折流挡板缺口的压降一、换热器设计的基本原则
第15页：时，应采用壳方多程。常用的方法是
- 二、设计与选型的具体步骤管壳式换热器的设计计算步骤如下
- （1）估算传热面积，初选换热器型号
- ①根据换热任务，计算传热量。
- ②确定流体在换热器中的流动途径。
- ③确定流体在换热器中两端的温度，计算定性温度，确定在定性温度下的流体物性。
第16页：计算平均温度
- ④计算平均温度差，并根据温度差校正系数不应小于
- 0.8的原则，确定壳程数或调整加热介质温度或冷却介质的终温。
- ⑤根据两流体的温差和设计要求，确定换热器的型式。
- ⑥依据换热流体的性质及设计经验，选取总传热系数值。
- 二、设计与选型的具体步骤
第17页：依据总传热
- ⑦依据总传热速率方程，初步算出传热面积，并确定换热器的基本尺寸或按系列标准选择设备规格。
- 二、设计与选型的具体步骤K选
第18页：计算管、壳程压降根据初选的设备规
（2）计算管、壳程压降根据初选的设备规格，计算管、壳程的流速和压降，检查计算结果是否合理或满足工艺要求。若压降不符合要求，需调整流速，再确定管程和折流挡板间距，或选择其它型号的换热器，重新计算压降直至满足要求为止。
第19页：核算总传热
- （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，再计算总传热系数K计，然后比较，若，则初选的换热器合适，否则需另选值，重复上述计算步骤。
- 二、设计与选型的具体步骤
第20页：练习题目与思考题
练习题目
思考题
- 如何评价传热过程强化的效果？
- 2.在管壳式换热器中，热应力是如何产生的，热应力有何影响，为克服热应力的影响应采取何种措施？
- 3.管壳式换热器为何常采用多管程，分程的作用是什么？
作业题：221．
第21页：本章学习指导
- 热传导速率方程及其应用学习指导本章重点掌握的内容
- 傅立叶定律
- 单层、多层平壁热传导速率方程及其应用
- 单层、多层圆筒壁热传导速率方程及其应用
- 接触热阻的概念
第22页：本章学习指导
- 换热器的传热计算
- 换热器的热量衡算
- 总传热速率方程
- 总传热系数的计算
- 平均温度差的计算
- 传热单元数法的特点及适用对象学习指导
第23页：本章学习指导
- 对流传热学习指导
- 对流传热机理
- 对流传热系数的定义
- 热边界层的概念
- 对流传热系数的影响因素及量纲分析法
- 描述传热过程的量纲为一数群
- 流体在光滑圆形直管内强制湍流传热系数关联式
第24页：本章学习指导
- 流体有相变时的对流传热系数
- 冷凝传热方式
- 冷凝传热过程的影响因素
- 沸腾传热方式
- 沸腾曲线
- 液体沸腾传热的影响因素学习指导
第25页：本章学习指导
- 辐射传热
- 辐射传热的特点
- 黑体、镜体、灰体的概念
- 辐射传热的相关定律学习指导
第26页：本章学习指导
- 换热器
- 换热器的类型
- 管壳式换热器的基本结构
- 强化的途径
- 强化传热效果评价
- 换热器设计与选型的主要步骤学习指导
