换热器方案说明书原稿

1、化工设计 说明书 设计题目： 煤油冷却器的设计 设计人：专 二00九年六月八日 ,l/j. 1 化工原理课程设计是化工原理教案的一个重要环节，是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识，完成以单元操作 为主的一次设计实践。通过课程设计使学生掌握化工设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁 文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方而得到一次基本训练，在设计过程中能够培养学生树立正确的 设计思想和实事求是、严肃负责的工作作风。 化工原理课程设计是化工原理课程教案的一个实践环节，是使学生得到化工设计的初步训练，为毕业设计奠定基础。 围绕以某一典型单元设备(如板式塔、

2、填料塔、干燥器、蒸发器、冷却器等 的设计为中心, 训练学生非定型设备的设计和定型设备的选型能力。设计时数为3周，其基本内容为： (1设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。 (2主要设备的工艺设计计算(含计算机辅助计算 :物料衡算，能量衡量，工艺参数的选定，设备的结构设计和工 艺尺寸的设计计算。 (3辅助设备的选型：典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备的规格、型号的选定。 (4工艺流程图：以单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方向，物流量、能流量，主要测量点。 (5主要设备的工艺条件图：图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表。 (6设计说明书的编

3、写。设计说明书的内容应包括：设计任务书，目录，设计方案简介，工艺计算及主要设备设计， 辅助设备的计算和选型，设计结果汇总，设计评述，参考文献。 整个设计由论述，计算和图表三个部分组成，论述应该条理清晰，观点明确；计算要求方法正确，误差小于 设计要求，计算 公式和所有数据必需注明出处；图表应能简要表达计算的结果。 在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且是上述这些行业的通用设备， 个人资料整理仅限学习使用 占有十分重要的地位。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换 热器的要求也日益加 强。换热器的设计制造结构改进以及传热机理的研究十分活跃，一些

4、新型高效换热 器相继问世。完 善的 换 热器 在设 计 或选 型时应 满足以 下基 木要求: 1) 合 理 地 实 现 所 规定 的工 艺 条件 2 ) 结 构 安 全 可 靠 , 导热系数0. 14W/ (m. C (5)每年按330天计，每天24小时连续运行 三选择适宜的列管式换热器并进行核 3. 1传热计算 3. 2管、壳程流体阻力计算 3. 3管板厚度计算 3.4 U形膨胀节计算 3. 5管束振动 3. 6管壳式换热器零部件结构 四绘制换热器装配图Al图纸） 参考文献 1 夏清，姚玉英，陈常贵，等化工原理M天津：天津大学出版社，2001 2 华南理工大学化工原理教研组化工过程及设备设计

5、M广州:华南理工大学出版社，1996 3 刁玉玮，王立业化工设备机械基础V第五版）M大连：大连理工大学出版社,2000 4 大连理工大学化工原理教研室.化工原理课程设计M大连：大连理工大学岀版社，1996 5 魏崇光，郑晓梅化工工程制图M北京：化学工业出版社，1998 6 娄爱娟，吴志泉化工设计M上海：华东理工大学出版社，2002 7 华东理工大学机械制图教研组化工制图M北京：高等教育出版社，1993 8 王静康化工设计M北京：化学工业岀版，1998 9 傅启民化工设计M合肥：中国科学技术大学出版社，2000 10 董大勤化工设备机械设计基础M北京：化学工业出版社，1999 11 GB 151

6、-1999管壳式换热器 12 JB/T 4715-92固定管板式换热器与基本参数 13 靳明聪换热器M重庆：重庆大学出版社，1990 14 兰州石油机械研究所换热器M北京：坯加工出版社，1986 第一章设计方案简介 一、设计目的 课程设计是化工原理课程教案中综合性和实际性较强的教案环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题 复杂性的初次尝试。通过化工原理课程设计，要求学生能综合运用本课程和前修课程的基木知识，进行融会贯通的独立思考， 在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工设计的主要程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。 同时，通过课程设计，还可以培养学生树立正

7、确的设计思想，培养实事求是，严肃认真，高度负责的工作作风。 二、该设备的作用及在生产中的应用 换热器是实现传热过程的基本设备。而此设备是比较典型的传热设备，它在工业中的应用十分广泛。例女山在炼油厂中作 为加热或冷却用的换热器、蒸镭操作中蒸镭釜和冷凝器、化工厂蒸发设备的加热室等。 三、工艺流程示意图 饱和水蒸气应从换热器壳程上方进入，冷凝水由壳程下方排出，冷却水从换热器下方的入口进入，上方的出口排除。 四、说明运用该设备的理由 这种换热器的特点是壳体和管板直接焊接，结构简单、紧凑。在同样的壳体直径内，排管较多。管式换热器具有易于制 造、成本较低、处理能力达、换热表面清洗比较方便、可供选用的结构材

8、料广阔、适应性强、可用于调温调压场合等优点，由 于两管板之间有管子相互持撐，管板得到加强，故在各种列管换热器中他的管板最薄，其造价比较低，因此得到了广泛应用。 五、设备的结构特点 该结构能够快速的降低物料的温度，工作时热流体走壳程，冷流体走管程，使接触面积大大增加，加快了换热速度。同 时，对温差稍大时可在壳体的适当部位焊上补偿圈（或称膨胀节 ,通过补偿圈发生弹性变形 （拉伸或压缩 来适应外壳和管束不同的膨胀程度。 六、在设计中遇到的问题的处理 在设计中，在工艺计算过程中，由于选取Ko不当或其他条件选取不当，造成在校核时K）不符合要求。 在重新选取K。的同时，改变了其他的条件，如：n, L等，经

9、过二次校核达到了预期的目的。 七、设计方案的确定 1）对于列管式换热器，首先根据换热流体的腐蚀性或其它特性选项定其结构材料，然后再根据所选项材料的加工性 能，流体的压强和温度、换热的温度差、换热器的热负荷、安装检修和维护清洗的要求以及经济合理性等因素来选项定其型 式。 设计所选用的列管换热器的类型为固定管板式。列管换热器是较典型的换热设备，在工业中应用己有悠久历史，具有易制造、 成本低、处理能力大、换热表面情况较方便、可供选用的结构材料广阔、适应性强、可用于调温调压场合等优点，故在大型换 热器中占优势。 固定管板式列管换热器的特点是，壳体与管板直接焊接，结构简单紧凑，在同样的壳体直径内排管最多

10、。由于两管板之间有管 板的相互支撑，管板得到加强，故各种列管换热器中它的管板最薄，造价最低且易清洗。缺点是，管外清洗困难，管壁与壳壁 之间温差大于 50 C时，需在壳体上设置膨胀节，依靠膨胀节的弹性变 个人资料整理仅限学习使用 形以降低温差压力，使用范围仅限于管、壳壁的温差不大于70C和壳程流体压强小于600kpa的场合，否则 因膨胀节过厚，难以伸缩而失去温差补偿作用。 2）工艺流程图 3）流体流经的空间：冷却水走管程原因有以下几个方面，冷却水常常用江水或井水，比较脏硬度较高，受热容易结垢， 在管内便于清理，此外，管内流体易于维持高速，可避免悬浮颗粒的沉积。管程可以采用多管程来增大流速，用以提

11、高对流传热 系数。被加热的流体应走管程，以提高热的有效利用，被冷却的流体走壳程，以便于热量散失。饱和蒸汽由于比较清洁应于壳程 流过，易便于冷凝液的排出。综上所述冷却水走管程蒸汽走壳程。 流速的选择：换热器内流体的流速大小，应有经济衡算来决定增大器内流体的流速，可增强对流传热，减少污垢在 换热管表面上沉积的可能性，即降低了污垢的热阻，使总传热系数增大，从而减少换热器的传热面 积和设备的投资经费，但是流速增大，又使流体阻力增大，动力消耗也就增多，从而致使操作费用增加，若流速过大，还会使 换热器产生震动，影响寿命，因此选取合适的流速是十分重要的 （6冷却剂及出口温度的确定：选取水做冷却剂，它们可以直

12、接取自大自然，不必特别加工由于本地水源丰富，可以降 低传热面积，减少设备费用，故取出口温度为28C. 第一节换热器简介 一、换热器概述 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现不同温度流体间的热能传递，又称热交换 器。换热 器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。 在换热器中，至少有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。在工程实践 中有时也会存在两种以上的流体参加换热，但它的基本原理与前一种情形并无本质上的区别。 在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且它们是上述这些行业的通用设备，占有十分重要的地 位。随着

13、我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而 对换热器的要求也日益加强。换热器的设计制 造结构改进以及传热机理的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。 二、换热器的分类 换热器作为传热设备被广泛用于耗能用量大的领域。随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。适用于不同介质、不同 工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下： 1、换热器按传热原理可分为： 1）间壁式换热器 间壁式换热器是温度不同的两种流体在被壁而分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表而对流，两种流体之间进行换 热。因此又称表而式换热器，这类换热器应用最广。间壁式换热器根

14、据传热而的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。 2）蓄热式换热器 蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后， 冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。 3）流体连接间接式换热器 流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低 温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。这类换热器主要用于回收和利用高温废气 的热量。以回收冷量为目的的同类设备称蓄冷器，多用于空气分离装置中。如炼焦炉下方预热空

15、气的蓄热室。 4）混合式换热器 混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器，又称接触式换热器。由于两流体混合换热后必须 及时分离，这类换热器适合于气、液两流体之间的换热。例如，、气体冷凝器等。 2、换热器按用途分为： 1）冷却器 冷却器是把流体冷却到必要的温度，但冷却流体没有发生相的变化。 2）加热器 加热器是把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。 3）预热器 预热器预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。 4）过热器 过热器用于把流体（工艺气或蒸汽 加热到过热状态。 5）蒸发器 蒸发器用于加热流体，达到沸点以上温度，使其流体蒸发，一般有相的变化。 下面

16、我们主要介绍列管式换热器。 1、列管式换热器分类 列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。 列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器。 优点：单位体积设备所能提供的传热而积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，大型装置中 普遍采用。 结构：壳体、管束、管板、折流挡板和圭寸头。一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称 为壳程。管束的壁而即为传热面 O ,按材质分为碳钢，不锈钢列管式换热器和碳钢与不锈钢混合列管式换热器三种，按形式分为固定管板式、浮头式、U型 管式换热

17、器，按结构分为单管程、双管程和多管程，传热面积1500m2,可根据用户需要 定制。在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另-种流体由壳体 的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。 列管式换热器种类很多，目前广泛使用的按其温差补偿结构来分，主要有以下几种：浮头式换热器、固定式换热器、U形管换热 器、填料函式换热器等 1）浮头式换热器 浮头式换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。管子受热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完 全消除了温差应力新型浮头式换热器浮头端结构，它包括圆筒、外头盖侧法兰、浮头管板、钩圈、浮头盖、外头盖

18、及 丝孔、钢圈等组成，其特征是：在外头盖侧法兰内侧而设凹型或梯型密封面，并在靠近密封面外侧钻孔并套丝或焊设多个螺杆 均布，浮头处取消钩圈及相关零部件，浮头管板密封槽为原凹型槽并另在同一端面开一个以该管板中心为圆心，半径稍大于管 束外径的梯型凹槽，且管板分程凹槽只与梯型凹槽相连通，而不与 图1浮头式换热器 凹型槽相连通；在凹型和梯型凹槽之间钻孔并套丝或焊设多个螺杆均布，设浮头法兰为凸型和梯型凸台 双密封，分程隔板与梯型凸台相通并位于同一端而的宽而法兰，且凸型和梯型凸台及分程隔板分别与浮头管板凹型和梯型凹槽及 分程凹槽相对应匹配，该浮头法兰与无折边球而封头组配焊接为浮头盖，其法兰螺孔与浮头管板的丝

19、孔或螺杆相组配，用螺栓或 螺帽紧固压紧浮头管板凹型和梯型凹槽及分程凹槽及其垫片，该结构必要时可适当加大浮头管板的厚度和直径及圆筒的内径，同 时相应变更加大相关零部件的尺寸；另配置一无外力辅助钢圈，其圈体内径大于浮头管板外径，钢圈一端设法兰与外头盖侧法兰 内侧面凹型或梯型密封而连接并密封，另一端设法兰或其他结构与浮头管板原凹型槽及其垫片或外圆密封 浮头换热器的特点 浮头式换热器的一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动，这个特点在 现场能看出来。这种换热器壳体和管束的热膨胀是自由的，管束可以抽出，便于清洗管间和管内。其缺点是结构复杂，造价高 V比固定管板高20% ）,在运行中

20、浮头处发生泄漏，不易检查处理。浮头式换热器适用于壳体和管束温差较大或壳程介质易结 垢的条件。 2）固定管板式换热器固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体，当两流体的温度差较大时，在外壳的适当位置上焊 上一个补偿圈 或膨胀节）。当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引 起的热膨 胀 固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、封头压盖等部件组成。固定管板式换热器的结构特点 是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管 直接焊在壳体上，管板 图2固定管板式换热器 外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管

21、直接和封头焊在一起，管束内根据换热管的长度设置了 若干块折流板。这种换热器管程可以用隔板分成任何程数这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但壳程清洗困难，对于 较脏或有腐蚀性的介质不宜采 用 此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外 装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁 与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热 器。 为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50

22、C以上时，为安全起见，换热器 应有温差补偿装置。但补偿装置V膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于6070 C和壳程流体压强不高的情 个人资料整理仅限学习使用 况。一般壳程压强超过0. 6Mpa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。固定管板式换热 器的特点 1、旁路渗流较小； 2、造价低； 3、无内漏； 4、固定管板式换热器的缺点是，壳体和管壁的温差较大，易产生温差力，壳程无法清洗，管子腐蚀后连同壳体报废， 设备寿命较低，不适用于壳程易结垢场合。 3) U型管式换热器 图3 U型管换热器 这类换热器只有一个管板，管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点

23、是管子内壁清洗困难，管 子更换困难，管板上排列的管子少。 4) 填料函式换热器： 这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也比浮头式低。但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不应处理 易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。 第二节列管式换热器的结构 1管程结构 换热管规格和排列的选择 换热管直径越小，换热器单位体积的传热面积越大。因此，对于洁净的流体管径可取小些。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 - -和 038x2J , 0 57X 2啲无缝钢管和0 25X 2, 的耐酸不锈钢管。按选定的管径和流速确定管子数目，

24、 度合理截用。我国生产的钢管长度多为 -试行的系列标准规定采用 038 乂 2J 两种规格，对一般流体是适应的。此外，还有 再根据所需传热面积，求得管子长度。实际所取管长应根据岀厂的钢管长 6m、9m,故系列标准中管长有1. 5m, 2m , 3m, 4. 5m , 6m和9m六 L/D约为46 种，其中以3m和6m更为普遍。同时，管子的长度又应与管径相适应，一般管长与管径之比，即 管子的排列方式有等边三角形和正方形两种 比较紧凑，管外流体湍动程度高，表面传热系数大。 更为适用。如将正方形排列的管束斜转 传热系数。 图4. 7.11a,图47llb)。与正方形相比,等边三角形排列 正方形排列虽

25、比较松散，传热效果也较差，但管外清洗方便，对易结垢流体 可在一定程度上提高表面 45o 安装 V图 4doo nc值可由下面的公式计算。 管子按正三角形排列时 管子按正方形排列时：式 中n为换热器的总管数。 t管中心、住巨，m； nc横过管束中心线的管数； 管束中心线上最外层管的中心至壳体内壁的距离， n 二 1-切 n n = 1- 1叫n折流挡 安装折流挡板的目的是为提高管外表面传热系数，为取得良好的效果，挡板的形状和间距必须适当。折流挡板不仅可防止流体 短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加。 常用的折流挡板有圆缺形和圆盘形两种，前者更为常用。切去的

26、弓形高度约为外壳内径的1040%,般取 2025%,过高或过低都不利于传热。 a.圆缺形 b.圆盘形 a.圆缺形 2可以看出，弓形缺口太大或 又往往增加流体阻力。 太小都会产生”死区”，既不利于传热, b切除适当 a.切除过少 挡板的间距对壳体的流动亦有重要的影响。 c.切除过多 图6挡板切除对流动的影响 间距太大，不能保证流体垂直流过管束，使管外表而传热系数下 b.圆盘形 图5折流板 两相邻挡板的距离(板间距h为外壳内径D的(0.21倍。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 就难于垂直地流过管束，使对流传热系数下降。 对圆缺形挡板而言，弓形缺口的大小对壳程流体的流动情况

27、有重要影响。由图 降；间距太小，不便于制造和检修，阻力损失亦大。一般取挡板间距为壳体内径的0.21.0倍。我国系列标 准中采用的挡板间距为： 个人资料整理一仅限学习使用 固定管板式有 100mm , 150mm , 200mm , 300mm, 450mm , 600mm , 700mm 七种 浮头式有 100mm , 150mm , 200mm , 250mm, 300mm , 350mm , 450mmp/ p； 式中P为压强，单位为atm ； p为气体密度，单位为kg/m3o 第三节管程和壳程数的确定 当流体的流量较小或传热而积较大而需管数很多时，有时会使管内流速较低，因而对流传热系数较

28、小。为了提高管内流 速，可采用多管程。但是程数过多，导致管程流体阻力加大，增加动力费用；同时多程会使平均温度差下降；此外多程隔板使管 板上可利用的而积减少，设计时应考虑这些问题。列管式换热器的系列 标准中管程数有1、2、4和6程等四种。采用多程时， 通常应使每程的管子数大致相等。 管程数m可按下式廿五即： t U 式中u管程内流体的适宜速度，m/s； u,程内流体的实际速度，m/s。 当壳方流体流速太低时，也可以采用壳方多程。如壳体内安装一块与管束平行的隔板，流体在壳体内流经两次，称为两壳 程，如前述的图4-47和图4- 48所示。但由于纵向隔板在制造、安装和检修等方面都有困难，故一般不采用壳

29、方多程的换热 器，而是将几个换热器串联使用，以代替壳方多程。例如当需二壳程时，则将总管数等分为两部分，分别安装在两个内径相等 而直径较小的外壳中，然后把这两个换热器串联使用，如图所示。 图8换热器串联 第四节流动空间的选择 在管壳式换热器的设计中，首先要决定哪种流体走管程，哪种流体走壳程。这需要遵循一些一般原则。 应尽量提高两侧传热系数较小的一个，使传热面两侧的传热系数接近。 在运行温度较高的换热器中，应尽量减少热量的损失，而对于一些制冷装置，应尽量减少其冷量的损失。 管、壳程的决定应尽量做到易于清洗除垢和修理，以保证运行的可靠性。 应减小管子和壳体因受热不同而产生的热应力。从这个角度来说，顺

30、流式就优于逆流式，因为顺流式进出口端的温度比 较平均不像逆流式那样，热、冷流体的高温段都集中在一端，低温部分集中于另一端，易于因两端收缩不同而产生热应力。 流量小而粘度大辽.5x1 Pa-s）的流体一般以壳程为宜，因在壳程Reioo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。 对于有毒的介质或气体介质，必使其不泄露，应特别注意其密圭寸，密圭寸不仅要可靠而且还要求方便和简单。 应尽量避免采用贵金属，以降低其成本 以上这些原则有的是相互矛盾的，所以在具体设计时应综合考虑，决定哪一种流体走管程，哪一种流体 三、适于通入管内空间V

31、管程）的流体 1）不清洁的流体 因为在管内空间得到较高的流速并不困难，而流速高时，悬浮物不易沉淀，且管内空间也易于清洁。 2）体积小的流体 因为管内空间的流动截而往往比管外空间的流动截而小，流体易于获得必要的理想流速，而且也便于做多程 流动。 3）有压力的流体因为管子承压能力强，而且简化了壳体的密封要求。 4）腐蚀性强的流体 因为只有管子及管箱才需要用耐腐蚀的材料，而壳体及管外空间的所有零件均可用普通材料制造，所以可以 降低造价。此外，在管内空间装设保护用的衬里或覆盖层也比较翻遍，并容易检查。 5）与外界温差较大的流体因为可以减少热量的散失。 四、宜于通入管间空间V壳程）的流体 1）当两流体温

32、度相差较大时，a值较大的流体走管间这样可以减少管壁与壳壁间的温度差，因而 也减少了管束与壳体间的相对伸长量，故温差应力可以降低 2）若两流体的给热性能相差较大时，a值较小的流体走管间此时可用翅片管来平衡传热面两侧的 给热条件，使之相互接近。 管间的流动截面与方向都在随时变化，在低雷诺准数下，管外给热系数比管内 3）饱和蒸汽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。 4）粘度大的液体 大。 5被冷却的流体可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。 6）泄漏后危险性大的流体可以较少泄露机会，以保安全。 此外，易析岀结晶、沉渣、淤泥以及其它沉淀物的流体，最好通入比较更容易清洗的

33、流动空间，在管壳式换热器中，一般 易清洗的是管内空间。但在 U形管、浮头式换热器中，易清洗的都是管外空间。 第五节流体流速的选择 增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表而上沉积的可能性，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，对一定的传热而积，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

34、的问题。 表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 0. 5 1. 3 0. 2 1. 5 宜结垢液体 1 0. 5 气体 530 315 表2液体在列管换热器中流速在钢管中） 液体粘度w 7卅灶S 最大流速m/s 1500 0.6 1000500 0. 75 500100 1. 1 100 53 1.5 351 1.8 1 2.4 第六节流动方式的选择 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。当流量一定时，管程或壳程越多，表 面传热系数越大，对传热过程越有利。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

35、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损失。 当采用多管程或多壳程时，列管式换热器内的流动形式复杂，对数平均值的温差要加以修正，具体修正方法见第二章第一节。 第七节加热剂、冷却剂的选择 用换热器解决物料的加热冷却时，还要考虑加热剂热源）和冷却剂冷源）的选用问题。 可以用作加热剂和冷却剂得物料很多，列管式换热器常用的加热剂有饱和和水蒸气，烟道气和热水等。 常用的冷却剂有水，空气和氮等。在选用加热剂和冷却剂的时候主要考虑来源方便，有足够的温度，价格低 廉，使用安全。 一）常用的加热剂 1、饱和水蒸汽 饱和的水蒸汽是一种应用最广泛的加热剂，由于饱和水蒸汽冷凝时的传热膜系

36、数很高，可以改变蒸汽的压强 以准确地调节加热温度，而且常可利用价格低廉的蒸汽机及涡轮和排放的废气。但饱和水蒸汽温度超过180 C,就需采用很高的压强。一般只用于加热温度在180 C以下的情况。 2、烟道气 燃料燃烧所得到的烟道气具有很高的温度，可达7001000C,适用于需要达到高温度的加热。用烟道气加 热的缺点是他的比热低，控制困难及传热膜系数很低。除了以上两种常用的加热剂之外，还可以结合工厂的具体情况，采 用热空气作为加热剂。也可应用热水来作为加热剂。 二）常用的冷却剂 水和空气是最常用的冷却剂，他们可以直接取自大自然，不必特别加工。以水和空气比较，水的比热高，传热膜系数也很 高，但空气的

37、取得和使用比水方便，应因地制宜加以选用。水和空气作为冷却剂变到当地气温的限制，一般冷却温度为10 25C。如果要冷却到较低的温度，则需应用低温剂，常用的低温剂有冷冻盐水（Cacl2,Nacl及其它溶液儿 第八节流体出口温度的确定 若换热器中冷、热流体的温度都由工艺条件所规定，则不存在确定流体两端温度的问题。若其中一流体仅已知进口温度， 则出口温度应由设计者来确定。例如用冷水冷却一热流体，冷水的进口温度可根据当地的气温条件作出估计，而其出口温度则可 根据经济核算来确定：为了节省冷水量，可使出口温度提高一些，但是传热而积就需要增加；为了减小传热而积，则需要增加冷 水量。两者是相互矛盾的。一般来说，水源丰富的地区选用较小的温差，缺水地区选用较大的温差。不过，工业冷却用水的出口 温度一般不宜高于45C,因 为工业用水中所含的部分盐类如C&CO3 CaSO4 MgCO：和MgSO等）的溶解度随温度升高而减小，如出口温度过高，盐类析 岀，将形成传热性能很差的污垢，而使传热过程恶化。如果是用加热介质加热冷流体，可按同