换热器选型导则

1、 目 次1总则2传热过程名词定义3换热器选型 附图管壳式换热器型式1总则1.1目的为指导公司工艺设计人员合理地进行换热器的选型，特制定本导则。1.2范围适用于石油化工装置工艺设计中换热器的选型。2传热过程名词定义2.1 无相变过程在整个传热过程中不发生相变化，只有显热传递。2.1.1加热用工艺流体或其他热流体加热另一工艺流体的过程。2.1.2冷却用工艺流体、冷却水或空气等冷剂冷却另一工艺流体的过程。2.1.3换热用工艺流体加热或冷却另外一工艺流体的过程。2.2沸腾过程在传热过程中存在着相的变化液体加热沸腾后一部分变为汽相。此时除显热传递外，还有潜热的传递。2.2.1池沸过程用工艺流体、水蒸汽或

2、其他热流体加热汽化大容积设备中的工艺流体过程。2.2.2流动沸腾用工艺流体、水蒸汽或其他热流体加热汽化狭窄流道中的工艺流体过程。2.3 冷凝过程部分或全部流体被冷凝为液相, 热流体的显热和潜热被冷流体带走，这一相变过程叫冷凝过程。2.3.1纯蒸汽或混合蒸汽冷凝用工艺流体、冷却水或空气，全部或部分冷凝另一工艺流体。2.3.2有不凝汽的冷凝用工艺流体、冷却水或空气，部分冷凝工艺流体和同时冷却不凝性气体。3换热器选型3.1换热器的分类和选择3.1.1换热器的分类换热器的分类换热器名称按用途分（3）预热器加热器过热器蒸发器再沸器冷却器冷凝器深冷器冷却冷凝器等按结构型式分(3)管壳式换热器套管式换热器螺

3、旋板式换热器板翅式换热器板式换热器夹套式换热器空冷器等3.1.2换热器的选择原则根据工艺条件，采用图进行初步的换热器选型。图3.1.2换热器型式初选图注：本图及其它图中的压力均指绝压。3.2无相变管壳式换热器的分类和选择3.2.1分类常用的有以下三类：1）固定管板换热器（管侧可以清洗）；2）U型管换热器（壳侧可以清洗）；3）浮头式换热器（管侧、壳侧均可以清洗）。3.2.2管壳式换热器中流体位置的选择1）易结垢的流体在管内，便于清洗，如冷凝器的冷却水一般走管内；2）流量小的流体在管内，可以采用多管程，以便选择理想流速；3）腐蚀性强的流体，尽可能在管内；4）压力高的流体在管内；5）两流体温差大时，

4、给热系数大的流体在管间，以减小管壁和壳体壁间的温差；6）与外界温差大的流体在管内；7）饱和蒸汽的冷凝在壳侧，因为冷凝过程对流速和结垢无要求，且便于冷凝液的排放；8）粘度大的流体一般在壳侧，因为低Re数时，壳侧的给热系数比管内高；9）给热系数低的流体在壳侧，可采用低翅片管强化传热。3.2.3选择表3.2.3无相变换热器的选型图3.2.3无相变换热器的选择表 无相变换热器的选型工艺条件换热器型式E型·壳侧*J型·壳侧X型·壳侧窗中无管·壳侧管侧压降：中等压降低压降很低压降很好差差尚可好差尚可好尚可好尚可好很好好好好结垢：低中等结垢严重结垢好差尚好差尚好差差尚

5、好差差很好很好注：换热器型式见最后附图：管壳式换热器型式。 表中用词从优到劣的排序（表3.3.2、表3.4亦同）： 很好 好 尚好 尚可 小心（要用心设计） 危险（由于相对缺少实验数据） 差（即操作性能差）。图 无相变换热器的选择3.3再沸器的分类、特点和选型表3.3.1再沸器的型式及特性表3.3.2再沸器的选型图3.3.1再沸器的选择图3.3.2再沸器的选择 图3.3.3再沸器的选择表 再沸器的型式及特性类型优点缺点池沸釜式容易维护和清洗有汽液分离空间相当于一块理论板（传热面积可以大）需要较多的管线和空间易结垢由于较大的壳体，相对费用较贵内置式没有壳体费用低需要的管线少和空间小，本身有汽液分

6、离空间容易维护和清洗易结垢因塔径一定，大小有限制水平热虹吸不易结垢，（传热面积可以大）需要较多的管线和空间只有在高循环量时，相当于一块理论板流动沸腾立式热虹吸配管简单，紧凑不易结垢需要高的塔裙只有在高循环量时，相当于一块理论板清洗困难，管子有冲蚀强制循环适用于高粘度液体和含有少量颗粒的液体可控制循环量泵的投资和操作费用较高，泵处有潜在的泄漏可能管子有冲蚀表 再沸器的选型工艺条件再沸器型式釜式或内置式水平热虹吸（壳侧）垂直E型壳（壳侧）垂直热虹吸（管内）强制循环（管内）降膜蒸发（垂直管内）操作压力： 中等操作压力 接近临界压力 高真空尚可很好尚可好好危险危险尚好危险危险好小心小心尚可尚可尚可尚可

7、危险很好设计温差： 中等设计温差 大的设计温差 小的设计温差 很小的设计温差尚可很好好尚好尚好差好好小心好尚好尚好尚好尚好尚好很好尚好小心小心差尚可尚可小心差尚可差好很好结垢：清洁中等重严重好小心差差好好小心差尚好尚好小心差好很好很好小心尚可尚可好很好尚可好好好小心混合物沸程：纯组分（沸程为零）窄沸程宽沸程很宽沸程（粘性流体）好好差差好好很好好小心尚好尚好尚好尚好好很好好差尚可尚可尚可好好好好好小心图3.3.1再沸器的选择 注：* 大热负荷时选用。图 再沸器的选择图 再沸器的选择3.4冷凝器的型式、特点和选型表3.4冷凝器的型式和特点图3.4冷凝器的选择表3.4 冷凝器的型式和特点工艺条件冷凝

8、器的型式水平E型壳（壳侧）水平J型壳（壳侧）水平X型壳（壳侧）立式E型壳（壳侧）垂直管内（向下流）水平管内操作压力:中等接近临界压力低高真空很好尚可尚好差差尚可尚可很好尚好差尚可尚可好尚可好很好好尚可尚好差差好好好好很好好很好好尚好过冷/过热降温:中等过冷大的过冷大的过热降温宽的冷凝范围尚好好差很好很好尚好好差尚好好好好差尚好好好好好好好很好尚好尚好尚好差尚好尚好不可凝气体:中等量大量很好很好好好尚好尚好差差好好好尚可尚好好好混合物冷凝范围:小中等宽冷却介质结垢冷凝液有锈蚀冷凝液有结冻很好小心很好尚可很好好小心好尚可好尚可小心好尚可尚可尚好好小心好尚可好好尚可很好差很好差好尚可好差尚好好差图3

9、.4 冷凝器的选择3.5高效换热器的特点及选型3.5.1高效换热器是指传热效率比普通换热器更高的传热设备，它的特点是由于强化了传热，导致传热面积减少，热强度提高。尤其在低温差，低Re数（高粘度，小流量）时，更具优越性。主要强化途径：1） 改变流体的传热机理或流态，如增加扰动，减薄层流边界层等手段，以达到提高给热系数较低一侧流体的传热，或同时提高两侧流体的给热系数（均较低时）；2） 通过扩展表面，增加传热表面积（如翅片管，螺纹管等）；3） 采取措施减轻结垢程度。如弹簧在线清洗，壁面加防垢涂层或加大流体对壁面的冲刷，减少死区，防止污垢沉积。强化措施可以单独采用，也可以复合在一起。应视具体问题灵活掌

10、握。3.5.2无相变时的强化1） 管外 采用螺旋槽管、螺纹管、翅片管（包括横翅和纵翅）等；2） 管内 加内插物（湍流促进器）、内波纹管和纵翅管等；3） 管内、外同时强化 用缩放管、螺旋扁管及外螺纹内波纹管等；4） 管间支撑物 如折流杆、螺旋形折流挡板等；5） 改变流道的几何形状 如采用板式换热器、板翅式换热器、螺旋板换热器等。3.5.3沸腾时的强化1） 高热通量管 沸腾表面采用喷涂多孔表面，特别适用于低温差沸腾传热；2） T型翅片管 用机加工方法改变沸腾表面状态，以增加汽化核心和传热面积等。3.5.4冷凝时的强化1） 改变冷凝表面的物理性质 通过加滴状冷凝促进剂，冷凝表面镀贵金属（金、银等）和涂高分子材料，冷凝液在表面张力的作用下使冷凝过程呈滴状冷凝；2） 低翅片管（或螺纹管等） 达到增加传热面积和改变冷凝液的分布，从而强化冷凝传热。参 考 资 料1） HTFS Design Report No.18:Selection of Heat Exchanger Equipment2） HTRI Design Manual Volume 23） 化工单元操作设计手册 第四章 换热器设计4） 化工单元操作设计资料 第三章 传热5） Hydrocarbon Processing, 1992.10附图：管壳式换热器型式前端管箱型式壳体型式后端结构型式A平