换热器设计手册

　　换热设备是化工工业应用典型的工艺设备，是用于实现热量传递，使热量由高温流体传给低温物体。下面是学习啦小编精心为你们整理的换热器设计手册的相关内容，希望你们会喜欢!

　　换热器设计手册

　　4.1 设计依据

　　《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG R0004-2009 《压力容器》 GB150-2011 《化工工艺设计手册》2003-8

　　《热交换器型式与基本参数：浮头式热交换器》GBT 28712.1-2012 《热交换器型式与基本参数：固定管板换热器》GBT 28712.2-2012 《热交换器型式与基本参数：立式热虹吸式重沸器》GBT 28712.4-2012

　　4.2 换热器类型的选择

　　当换热流股不允许进行混合时，就要求在间壁式换热器中进行。目前，在换热设备中，使用量最大的是管壳式换热器，它是工业过程热量传递中应用最为广泛的一种换热器，适用的操作温度与压力范围较大，制造成本低，清洗方便，处理量大，工作可靠，本项目中均使用间壁式换热器中的管壳式换热器。换热器型式如图4-1所示：

　　表 4-1 换热器的结构分类

　　表4-2 管壳式换热器优缺点对比

　　4.3 换热器选型原则

　　4.3.1换热介质流程

　　介质走管程还是走壳程，应根据介质的性质及工艺要求，进行综合选择。以下是常用的介质流程安排。

　　(1)腐蚀性介质宜走管程，可以降低对外壳材料的要求; (2)毒性介质走管程，泄露的概率小; (3)易结垢的介质走管程，便于清洗和打扫;

　　(4)压力较高的介质走管程，以减小对壳体机械强度的要求;

　　(5)温度高的介质走管程，可以改变材料，满足介质的要求;

　　此外，由于流体在壳程内容易达到湍流(Re>100即可，而在管内流动Re>10000才是湍流)因而主张粘度较大、流量小的介质选在壳程，可提高传热系数。从压降考虑，也是雷诺数小的走壳程有利。

　　4.3.2 换热介质终点温差

　　换热器的终端温差通常由工艺过程的需要而定，但在确定温差时，应考虑到对换热器的经济性和传热效率的影响。在工艺过程设计时，应使换热器在较佳范围内操作，一般认为理想终端温差如下。

　　(1)热端的温差，应在20℃以上;

　　(2)用水或其他冷却介质冷却时，冷端温差可以小一些，但不要低于5℃; (3)当用冷却剂冷凝工艺流体时，冷却剂的进口温度应当高于工艺流体中最高凝点组分的凝点5℃以上;

　　(4)空冷器的最小温差应大于20℃;

　　(5)冷凝含有惰性气体的流体，冷却剂出口温度至少比冷凝组分露点低5℃。

　　4.3.4 换热器管壳层压降

　　压力降一般考虑随操作压力不同而有一个大致的范围。压力降的影响因素较多，但希望换热器的压力降在下述参考范围内或附近。

　　表4-4 换热器常见压降表

　　本项目设计中保证出口绝压小于0.1MPa(真空条件)，压降不大于进口压强的40%，出口绝压大于0.1MPa，压降不大于进口压强的20%。

　　4.3.5 传热膜系数

　　传热面两侧的传热膜系数、如相差很大时，值较小的一侧将成为控制传热效果的主要因素，设计换热器时，应尽量增大较小这一侧的传热膜系数，最好能使两侧的值大体相等。计算传热面积时，常以小的一侧为基准。

　　增加值的方法有：

　　(1) 缩小通道截面积，以增大流速; (2) 增设挡板或促进产生湍流的插入物;

　　(3) 管壁上加翅片，提高湍流程度也增大了传热面积;

　　(4) 糙化传热表面，用沟槽或多孔表面，对于冷凝、沸腾等有相变的传热过程来说，可获得大的膜系数。

　　4.3.6 污垢系数

　　换热器使用中会在壁面产生污垢，这是常见的事，在设计换热器时应予认真考虑。由于目前对污垢造成的热阻尚无可靠的公式，不能进行定量计算，在设计时要慎重考虑流速和壁温的影响。选用过大的安全系数，有时会适得其反，传热面积的安全系数过大，将会出现流速下降，自然的“去垢”作用减弱，污垢反会增加。有时在设计时，考虑到有污垢的最不利条件，但新开工时却无污垢，造成过热情况，有时更有利于真的结构，所以不可不慎。应在设计时，从工艺上降低污垢系数，如改进水质，消除死区，增加流速，防止局部过热等