管壳式换热器的设计规范

管壳式换热器的设计规范(转载)

管壳式换热器一般用于气—液、液—液之间的热量交换，常用来制作冷凝器和加热器，用途非常广泛。管壳式换热器设计时一般要遵守以下设计规范：
1、工艺设计：在列管换热器中，哪种流体在什么条件下走管程(或壳程)，选择的一般原则为：
(1)不洁净和易结垢的流体宜走管程，因管内清洗方便；
(2)腐蚀性流体宜走管程，以免管束和壳体同时受腐蚀，且清洗、检修方便；(3)压强高的流体宜走管程，以免壳体同时受压；
(4)有毒流体宜走管程，使泄漏机会减少；
(5)被冷却的流体宜走壳程，便于散热，增强冷却效果；
(6)饱和蒸汽宜走壳程，便于排出冷凝液和不凝气，且蒸汽洁净不污染；
(7)流量小或粘度大的流体宜走壳程，因折流档板的作用可使在低雷诺数(Re＞100)下即可达到湍流，但也可在管内采用多管程；
(8)若两流体温差较大，宜使α大的流体走壳程，使管壁和壳壁温差减小。
2、折流板设计：换热器安装折流挡板是为了提高壳程对流传热系数，为了获得良好的效果，折流挡板的尺寸和间距必须适当。对常用的圆缺形挡板，弓形切口过大或过小，都会产生流动“死区”，均不利于传热，见P431图6-30。一般弓形缺口高度与壳体内径之比为0.15～0.45，常采用0.20和0.25两种。
挡板的间距过大，就不能保证流体垂直流过管束，使流速减小，管外对流传热系数下降；间距过小不便于检修，流动阻力也大。一般取挡板间距为壳体内径的0.2～1.0倍，我国系列标准中采用的挡板间距为：固定管板式有150，300和600mm三种；浮头式有150，200，300，480和600mm五种。
3、管径和排列：传热管径越小，换热器单位体积的传热面积就越大。对洁净的流体可取小管径，而对不洁净或易结垢的流体管径应大些。目前我国列管式换热器标准中采用Φ19×2mm、Φ25×2mm、Φ25×2.5mm等规格。管长的选用应考虑管材的合理使用和清洗方便，因我国生产的钢管长度多为6m，故系列标准中的管长有1.5，2，3或6m四种，其中以3m和6m最为普遍。此外管长L和壳体直径D的比例应适当，一般以L/D＝4～6为宜。
管板上管子的排列方法常用的为等边三角形、正方形直列和正方形错列三种，见图4-40。等边三角形排列比较紧凑，管板利用率高，管外流体湍动程度高，对流传热系数大，但管外清洗较困难；正方形直列管外清洗方便，但对流传热系数较小，适用于易结垢的流体；正方形错列则介于两者之间。管子在管板上排列的间距t和管子与管板的连接方法有关。通常焊接法取t=1.25do；而胀管法取t=(1.3～1.5)do，且t≥(do+6)mm。
4、壳体设计：换热器

壳体内径应等于或稍大于管板直径，通常是根据管径，管数和管子的排列方法，用作图法确定。当管数较多又要反复计算时，可参考系列标准或通过估算初选外壳直径，待设计完成后再用作图法画出管子的排列图。为使管子均匀排列，防止流体走“短路”，可以适当增减一定数目的管子或安排一些拉杆。
初步设计中，可采用下式估算外壳直径：
D=t(nc-1)+2b′
式中：D —— 壳体内径，m；
t —— 管中心距，m；
b′