管壳式换热器的设计计算

作者/来源：王 新(盘锦职业技术学院 辽宁 盘锦 124010) ；张湘凤(山东省化工规划设计院 250013)   日期： 2006-08-31   点击率：1115

1  概述     管壳式换热器一般有三种结构型式：固定管板式、浮头式和U形管式。由于换热器的使用场合、使用目的、换热介质物性等因素的不同，决定了管壳式换热器的结构型式。固定管板式换热器结构简单、紧凑、造价低，每根换热管可以单独清洗和更换，在外形尺寸相同的条件下，与浮头式和U形管式换热器相比，换热面积大。由于固定管板式换热器的壳程清洗困难和适应热膨胀能力差，决定了固定管板式换热器适用于换热介质清洁，壳程压力不高，换热介质温差不大的场合。浮头式换热器由于管束的热膨胀不受壳体的约束，而且可拆卸抽出管束，检修更换换热管、清理管束和壳程污垢方便，因此，浮头式换热器应用最广泛，在油田储运集输系统中，60％～70％的换热器为浮头式换热器。U形管换热器具有良好的密封性能，并具有检修、清洗方便的特点。对于换热器换热介质工作压力高，管、壳程介质密封要求严的场合，为确保换热器管、壳程的密封，换热器管束的设计一般采用U形管结构的换热器。 2  管壳式换热器的传热计算     在管壳式换热器的设计中，要根据换热器的工艺条件初步确定换热器的传热系数，以便初步确定换热器的传热面积和结构尺寸。在初步确定换热器结构尺寸的基础上，对换热器的管程换热系数和壳程换热系数进行传热计算；最后进行核算，其中包括壳、管程压力降的核算，管束壁面温度的核算等。经过不断地调整换热器的结构尺寸，直至满足设计要求。下面以常见弓形折流板的管壳式换热器为例，说明管壳式换热器的传热计算。 2.1  初步确定换热器的传热面积和结构尺寸     换热器的传热面积是由换热器的热负荷、传热系数和换热器冷、热介质的平均对数温差....