換熱器選型導(dǎo)則

1、1 總則2 傳熱過程名詞定義3 換熱器選型附圖 管殼式換熱器型式1 總則目的為指導(dǎo)公司工藝設(shè)計(jì)人員合理地進(jìn)行換熱器的選型，特制定本導(dǎo)則。范圍適用于石油化工裝置工藝設(shè)計(jì)中換熱器的選型。2 傳熱過程名詞定義無相變過程在整個(gè)傳熱過程中不發(fā)生相變化，只有顯熱傳遞。2.1.1 加熱用工藝流體或其他熱流體加熱另一工藝流體的過程。2.1.2 冷卻用工藝流體、冷卻水或空氣等冷劑冷卻另一工藝流體的過程。2.1.3 換熱用工藝流體加熱或冷卻另外一工藝流體的過程。沸騰過程在傳熱過程中存在著相的變化液體加熱沸騰后一部分變?yōu)槠?。此時(shí)除顯熱傳遞外，還有潛熱的傳遞。2.2.1 池沸過程用工藝流體、水蒸汽或其他熱流體加熱汽

2、化大容積設(shè)備中的工藝流體過程。2.2.2 流動(dòng)沸騰用工藝流體、水蒸汽或其他熱流體加熱汽化狹窄流道中的工藝流體過程。冷凝過程部分或全部流體被冷凝為液相，熱流體的顯熱和潛熱被冷流體帶走，這一相變過程叫冷凝過程。2.3.1 純蒸汽或混合蒸汽冷凝用工藝流體、冷卻水或空氣，全部或部分冷凝另一工藝流體。2.3.2 有不凝汽的冷凝用工藝流體、冷卻水或空氣，部分冷凝工藝流體和同時(shí)冷卻不凝性氣體。3換熱器選型換熱器的分類和選擇3.1.1換熱器的分類換熱器的分類換熱器名稱按用途分(3)預(yù)熱器加熱器過熱器蒸發(fā)器再沸器冷卻器冷凝器深冷器冷卻冷凝器等按結(jié)構(gòu)型式分管殼式換熱器套管式換熱器螺旋板式換熱器板翅式換熱器板式換熱

3、器夾套式換熱器空冷器等2.3.3 換熱器的選擇原則根據(jù)工藝條件，采用圖3.1.2進(jìn)行初步的換熱器選型圖3.1.2換熱器型式初選圖注：本圖及其它圖中的壓力均指絕壓。無相變管殼式換熱器的分類和選擇3.2.1 分類常用的有以下三類：1） 固定管板換熱器（管側(cè)可以清洗）；2） U型管換熱器（殼側(cè)可以清洗）；3） 浮頭式換熱器（管側(cè)、殼側(cè)均可以清洗）。3.2.2 管殼式換熱器中流體位置的選擇易結(jié)垢的流體在管內(nèi)，便于清洗，如冷凝器的冷卻水一般走管內(nèi)；流量小的流體在管內(nèi)，可以采用多管程，以便選擇理想流速；腐蝕性強(qiáng)的流體，盡可能在管內(nèi)；壓力高的流體在管內(nèi)；兩流體溫差大時(shí)，給熱系數(shù)大的流體在管間，以減小管壁和殼

4、體壁間的與外界溫差大的流體在管內(nèi)；飽和蒸汽的冷凝在殼側(cè)，因?yàn)槔淠^程對流速和結(jié)垢無要求，且便于冷1)2)3)4)5)溫差;6)7)凝液的排放；8） 粘度大的流體一般在殼側(cè)，因?yàn)榈蚏嗷時(shí)，殼側(cè)的給熱系數(shù)比管內(nèi)高;9） 給熱系數(shù)低的流體在殼側(cè)，可采用低翅片管強(qiáng)化傳熱。10） .3選擇表3.2.3無相變換熱器的選型圖3.2.3無相變換熱器的選擇表3.2.3無相變換熱器的選型上2條件換熱器型式E型殼側(cè)*J型殼側(cè)X型殼側(cè)窗中無管殼側(cè)管側(cè)壓降：中等壓降很好尚可尚可尚可好低壓降差好好一尚可好好很低壓降差差好很好好結(jié)垢：低一中等結(jié)垢好尚好好好一差好好一差很好嚴(yán)重結(jié)垢差差差差很好注：換熱器型式見最后附圖：管殼式

5、換熱器型式。表3.2.3中用詞從優(yōu)到劣的排序（表、表亦同）：很好一好一尚好一尚可一小心（要用心設(shè)計(jì)）一危險(xiǎn)（由于相對缺少實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）一差（即操作性能差）。圖3.2.3無相變換熱器的選擇再沸器的分類、特點(diǎn)和選型表3.3.1再沸器的型式及特性表3.3.2再沸器的選型圖3.3.1再沸器的選擇圖3.3.2再沸器的選擇圖3.3.3再沸器的選擇表3.3.1再沸器的型式及特性優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)池釜式容易維護(hù)和清洗有汽液分離空間相當(dāng)一塊理論板（傳熱面積可以大）需要較多的管線和空間易結(jié)垢由于較大的殼體，相對費(fèi)用較貴沸內(nèi)置式?jīng)]有殼體一費(fèi)用低需要的管線少和空間小，本身有汽液分離空間容易維護(hù)和清洗易結(jié)垢因塔徑一定，大小有限制水平

6、熱虹吸不易結(jié)垢，（傳熱面積可以大）需要較多的管線和空間只有在高循環(huán)量時(shí)，相當(dāng)十-塊理論板流動(dòng)立式熱虹吸配管簡單，緊湊不易結(jié)垢需要高的塔裙只有在高循環(huán)量時(shí)，相當(dāng)十-塊理論板清洗困難，管于后沖蝕沸適用于高粘度液體和含有少量顆泵的投資和操作費(fèi)用較高，騰強(qiáng)制循環(huán)粒的液體可控制循環(huán)量泵處有潛在的泄漏可能管子有沖蝕3.3.2 再沸器的選擇 上2條件再沸器型式金式或內(nèi)置式水平熱虹吸（殼側(cè)）垂直E型殼（殼側(cè)）垂直熱虹吸（管內(nèi)）強(qiáng)制循環(huán)（管內(nèi)）降膜蒸發(fā)（垂直管內(nèi)）操作壓力：中等操作壓力尚可好尚好好尚可尚可接近臨界壓力很好一尚可危險(xiǎn)危險(xiǎn)小心尚可危險(xiǎn)局真空好危險(xiǎn)危險(xiǎn)小心尚可很好設(shè)計(jì)溫差：中等設(shè)計(jì)溫差尚可好尚好很好尚

7、可尚可大的設(shè)計(jì)溫差很好好小心尚好尚好一小心尚可差小的設(shè)計(jì)溫差好一尚好好尚好小心小心好很小的設(shè)計(jì)溫差好好一差尚好尚好差差很好結(jié)垢：清潔好好尚好好尚可尚可中等小心好尚好很好尚可好重差小心小心很好好好嚴(yán)重差差差小心很好好小心混合物沸程：純組分（沸程為好好尚好好尚可好奪）窄沸程好好尚好很好尚可好寬沸程差很好尚好好尚可好很寬沸程（粘性流體）差好小心尚好差好好小心表3.3.2再沸器的選型圖3.3.1再沸器的選擇一大熱負(fù)荷時(shí)選用。3.3.3再沸器的選擇冷凝器的型式、特點(diǎn)和選型表冷凝器的型式和特點(diǎn)圖冷凝器的選擇表冷凝器的型式和特點(diǎn)工條件冷凝器的型式水平E型殼（殼側(cè)）水平J型殼（殼側(cè)）水平X型殼（殼側(cè)）立式E型

8、殼（殼側(cè)）垂直管內(nèi)（何卜流）水平管內(nèi)操作壓力：中等很好尚可尚可好好好接近臨界壓力低尚可尚可尚可尚可好很好好好一差很好好一尚可好好一差好好局真空差好好一差1好一很好差好一很好尚好過冷/過熱B等溫:中等過冷好好一好好好一好好好好尚好大的過冷差差好好很好差大的過熱降溫很好尚好差好尚好尚好寬的冷凝范圍很好好好好一好好尚好尚好不可凝氣體：中等量很好好好好一差好好一尚可好很好好一尚好差好尚好好混合物冷凝范圍：小一中等很好好尚可好好一尚可好一尚可寬小心小心小心小心很好好冷卻介質(zhì)結(jié)垢很好好好一尚可好差差一尚好冷凝液后銹蝕尚可尚可尚可尚可很好好冷凝液有結(jié)凍很好好尚好好差差冷凝器的選擇高效換熱器的特點(diǎn)及選型3.5

9、.1 高效換熱器是指傳熱效率比普通換熱器更高的傳熱設(shè)備，它的特點(diǎn)是由于強(qiáng)化了傳熱，導(dǎo)致傳熱面積減少，熱強(qiáng)度提高。尤其在低溫差，低R嗷（高粘度，小流量）時(shí)，更具優(yōu)越性。主要強(qiáng)化途徑：1） 改變流體的傳熱機(jī)理或流態(tài)，如增加擾動(dòng)，減薄層流邊界層等手段，以達(dá)到提高給熱系數(shù)較低一側(cè)流體的傳熱，或同時(shí)提高兩側(cè)流體的給熱系數(shù)（均較低時(shí)）；2） 通過擴(kuò)展表面，增加傳熱表面積（如翅片管，螺紋管等）；3） 采取措施減輕結(jié)垢程度。如彈簧在線清洗，壁面加防垢涂層或加大流體對壁面的沖刷，減少死區(qū)，防止污垢沉積。強(qiáng)化措施可以單獨(dú)采用，也可以復(fù)合在一起。應(yīng)視具體問題靈活掌握。3.5.2 無相變時(shí)的強(qiáng)化1） 管外采用螺旋槽管

10、、螺紋管、翅片管（包括橫翅和縱翅）等；2） 管內(nèi)加內(nèi)插物（湍流促進(jìn)器）、內(nèi)波紋管和縱翅管等；3） 管內(nèi)、外同時(shí)強(qiáng)化用縮放管、螺旋扁管及外螺紋內(nèi)波紋管等；4） 管間支撐物如折流桿、螺旋形折流擋板等；5） 改變流道的幾何形狀如采用板式換熱器、板翅式換熱器、螺旋板換熱器等。3.5.3 沸騰時(shí)的強(qiáng)化1 ）高熱通量管沸騰表面采用噴涂多孔表面，特別適用于低溫差沸騰傳熱；2 ）T型翅片管用機(jī)加工方法改變沸騰表面狀態(tài)，以增加汽化核心和傳熱面積等。3.5.4 冷凝時(shí)的強(qiáng)化1） 改變冷凝表面的物理性質(zhì)通過加滴狀冷凝促進(jìn)劑，冷凝表面鍍貴金屬（金、銀等）和涂高分子材料，冷凝液在表面張力的作用下使冷凝過程呈滴狀冷凝；2） 低翅片管（或螺紋管等）達(dá)到增加傳熱面積和改變冷凝液的分布，從而強(qiáng)化冷凝傳熱。參考資料1 HTFSDesignReport:SelectionofHeatExchangerEquipment2 HTRIDesignManualVolume23 化工單元操作設(shè)計(jì)手冊第四章?lián)Q熱器設(shè)計(jì)4 化工單元操作設(shè)計(jì)資料第三章傳熱5 HydrocarbonProcess