換熱器選型導(dǎo)則

1、 目 次1總則2傳熱過(guò)程名詞定義3換熱器選型 附圖管殼式換熱器型式1總則1.1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。1.2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(guò)程名詞定義2.1 無(wú)相變過(guò)程在整個(gè)傳熱過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程。2.2沸騰過(guò)程在傳熱過(guò)程中存在著相的變化液體加熱沸騰后一部分變?yōu)槠唷４藭r(shí)除顯熱傳遞外，還有潛熱的傳遞。2.2.1池沸過(guò)程用工藝流體、水蒸汽或

2、其他熱流體加熱汽化大容積設(shè)備中的工藝流體過(guò)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(guò)程。2.3 冷凝過(guò)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(guò)程叫冷凝過(guò)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3.1換熱器的分類(lèi)和選擇3.1.1換熱器的分類(lèi)換熱器的分類(lèi)換熱器名稱(chēng)按用途分（3）預(yù)熱器加熱器過(guò)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(3)管殼式換熱器套管式換熱器螺

3、旋板式換熱器板翅式換熱器板式換熱器夾套式換熱器空冷器等3.1.2換熱器的選擇原則根據(jù)工藝條件，采用圖進(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。3.2無(wú)相變管殼式換熱器的分類(lèi)和選擇3.2.1分類(lèi)常用的有以下三類(lèi)：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1）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)；2）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；3）腐蝕性強(qiáng)的流體，盡可能在管內(nèi)；4）壓力高的流體在管內(nèi)；5）兩流體溫差大時(shí)，

4、給熱系數(shù)大的流體在管間，以減小管壁和殼體壁間的溫差；6）與外界溫差大的流體在管內(nèi)；7）飽和蒸汽的冷凝在殼側(cè)，因?yàn)槔淠^(guò)程對(duì)流速和結(jié)垢無(wú)要求，且便于冷凝液的排放；8）粘度大的流體一般在殼側(cè)，因?yàn)榈蚏e數(shù)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。3.2.3選擇表3.2.3無(wú)相變換熱器的選型圖3.2.3無(wú)相變換熱器的選擇表 無(wú)相變換熱器的選型工藝條件換熱器型式E型·殼側(cè)*J型·殼側(cè)X型·殼側(cè)窗中無(wú)管·殼側(cè)管側(cè)壓降：中等壓降低壓降很低壓降很好差差尚可好差尚可好尚可好尚可好很好好好好結(jié)垢：低中等結(jié)垢嚴(yán)重結(jié)垢好差尚好差尚好差差尚

5、好差差很好很好注：換熱器型式見(jiàn)最后附圖：管殼式換熱器型式。 表中用詞從優(yōu)到劣的排序（表3.3.2、表3.4亦同）： 很好 好 尚好 尚可 小心（要用心設(shè)計(jì)） 危險(xiǎn)（由于相對(duì)缺少實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)） 差（即操作性能差）。圖 無(wú)相變換熱器的選擇3.3再沸器的分類(lèi)、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 再沸器的型式及特性類(lèi)型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)池沸釜式容易維護(hù)和清洗有汽液分離空間相當(dāng)于一塊理論板（傳熱面積可以大）需要較多的管線(xiàn)和空間易結(jié)垢由于較大的殼體，相對(duì)費(fèi)用較貴內(nèi)置式?jīng)]有殼體費(fèi)用低需要的管線(xiàn)少和空間小，本身有汽液分

6、離空間容易維護(hù)和清洗易結(jié)垢因塔徑一定，大小有限制水平熱虹吸不易結(jié)垢，（傳熱面積可以大）需要較多的管線(xiàn)和空間只有在高循環(huán)量時(shí)，相當(dāng)于一塊理論板流動(dòng)沸騰立式熱虹吸配管簡(jiǎn)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)于一塊理論板清洗困難，管子有沖蝕強(qiáng)制循環(huán)適用于高粘度液體和含有少量顆粒的液體可控制循環(huán)量泵的投資和操作費(fèi)用較高，泵處有潛在的泄漏可能管子有沖蝕表 再沸器的選型工藝條件再沸器型式釜式或內(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 接近臨界壓力 高真空尚可很好尚可好好危險(xiǎn)危險(xiǎn)尚好危險(xiǎn)危險(xiǎn)好小心小心尚可尚可尚可尚可

7、危險(xiǎn)很好設(shè)計(jì)溫差： 中等設(shè)計(jì)溫差 大的設(shè)計(jì)溫差 小的設(shè)計(jì)溫差 很小的設(shè)計(jì)溫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結(jié)垢：清潔中等重嚴(yán)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：純組分（沸程為零）窄沸程寬沸程很寬沸程（粘性流體）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圖3.3.1再沸器的選擇 注：* 大熱負(fù)荷時(shí)選用。圖 再沸器的選擇圖 再沸器的選擇3.4冷凝器的型式、特點(diǎn)和選型表3.4冷凝器的型式和特點(diǎn)圖3.4冷凝器的選擇表3.4 冷凝器的型式和特點(diǎn)工藝條件冷凝

8、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型殼（殼側(cè)）垂直管內(nèi)（向下流）水平管內(nèi)操作壓力:中等接近臨界壓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過(guò)冷/過(guò)熱降溫:中等過(guò)冷大的過(guò)冷大的過(guò)熱降溫寬的冷凝范圍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氣體: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圍:小中等寬冷卻介質(zhì)結(jié)垢冷凝液有銹蝕冷凝液有結(jié)凍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圖3

9、.4 冷凝器的選擇3.5高效換熱器的特點(diǎn)及選型3.5.1高效換熱器是指?jìng)鳠嵝时绕胀〒Q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Re數(shù)（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(guò)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(xiàn)清洗，壁面加防垢涂層或加大流體對(duì)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(wèn)題靈活掌

10、握。3.5.2無(wú)相變時(shí)的強(qiáng)化1） 管外 采用螺旋槽管、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(guò)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(guò)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） HTFS Design Report No.18:Selection of Heat Exchanger Equipment2） HTRI Design Manual Volume 23） 化工單元操作設(shè)計(jì)手冊(cè) 第四章 換熱器設(shè)計(jì)4） 化工單元操作設(shè)計(jì)資料 第三章 傳熱5） Hydrocarbon Processing, 1992.10附圖：管殼式換熱器型式前端管箱型式殼體型式后端結(jié)構(gòu)型式A平