换热器设计指南

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换热器设计指南

1总则

1.1目的

为规范本公司工艺设计人员设计管壳式换热器及校核管壳式换热器而编制。1.2范围

1.2.1本规定规定了管壳式换热器的选型、设计、校核及材料选择。1.2.2本规定适用于本公司所有的管壳式换热器。1.3规范性引用文件

以下文件中的条款通过本规定的引用而成为本规定的条款，凡注日期的应用文件，其随后所有的修改单或修改版均不适用本规定。凡不注日期或修改号（版次）的引用文件，其最新版本适用于本规定。

GB150-1999钢制压力容器GB151-1999管壳式换热器HTRI设计手册

Shell&tubeheatexchangers——JGC

石油化工设计手册第3卷——化学工业出版社（2023）换热器设计手册——中国石化出版社（2023）换热器设计手册——化学工业出版社（2023）

ShellandTubeHeatExchangersTechnicalSpecification——SHESLL(2023)SHELLANDTUBEHEATEXCHANGERS——BP(1997)

ShellandTubeExchangerDesignandSelection——CHEVRONCOP.(1989)HEATEXCHANGERS——FLUORDANIEL(1994)ShellandTubeHeatExchangers——TOTAL（2023）管壳式换热器工程规定——SEI（2023）

2设计基础

2.1传热过程名词定义

2.1.1无相变过程

加热：用工艺流体或其他热流体加热另一工艺流体的过程。冷却：用工艺流体、冷却水或空气等冷剂冷却另一工艺流体的过程。换热：用工艺流体加热或冷却另外一股工艺流体的过程。2.1.2沸腾过程

在传热过程中存在着相的变化—液体加热沸腾后一部分变为汽相。此时除显热传递外，还有潜热的传递。

池沸过程：用工艺流体、水蒸汽或其他热流体加热汽化大容积设备中的工艺流体过程。

滚动沸腾：用工艺流体、水蒸汽或其他热流体加热汽化狭窄流道中的工艺流体过程。2.1.3冷凝过程

部分或全部流体被冷凝为液相,热流体的显热和潜热被冷流体带走，这一相变过程叫冷凝过程。

纯蒸汽或混合蒸汽冷凝：用工艺流体、冷却水或空气，全部或部分冷凝另一工艺流体。

有不凝气的冷凝：用工艺流体、冷却水或空气，部分冷凝工艺流体和同时冷却不凝性气体。

2.2换热器的术语及分类

2.2.1术语及定义

换热器装置：为某个可能包括可替换操作条件的特定作业的一个或多个换热器；位号：设计人员对某一换热器单元的识别名；有效表面：进行热交换的管子外表面积；

管程：介质流经换热管内的通道及与其相贯穿部分；壳程：介质流经换热管外的通道及与其相贯穿部分；管程数：介质沿换热管长度方向往、返的次数；壳程数：介质在壳程内沿壳体轴向往、返的次数；

公称长度：以换热管的长度作为换热器的公称长度，换热管为直管时，取直管长度，换热管为U形管时取U形管直管段的长度；

计算换热面积：以换热管外径为基准，扣除伸入管板内的换热管长度后，计算得到的管束外表面积，对于U形管式换热器，一般不包括U形弯管段的面积；公称换热面积：经圆整后的计算换热面积；

2.2.2换热器分类

根据不同的分类方法定义换热器类型如表2-1所示。

表2-1换热器类型

换热器的分类换热器名称预热器加热器过热器按用途分（3）蒸发器再沸器冷却器冷凝器深冷器冷却冷凝器等管壳式换热器套管式换热器螺旋板式换热器板翅式换热器板式换热器夹套式换热器空冷器等按结构型式分(3)

2.3换热器的选择原则

根据工艺条件，采用图2-1进行初步的换热器选型。

图2-1换热器型式初选图

注：本图及其它图中的压力均指绝压

2.4工艺设计程序

2.4.1设计输入?工艺条件

管壳式换热器设计所需数据，如流量、温度、压力等，需要从如下文件获得：——PFD，包括质量、热量平衡；基本的工程设计参数；——PID及总图；设备数据表；——选材及管材。