盘部室培训换热器

换热器设计要点及应用软件

(HTFS，HTRI)简介工艺部2007年培训

二OO七年八月内容提要

HTFS简介HTRI简介换热器的分类及结构特点换热器的类型选择管壳式换热器的设计要点

HTFS简介英国HTFS(HeatTransferandFluidFlowService)用于各种传热设备性能设计的应用软件涉及的技术领域拥有的程序和技术资料我公司目前使用状况技术领域ShellandtubeheatexchangersAircooledheatexchangersFiredprocessheatersandfurnacesCompactheatexchangersPowerplantexchangersHeatrecoveryunitsRefrigerationandairconditioningPipeworksystemsHTFS拥有的程序和技术资料ShellandTubeHeatExchangersTASCOPTUKETLREBLTREB4PIPO1AircooledHeatExchangersACOLDACE1CompactHeatExchangerAPLEPFINMUSE2MULE2MUSCFiredheatersandFurnacesFIHRPCOC1ZONE3ZORT1PowerPlantFRAN1SPOC1PipelinesPIPE3HeatexchangerselectionHEAd技术资料设计手册(HandbookSheets)共六卷设计报告(DesignReports)共59册研究论文(Researchpapers)我公司目前使用状况1985－1992期间的软件及相应的资料计算程序多为MS－DOS环境10个常用程序有微机版本HTFS自备有常用的40种组分的物性数据库，并与PPDS数据库相连

HTRI

简介美国HTRI(HeatTransferResearch,Inc.)应用领域拥有的程序和技术资料我公司目前的使用情况HTRIFoundedin1962GloballeaderinprocessheattransferandheatexchangertechnologyOver500corporatemembersitesApplication-orientedresearchonindustrial-scaleequipmentProvidetechnicalsupportandconsultingCommunicationCommitteesHollandUnitedKingdomSingaporeUSAJapanKoreaChinaHTRI拥有的程序和技术资料HTRIXchangerSuite-Xace(空冷器设计、校核及模拟)-Xist(管壳式换热器－单相、两相流的设计、校核及模拟。包括釜式再沸器、热虹吸再沸器，降膜蒸发器及回流冷凝器)-Xphe(板式换热器设计、校核及模拟)-Xtlo(管板图)-Xvib(严格分析在换热器管束中由流动引起的振动问题)FH(加热炉的模拟计算)ST

Educational(培训）EHT(EnhancedHeatTransfer)HTRIe-libraryDesignManualReportBooksComputerProgramsSupportVolumeDataBooks我公司目前的使用情况1997.7.1起为HTRI协会的会员MSWindowsHTRI软件的发展方向

HTRIdatabanksfollows:High-finnedtubesPlateheatexchangersShellsidecondensationShellsideflowboilingShellsidepoolboilingShellsidesingle-phaseTubesideboilingTubesidecondensation(horizontal\vertical\reflux)Tubesidesingle-phaseStud-finnedtubesPhysicalPropertiesPropertygridinputAutomaticfluidcode(morethan100fluid)AutomaticestimationforcommonhydrocarbongroupsComponentpropertiesattwotemp.Directinterfacetoauser-supplieddatabasesuchasDIPPRPublication

(calculationmethods/researchdata/literaturereviews

/document/supportmethods)DesignManualAir-cooledheatexchangerandextendedsurfaceBoilingCondensationFiredheatersFoulingNon–TubularheatexchangersShellsideflowandvibrationTubesideflowTwo-PhaseflowReferencereportsQ(technicalbulletin)DatabooksHTRI的发展Researchonindustrial-scaleequipmentattheState-oftheartfacilityDevelopmethodsandsoftwareforthethermaldesignandanalysisofheatexchangerandfiredheatersProvidetechnicalsupportandconsulting,andcontractservices.换热器的分类及结构特点换热器的类型选择热负荷及流量大小流体的性质温度、压力及允许压降的范围对清洗、维修的要求设备结构、材料、尺寸及重量价格、使用安全性和寿命管壳式换热器-应用范围广，适应性强-允许压力：高真空－41.5MPa-温度：-100oC－1100o

C容量大、结构简单、造价低廉，清洗方便目标：优化设计及安全运行特殊型式的换热器-板式换热器-空冷器-多管式换热器-折流杆式换热器-板翅式换热器-螺旋板式换热器-蛇管式换热器-热管式换热器下表给出了使用范围

板壳式换热器（1）板壳式换热器（3）板壳式换热器（４）四通道立式可翻转可拆式螺旋板换热器卧式可拆式螺旋板换热器板式换热器（1）板式换热器（2）averagegapof1.4-4.5mm.板式换热器（3）板式换热器（４）PlateGasket1stliquid2ndliquid特殊型式的换热管１）表面上车出或铸出各种形式等高、等深的脊或沟槽；-低翅管、高翅管、槽管、波节管。２）表面敷有特殊加工层。-高通量管、

镍基涂层管。特殊材料的换热器-石墨、聚四氟乙烯、玻璃。

管壳式换热器（图例）管壳式换热器的类型和规格标准-美国的TEMA标准（管式换热器厂商协会标准）-HEI标准（美国换热器研究所标准）GB151规格根据公称壳径和管长规定的公称壳径：最外层壳体的最大内径直管段的管长：相隔最远的两个管板之间的距离。如：AES，BEM，AEU等。管壳式结构的基本类型固定管板式（L，M，N）U-形管式（U）浮头式（P，S，T，W）套环式，内浮头式，外密封浮头式和拔出浮头式。管材、管壁厚度和管长的选取管子：承受内、外侧的压力；两侧的温度；热应力和两侧流体的腐蚀性管子厚度：U形弯头管长：标准规定，设备布置等管壳式换热器的设计要点（1）封头选取的一般要求-两侧污垢系数-清洗方式-经济性各类换热器管程数限制最大管程数工艺物流的安排工艺条件压力、压降、温度剖面、流体流速。流体条件高粘度、再沸器高出口汽化率、宽沸点、

高对比压力（Press./criticalpress.）、高表面张力、高污垢管壳式换热器的设计要点（2）管壳式换热器的设计要点（3）重要的几何参数

-壳体型式

标准型式：E，J，X-温度交叉时

-水平热虹吸式再沸器：G，H-壳体布置通常为卧式，下列情况下最好选用立式布置：管壳式换热器的设计要点（4）管侧热虹吸式再沸器管侧降膜蒸发器管侧冷凝器壳侧蒸发器（feed-effluentexchangers)

管壳式换热器的设计要点（5）折流板SegmentalDouble-segmentalSegmentalno-tubes-in-windowRod-typeHelicalDisk-anddoughnut冷凝器的设计要点-管侧、壳侧冷凝-工艺条件(单组分，多组分，含不凝气，过冷气，压降等)-设备的放置(H，V)-流动方向(向上流，向下流)-当冷凝器的冷凝温度高于环境温度15－20C或更高时，考虑使用空冷器，选用原则：1)冷却水供应困难，水冷的运行费用过高；2)水冷引起结垢和腐蚀严重；3)水冷引起环境污染。

蒸发器(再沸器)的设计要点-设备型式：内置式，釜式，卧、立式热虹吸式，强制循环-沸腾模型不同：壳侧、管侧沸腾-工艺条件：操作压力，设计温度，污垢系数，混合液沸腾范围换热器的合理压力降(详见BCD)换热器接管位置的选取-被加热或被蒸发-被冷凝的流体-被冷却的流体结构参数的选取-换热管(管型，管长，管径，壁厚，材料)-折流板(型式，位置，间距)-防旁流设施-缓冲挡板主要计算公式-冷、热两流体间热量平衡-Qreq=(WCpΔT)hot=(WCpΔT)cold-传热率方程-Qact=(A)(ΔTm)(1/ΣR)ΣR=(1/hi)o+(1/ho)o+(Rf)o+(Rw)o-传热率的估算

Qact≥Qreq-对压力降的限制条件-(ΔPi)act≤(ΔPi)allow-(ΔPo)act≤(ΔPo)allow例题

E204(T201塔底再沸器)E218(T201塔顶水冷器)最终计算结果的分析总体设计尺寸-通常L/D:5-10,立式热虹吸：3－5热阻的大小设计余量设计压降的利用和分布-必须大部分分布在换热率高的地方流速-cw:大于1.0m/s,小于3.0m/spv2:小于5950kg/ms