换热器的选型

时间：2019-09-03

换热器，又称热交换器。是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等使用。换热器行业涉及暖通、压力容器、中水处理设备，化工，石油等近30多种产业，相互形成产业链条。各种类型的换热器作为工艺过程必不可少的设备，如何根据不同的工艺生产流程和生产规模，设计出投资省、能耗低、传热效率高、维修方便的换热器是一项非常重要的工作。

1、换热器原理及流体流向：

换热原理：换热器的流向一般有两种，顺流和逆流；顺流时，入口处两流体的温差较大，并沿传热表面逐渐减小，至出口处温差为较小。逆流时，沿传热表面两流体的温差分布较均匀。在冷、热流体的进出口温度一定的条件下，当两种流体都无相变时，以逆流的平均温差较大顺流较小。

同样传热量的条件下，逆流可使温差增大，传热面积减小;若传热面积不变，逆流可使加热或冷却流体的消耗量降低。前者可节省设备费，后者可节省操作费，故在设计或生产使用中应尽量采用逆流换热。

2、换热器类型选择：

         可以根据工艺需要或传热形式选用不同的换热器

按工艺功能分来：冷却器、加热器、再沸器、冷凝器、蒸发器、过热器、废热锅炉等。

按传热方式和结构分类：间壁传递热量式和直接接触传递热量式，其中间壁传热式又分为管壳式、板式、管式、液膜式等换热器。

            换热器的类型很多，每种型式都有特定的应用范围。在某一种场合下性能很好的换  热器，如果换到另一种场合可能传热效果和性能会有很大的改变。

         因此，针对具体情况正确地选择换热器的类型，是很重要的。换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有:

    1) 热负荷及流量大小   2) 流体的理化参数 

    3) 温度、压力及允许压降的范围   4) 对清洗、维修的要求 

    5) 设备结构、材料、尺寸、重量   6) 价格、使用安全性和寿命

   3、换热器设计

   换热器设计计算为例：

   3-1. 根据已知条件确定管程和壳程的物体流量，进出口的温度条件；根据两侧流体的温度条件，确定两流体在该换热

器中定性温度的物性值。物性值包括密度ρ，比热c，传热系数K，流体质量m，并计算该换热器的传热量Q。

3-2. 根据换热器的对数平均温差Δt，温差修正数FT。

3-3.假定总传热系数K0。

3-4.按式Q=KFΔt计算所需的传热面积F来确定换热器的大小。

式中K—总传热系数，W/(m2·K)；F—换热器总传热面积，m2；Δt—进行换热的两流体之间的平均温差，K。

传热量Q可以通过式Q=cmΔt得出。

式中c—比热容，J/(kg·K)，空气0.242J、水1.0J、油0.5J；m—流体质量，kg；Δt—进行换热的两流体之间的平

均温差。

3-5.分别计算冷热侧的传热系数Ki、Ko，根据两物体的污垢系数计算总传热系数K计，如果K0＞K计，按K0=K计

返回第四步，如满足则进行下一步。

3-6.计算流体压力降，如满足工艺条件则结束，不然，则调整换热器的结构条件，返回第五步重新计算。

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