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管殼式換熱器設(shè)計(jì)所需考慮的因素

換熱終溫的確定

換熱終溫一般由工藝過程的需要確定。當(dāng)換熱終溫可以選擇時(shí)，其數(shù)值對(duì)換熱器是否經(jīng)濟(jì)合理有很大的影響。在熱流體出口溫度與冷流體出口溫度相等的情況下，熱量利用效率，但是有效傳熱溫差，換熱面積。

另外，在確定物流出口溫度時(shí)，不希望出現(xiàn)溫度交叉現(xiàn)象，即熱流體出口溫度低于冷流體出口溫度。

設(shè)備結(jié)構(gòu)的選擇

對(duì)于一定的工藝條件，首先應(yīng)確定設(shè)備的形式，例如選擇固定管板形式還是浮頭形式等。參照下表1-7.

在換熱器設(shè)計(jì)過程中，強(qiáng)化傳熱總的目標(biāo)概括有：在給定換熱量下減少換熱器的尺寸；提高現(xiàn)有換熱器的性能；減小流動(dòng)工質(zhì)的溫差；或者降低泵的功率。

傳熱過程是指兩種流體通過硬設(shè)備的壁面進(jìn)行熱交換的過程，按照流體的傳熱方式基本上可以分為無相變和有相變兩種類型。無相變過程強(qiáng)化傳熱技術(shù)的研究，一般依據(jù)控制熱阻側(cè)而采取相應(yīng)的措施：

如采用擴(kuò)展管內(nèi)或者管外表面；采用管內(nèi)插異物；改變管束支撐件形式；加入不互溶的低沸點(diǎn)添加劑等方法，以增強(qiáng)傳熱效果。

管殼式換熱器

管板

根據(jù)管板與管箱、殼體的連接結(jié)構(gòu)，管板可分為：

a) 延長部分兼作法蘭的固定管板。

b) 不兼作法蘭，且與殼程、管程筒體焊成一體的固定管板。

根據(jù)管板的使用功能（用途），管板分為：

a) 固定管板換熱器的固定管板；

b) 浮頭換熱器的固定管板和浮動(dòng)式管板；

c) U 形管式換熱器的固定管板；

d) 板換熱器的板；

e) 薄管板。

折流板

折流板的作用

a）增加殼程管間的介質(zhì)流速，提高傳熱效果。

b）對(duì)換熱管起支承作用。

c）調(diào)整折流板間距，對(duì)避免管束誘發(fā)振動(dòng)有一定的作用。

折流板的形狀

常用的折流板和支持板的形狀有弓形和圓盤-圓環(huán)形兩種。此外根據(jù)需要還有其它形式的折流板和支持板，如矩形孔圓板和矩形擋板等，見圖所示：

a） 單弓形折流板（圖 a）：是常采用的一種形式，其形式簡單，但壓降較大。

1) 上下排列（水平切口）即指物料進(jìn)口與弓形缺口是成垂直設(shè)置的，以造成介質(zhì)的劇烈擾動(dòng)來增大傳熱系數(shù)。

2) 左右排列（豎直缺口）是指物料進(jìn)口與弓形缺口是成平行設(shè)置的。多用于臥式冷凝器或蒸發(fā)器，便于冷凝液和氣體的流動(dòng)。

3) 轉(zhuǎn)角排列，一般用于換熱管正方形排列，可使流體形成湍流，以提高傳熱效率。

b） 雙弓形（圖b）和三弓形折流板（圖c）：適用于殼程流量較大的物流，或殼程流體為密度低的低壓時(shí)，此時(shí)壓降會(huì)有大的下降，而傳熱系數(shù)的下降要小得多；同時(shí)這種形式還有利于防止介質(zhì)流動(dòng)過程中誘發(fā)的振動(dòng)。

c）圓盤—圓環(huán)形折流板（圖d）：由圓盤和圓環(huán)交錯(cuò)排列，介質(zhì)流動(dòng)特征是與軸心對(duì)稱。

d）矩形折流板（圖e）：矩形折流板可橫放，也可豎放，而橫放一般用于殼程介質(zhì)為氣相時(shí)，豎放用于殼程介質(zhì)為液相或有冷凝液的場(chǎng)合。這兩種形式通常在大直徑和大流量情況下采用。