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列管式换热器的优化设计
摘 要: 提出了在设计列管式换热器时的整体优化、简化设计的计算步骤过程 , 从而可使设计者便于计算 , 以获适宜或最佳设计
关键词: 列管式换热器 ; 整体设计; 优化 ; 简化
引言
列管式换热器是一种结构坚固、可靠程度高、适应性强、材料范围广的换热器. 因此在石油、化工生产中 , 尤其是高温
高压等大型换热器的主要结构形式. 目前   ,对于换热器的研究
主要集中在异形换热管传热性能等方面 , 对于换热器的整体优化 , 简化设计少见报道.
1 列管式换热器设计步骤及计算
1. 1 工艺计算
列管式换热器的设计 ,首先要根据生产工艺条件的要求 , 通过化工工艺计算 ,确定换热的传热面积 , 同时选择管径、管长、决定管数、管程数和壳程数 .
1. 1. 1 换热器初步设计
①传热量
Q= W• Cp• ( T1 - T2 )
②有效传热温差△ T、对数平均温差△ tm
 tm =   [( T1 - t2) - ( T2 - t1 )  ] /ln    ( T1- t2 )
( T2-  t1  )
假定换热器的壳程数为 1, 管程数为 NB , 计算并查取其温差修正系数 Ft , 则△ T = Ft △ tm
③根据换热剂性质和工艺条件 , 设总传热系数 K, 所需的换热面积 A
A =Q T     
1. 1. 2 传 热 管
因为换热管的换热是依靠传热管构成传热面来进行. 所以管子的尺寸、形状对传热有很大影响 . 同时 , 管子的大小 , 管子的排列对清洁污垢非常重要 .①通常采用光管或低翅片管 ,规格为19×2和 25×2.5
②传热管根数
③确定管子排列方式和管间距 
④管子材料由流体化学性质和工艺设计条件如压力、温度等确定
1. 2 换热器的机械设计
1. 2. 1 壳体直径 Di和厚度 S的计算
1. 2. 2 壳体材料可根据物料性质、操作压力、温度来确定.
1. 2. 3 换热器封头的选择
采用标准封头 ,根据 JB1154— 73选择
1. 2. 4 容器法兰选择
根据 JB1160— 82标准选择
1. 2. 5 管板尺寸 由《钢制列管式固定管板换热器结构设计手册》计算、选定
1. 2. 6 管子拉脱力的计算
.   若管子与管板为焊接接头 , 则不需校核拉脱力 .
1. 2. 7 温差应力的计算
对于固定列管式换热器 ,因为温差应力较大 ,通常需要计算、校核温差应力 ,进而判断是否需要设置膨胀节 .
1. 2. 8 折 流 板
在列管式换热器中设置折流板 , 可提高壳程内流体的流速和加强湍流强度 , 从而提高传热效率 ,是强化传热的一种结构。常用圆缺形折流板折流板间的间隔不大于壳体内径  ,最小为壳内径的1/5 . 板间距太大湍流强度会不够 , 太小则增加了流动阻力。
结论:
本文提出的列管式换热器的设计 , 在工艺设计上考虑了传热系数、管壳程压降等对换热器设计的影响 ,同时在机械设计上进行了部分筒化计算。虽然所列公式繁多 ,但运用计算机编程计算 ,将简便易行 ,能满足设计要求。