换热器工艺计算流程 18610352092 北京高杰能源技术有限公司

一、通过HYSYS进行换热器的工艺计算，采用管壳式换热器类型。

二、打开ASPEN EDR

三、点击NEW,选择Shell&tube 点击Creat

四、点击SAVE,选择保存的位置，保存名称为XX 项目+设备位号

五、点击Set unit 设定换热器计算软件单位为SI

六、点击FILE/IMPROT 导入HYSYS计算软件。选择需要计算的换热器。

七、进入Console选项，选择Calculation mode： Rating/Checking TEMA type：BEM 或者其它形式，参见《冷换设备工艺计算手册》P88页，参见图2.4 TEMA换热器型式，优先选型类型为BEM。

八、选择Location of hot fluit: tubeside/shellside。 参见《冷换设备工艺计算手册》P4页，3.管壳程流体的确定。适于走管程的流体有水和水蒸汽或强腐蚀性流体；有毒性流体；容易结垢的流体；高温或高压操作的流体等。适于走壳程的流体有塔顶馏出物冷凝；烃的冷凝或再沸；关键压力降控制的流体；粘度大的流体。

九、在tube OD/pitch 选择19/25 或者 25/32。优先选用19/25 如果用于再沸器则选用25/32。

十、在Tube pattern（布管方式） 选择换热器布管方式：30-Triangular， 60-Triangular ，90-Triangular，45-Triangular。具体的选型原则参见《换热器设计手册》P45页。

十一、在Tube are in baffle windows 选择 YES 或者 No tube in baffle windows。一般选择 YES 选择No tube in baffle windows的情况详见《换热器设计手册》P45页。

10.2.2 在baffle type（折流挡板的形式）中选择 Single segmental（单圆缺形），Double segmental（双圆缺形），Triple segmental（三圆缺形），unbaffled（无折流挡板），Rod（折流杆）具体选型参见《换热器设计手册》P45页。

十二、在 Baffled cut orientation （折流板圆缺位置）选择Horizontal（水平切割） 或者Vertical （垂直切割），Horizontal水平切割放置的折流板适用于无相变的对流传热，防止壳程流体平行于管束流动，减少壳程底部液体沉积。Vertical切割适用于两相流体，在带有悬浮物或结垢严重的流体所使用的卧式冷凝器、换热器中。

十三、在Default exchanger material 选择换热器所使用的材质 carbon steel

十四、Shell ID/OD 选择换热器的壳径。一般选择管径为300、400、500、600、最大到2000mm。在小于400mm可以采用管材，当大于400mm 可以考虑采用板卷制。

十五、选择Tube length （换热管的长度）一般都是6的倍数，因为换热管的长度一般为 6m，这样换热器的材料成本比较低。2m、2.5m、3m、4m、6m。在输入管子长度的时候，需要注意换热的长径比一般为5-10，再沸器的长径比一般为3-5。

十六、Baffle spacing center to center （折流板间距）最小的折流板间距为壳体直径的1/5并大于50mm，最大数据为换热器直径。折流板间距越小，壳体的流速越高，阻力越大。同时换热系数就会增加。通常最大折流板间距为壳体直径的1/2并不大于TEMA规定的最大无支撑直管跨距的0.8倍。国标的挡板间距有 100，150，200，300，450，600，700。#p#分页标题#e#

十七、Number of baffles （折流板的数量）为默认值，EDR程序会自动计算，后续需要关注就可以了。

十八、Number of tube/passes (管子的数量/管程）管子的数量EDR会根据提供的管间距、管子规格、壳程的管径自动算出，在Rating模式下不需要输入，但是管程需要输入，管程的数量需要根据管内流体的流速，管内的阻力降，制造难度共同确定。（与壳侧的管径也有关系，如果管径低于300mm则无法做成U型管换热器）初次进行试算的过程中，可以先选定1，如果出现管程流速过小时候，再做进一步的调整。

十九、点击Set Process Data ，检查热流体、冷流体的流量、气相摩尔分率等是否正确，手动输入换热介质的污垢热阻：FOULING RESISTANCE 具体输出参数，通过查表来选取。一般气体的污垢热阻取0.0001m2-K/W,一般冷却水的污垢热阻：0.00014m2-K/W。

二十、当这些都输入完毕后，换热器就具备试算的条件了。点击运行，查看计算结果。是否有警告，警告input为输入警告，Results警告为输出警告。判断警告是否需要解决。逐步的进行解决，直至严重的报警全部消除。

二十一、点击查看Overall Summary ，点击查看：Velocity ，看管程和壳程的流速，是否在合适的范围内。气体流速一般为10m/s，液体流速一般为1.5m/s。查看Reynolds No.vapor/liquid，（雷诺准数）管程和壳程是属于层流区还是紊流区。

常见流体的流速范围

详见《冷换设备工艺计算手册》P3页，表1-2，表1-3，表1-4，表1-5。

二十二、计算结果的校核

22.1.总体设计尺寸，细长型的换热器比短粗型的要经济。通常L/D=5~10，可以增加到15~20，对于立式热虹吸再沸器，L/D=3~10。

22.2.面积余量，详见Overall summary /heat Transfer Parameters/Actual/reqd area ratio-fouled/clean ,如果计算过程中，流体处于湍流状态，管程和壳程的流速在正常范围内，循环冷却水的推荐流速在1.5m/s的正常情况下，面积余量取10%即可，如果换热器的流速过低，处于层流状态，则换热面积余量需要考虑15%以上。

当面积余量不足时，可以考虑如下措施：

增加管数（用换热面积弥补总传热系数的不足）

减少管数（提高管程流速以提高对流传热系数）

调整热阻数值较大的相关项

调整壳程的流速（一般流速增大，有利于提高换热系数）

22.3、压降 允许压降必须尽可能充分利用，如果计算压降与允许压降有是实质差别，则必须尝试改变设计参数。需要认真查看校核压降分布，使压降大部分分布在换热效率高的地方，如：横掠管束的错流流动处。如果管嘴或窗口处的压降占总压降的比例较大，应考虑增大管嘴尺寸及折流板圆缺率，一般希望进出口管嘴的压降之和控制在总压降的30%左右。在pressure drop中 pressure drop distribution 中 bundle Xflow中流速与baffle windows 中的流速的比值 控制在0.8-1.2，尽可能接近1，如果偏差比较大，则需要调整优化折流板间距和折流板的切割率。#p#分页标题#e#

允许压降必须尽可能加以利用，如果计算压降与允许压降有实质差别，则必须尝试改变设计参数。在校核了计算所得压降值是否小于允许值之后，应对压降的分布作进一步的校核，这其中包括有进、出口接管处压降、错流和管窗流的压降,压力降必须大部分分布在换热率高的地方，如横掠管束的错流流动处；如果在接管或管窗处的压降占总压降的比例较大，应考虑增大接管尺寸及折流板间距。一般对进、出口接管的压降希望控制在总压降的30％左右。特别对有轴向接管的换热器，接管部分的压降最好控制在总压降的30％以下，否则会造成管子进口处的偏流。为防止物流对壳程入口处的管子进行冲击，引起振动和腐蚀，一般均在换热器壳程进口处设置防冲板或分布器，在计算压降时要有所考虑。另一个必须记住的事实是，允许压降是人为给定的，所以，如果在设计中允许压降得到了充分利用，而增加一

22.4、总体的传热系数应该与经验值基本相当，常见管壳式换热器换热系数可以见表。 首先从流体的相态、物性和以往经验上来分析计算结果是否合理。另外，污 垢系数的选取对传热系数也有很大的影响，对计算结果应综合分析，并结合实际经验来评定。

常用的列管是换热器的传热系数

22.5、热阻大小

首先根据流体的物系及实际经验来推断一下传热系数值是否合理，应特别注意管内雷诺数的大小。在层流流动(管侧Re<2000,壳侧Re<300)和过渡区流动中，应使用分段计算的方式(HTFS程序无此功能)，以确保传热系数值计算的正确。在评估计算结果的同时，应考虑程序计算的精确度。如果热阻在管侧和壳侧分布平衡，则该设计是好的，如果一侧热阻值过大，应该分析原因，分析管、壳侧冷、热流体的分布是否合理，如果是由于某一侧污垢系数过大而引起的，则可不必进一步修改原设计。

22.6 流速

需校核管子进出口处、壳侧进口处和接管内的流速。一般来说流体流速在允许压降范围内应尽量选高一些，以便获得较大的换热系数和较小污垢沉积，但流速过大会造成腐蚀并发生管子振动，而流速过小则管内易结垢。对冷却水系统，设计计算时可参考下表中推荐的值(碳钢管)。

如果冷却水的流速低于上表中的最小流速，最好征得工艺工程师的同意增大允许压降或变化冷却水的流率。

对冷却水以外的单相和两相流用ρv2值判断。对壳侧进口流速，按TEMA规定ρv2值不能超过5950 Kg/MS2(碳钢管)。对管窗内不排管换热器，管窗流速应为错流速度的2 ~ 2.5倍，气体和蒸汽的流速可在8 ~ 30m/s之间。

22.7 壳侧流路分析

HTRI程序在计算结果中对壳侧各流路给出了较详细的分析，可以参考下表中给 A,B,C,E,F流的推荐值。#p#分页标题#e#

流路A－－折流板管孔和管子之间的泄漏流路；

流路B－－错流流路；

流路C－－管束外围和壳内壁之间的旁流流路；

流路E－－折流板与壳内壁之间的泄漏流路；

流路F－－管程分程隔板处的中间穿流流路。

最大限度地加大B－stream(错流)，减少泄漏流，而事实上漏流不可能也不必要被全 部阻止，因为安装换热器时总需要有间隙。

22.7 对折流板的设计分析

单圆缺和双圆缺折流板为管壳式换热器中常用的折流板型式，换热器中折流板的布置对设计计算有很大影响，一般从下面几各方面来检查原设计是否合理。

a. 从流体流动、传热和污垢系数等方面考虑，最好将折流板的圆缺高度控制在壳体直径的20 ~ 30％，而板间距则控制在壳体直径30 ~ 50％之间,并不应小于50mm。

b. 避免大圆缺小间距或小圆缺大间距的设计。应优化选取折流板圆缺的大小和板间距大小，通常β值(折流板圆缺修正系数)最好在0.9 ~ 0.92之间。

c. 除了管窗内不排管以外，流体的错流速度和在管窗内的流动速度不应相差太大，流体在 X－flow 和 Window 内的速度大并且越接近越好。

d. 如果壳侧压降受到允许压降的限制，考虑使用双圆缺折流板，若还是不行，考 虑变化壳体型式，选用TEMA的J、G、H、X型壳体。

22.8 有效平均温差

在HTRI程序中是这样描述有效平均温差的:

EffectiveMTD=(LMTD)(F)(DELTA)

其中：LMTD为对数平均温差

F＝(TUBE)(BAFFLES)(F/G)(HOT/COLD)

TUBE:即Ft，是对管侧多管程流动的修正系数。通常设计计算时应保证Ft大于0.8。当Ft小于0.8时,换热器的经济效益是不合理的，此时应另选其它流动型式，以提高 Ft值。如：增加管程数或壳程数，或着用几台换热器串联，必要时亦可调整温度条件。但在特殊情况下，如温度有0.5 ~ 1.0°C交叉时，Ft＝0.75,也能接受。

BAFFLE:即折流板数修正系数。当折流板数较少时，壳侧流体的混合流动性能较低，故需进行修正。通常此值等于1.0。

DELTA: 温度变形系数。这个系数是用来计算E流对温度差的影响大小的。设计计算时希望δA>0.8,若δA<0.8,应考虑采用E流路小的折流板型式，也可增加换热器的串联数。

HOT/COLD：是对由于物性参数变化而造成的总传热系数变化的修正，通常为0.98~1.0。

F/G：在TEMAF型壳体和G型壳体中，有一纵向横隔板，F/G就是对通过此板的热量泄漏的修正。如果F/G<0.95,考虑使用保温板或增加壳程串联数。

22.9 管子振动

换热管的管束属于弹性体，被流过的流体扰动，离开其平衡位置，管子产生振动。在壳侧，拉杆和隔板也有振动的倾向，但这些部件的刚性比管子大，所以不容易被激起振动。设计计算结束后为保证换热器的稳定操作，应校核计算结果中的有关管振动各项数值，如：临界流动速度(criticalvelocity)、涡流脱落(vortexshedding)、湍流抖振(turbulentbuffeting)、声音共振(acousticresonance)和振幅等。通常当折流板间距(包括进、出口处)超过400mm时，有可能发生管子振动。当壳侧物流为液体时，需仔细检查临界流动速度及涡流脱落频率值的大小；而当壳侧物流是气体时，应仔细检查临界流动速度、涡流脱落、湍流抖振、声音共振和振幅等值是否满足无振动的要求。如果因为在进、出口处的折流板间距过大而造成了振动，可通过在接管口下增加支撑板来避免。另外为避免振动的发生，折流板间距应小于TEMA最大不支撑长度的80％。#p#分页标题#e#

22.10 如何调整设计方案，得到最佳计算结果

通常情况下，象温度、压降和传热系数等设计计算控制要素很少彼此较好地相配合，经常是某一设计要素为设计计算的控制因素，由于一个简单的设计变更能带来设备尺寸的减小，因此找出控制因素能尽快有效的帮你解决问题。

11.4.1传热系数为控制因素时

总传热阻力的大小主要是由壳侧、管侧、污垢和管子的金属阻力来决定的，为了提高总传热系数的大小，应分析是哪一侧的传热系数影响了它，采用何种方法，可以提高传热系数值。

a.提高壳侧传热系数的方法

－使用低翅管

－减小换热管外径和管间距

－提高B流速度(可使用密封设备或减小壳体和折流板之间的间距)

－选用F型或G型壳体

b.提高管侧传热系数的方法

－减小管外径

－增加管长

－变换流动分布，管侧流动改为壳侧流动

11.4.2 压力降为控制因素时

a.可通过下述方法来减小壳侧压力降

－使用双圆缺折流板或管窗内不排管

－选用TEMA J型壳体

－增加管间距

－改变流向角，可选用45°或90°

b.可通过下述方法来减小管侧压力降

－增大管子外径

－减小管长

11.4.3 温差推动力为限制因素时

为提高温差推动力，最好选用纯逆流型设备。

－增加壳程数

－减小E流的大小

11.4.4设计中预料到振动时应采取什么措施

应采取以下措施中的一种或多种，以降低扰动频率或增加自然频率。

1) 减小管子跨距长度：这可以增加自然频率同时也使错流速度增加。

2) 减小壳侧流体速度：可以用减小流量和改变管距或流向角的方法达到这个目的，结果是使扰动频率降低。

3) 改变折流板型式：折流板窗中无管的设计，使所有的管子都受到支撑，因此，将折流板改变成这种形式，可以减少最长跨距的管子，因而可以增加自然频率。

4) 降低壳体入口流速：如果对进口区域的可靠性有疑问，应使用较大的进口管直径、防冲板，并环绕壳体安装一个挡板，以便提供较大的进口面积，这样可以减少干扰频率。

5) 增加折流板厚度。

6) 将管与折流板孔之间的间隙减至最小。

7) 折流板材料不应比管子材料硬。

8) 使用厚壁管并使管子紧固。

9) 如果预计有声学振动，则可采用解谐隔板。

10) 堵塞所有旁路流和流程分隔漏流，因为这些地方流速高(由于流动阻力)，可能局部损坏管子。

在上面1)~3)项中，换热器的热力性能和压降都必须重新计算。第4)~9)项不明显影响换热器的热力性质。第5)~8)项增加了自然频率。第10)项可以加强热力性能。

换热器工艺计算流程

一、通过HYSYS进行换热器的工艺计算，采用管壳式换热器类型。#p#分页标题#e#

二、打开ASPEN EDR

三、点击NEW,选择Shell&tube 点击Creat

四、点击SAVE,选择保存的位置，保存名称为XX 项目+设备位号

五、点击Set unit 设定换热器计算软件单位为SI

六、点击FILE/IMPROT 导入HYSYS计算软件。选择需要计算的换热器。

七、进入Console选项，选择Calculation mode： Rating/Checking TEMA type：BEM 或者其它形式，参见《冷换设备工艺计算手册》P88页，参见图2.4 TEMA换热器型式，优先选型类型为BEM。

八、选择Location of hot fluit: tubeside/shellside。 参见《冷换设备工艺计算手册》P4页，3.管壳程流体的确定。适于走管程的流体有水和水蒸汽或强腐蚀性流体；有毒性流体；容易结垢的流体；高温或高压操作的流体等。适于走壳程的流体有塔顶馏出物冷凝；烃的冷凝或再沸；关键压力降控制的流体；粘度大的流体。

九、在tube OD/pitch 选择19/25 或者 25/32。优先选用19/25 如果用于再沸器则选用25/32。

十、在Tube pattern（布管方式） 选择换热器布管方式：30-Triangular， 60-Triangular ，90-Triangular，45-Triangular。具体的选型原则参见《换热器设计手册》P45页。

十一、在Tube are in baffle windows 选择 YES 或者 No tube in baffle windows。一般选择 YES 选择No tube in baffle windows的情况详见《换热器设计手册》P45页。

10.2.2 在baffle type（折流挡板的形式）中选择 Single segmental（单圆缺形），Double segmental（双圆缺形），Triple segmental（三圆缺形），unbaffled（无折流挡板），Rod（折流杆）具体选型参见《换热器设计手册》P45页。

十二、在 Baffled cut orientation （折流板圆缺位置）选择Horizontal（水平切割） 或者Vertical （垂直切割），Horizontal水平切割放置的折流板适用于无相变的对流传热，防止壳程流体平行于管束流动，减少壳程底部液体沉积。Vertical切割适用于两相流体，在带有悬浮物或结垢严重的流体所使用的卧式冷凝器、换热器中。

十三、在Default exchanger material 选择换热器所使用的材质 carbon steel

十四、Shell ID/OD 选择换热器的壳径。一般选择管径为300、400、500、600、最大到2000mm。在小于400mm可以采用管材，当大于400mm 可以考虑采用板卷制。

十五、选择Tube length （换热管的长度）一般都是6的倍数，因为换热管的长度一般为 6m，这样换热器的材料成本比较低。2m、2.5m、3m、4m、6m。在输入管子长度的时候，需要注意换热的长径比一般为5-10，再沸器的长径比一般为3-5。

十六、Baffle spacing center to center （折流板间距）最小的折流板间距为壳体直径的1/5并大于50mm，最大数据为换热器直径。折流板间距越小，壳体的流速越高，阻力越大。同时换热系数就会增加。通常最大折流板间距为壳体直径的1/2并不大于TEMA规定的最大无支撑直管跨距的0.8倍。国标的挡板间距有 100，150，200，300，450，600，700。#p#分页标题#e#

十七、Number of baffles （折流板的数量）为默认值，EDR程序会自动计算，后续需要关注就可以了。

十八、Number of tube/passes (管子的数量/管程）管子的数量EDR会根据提供的管间距、管子规格、壳程的管径自动算出，在Rating模式下不需要输入，但是管程需要输入，管程的数量需要根据管内流体的流速，管内的阻力降，制造难度共同确定。（与壳侧的管径也有关系，如果管径低于300mm则无法做成U型管换热器）初次进行试算的过程中，可以先选定1，如果出现管程流速过小时候，再做进一步的调整。

十九、点击Set Process Data ，检查热流体、冷流体的流量、气相摩尔分率等是否正确，手动输入换热介质的污垢热阻：FOULING RESISTANCE 具体输出参数，通过查表来选取。一般气体的污垢热阻取0.0001m2-K/W,一般冷却水的污垢热阻：0.00014m2-K/W。

二十、当这些都输入完毕后，换热器就具备试算的条件了。点击运行，查看计算结果。是否有警告，警告input为输入警告，Results警告为输出警告。判断警告是否需要解决。逐步的进行解决，直至严重的报警全部消除。

二十一、点击查看Overall Summary ，点击查看：Velocity ，看管程和壳程的流速，是否在合适的范围内。气体流速一般为10m/s，液体流速一般为1.5m/s。查看Reynolds No.vapor/liquid，（雷诺准数）管程和壳程是属于层流区还是紊流区。

常见流体的流速范围

详见《冷换设备工艺计算手册》P3页，表1-2，表1-3，表1-4，表1-5。

二十二、计算结果的校核

22.1.总体设计尺寸，细长型的换热器比短粗型的要经济。通常L/D=5~10，可以增加到15~20，对于立式热虹吸再沸器，L/D=3~10。

22.2.面积余量，详见Overall summary /heat Transfer Parameters/Actual/reqd area ratio-fouled/clean ,如果计算过程中，流体处于湍流状态，管程和壳程的流速在正常范围内，循环冷却水的推荐流速在1.5m/s的正常情况下，面积余量取10%即可，如果换热器的流速过低，处于层流状态，则换热面积余量需要考虑15%以上。

当面积余量不足时，可以考虑如下措施：

增加管数（用换热面积弥补总传热系数的不足）

减少管数（提高管程流速以提高对流传热系数）

调整热阻数值较大的相关项

调整壳程的流速（一般流速增大，有利于提高换热系数）

22.3、压降 允许压降必须尽可能充分利用，如果计算压降与允许压降有是实质差别，则必须尝试改变设计参数。需要认真查看校核压降分布，使压降大部分分布在换热效率高的地方，如：横掠管束的错流流动处。如果管嘴或窗口处的压降占总压降的比例较大，应考虑增大管嘴尺寸及折流板圆缺率，一般希望进出口管嘴的压降之和控制在总压降的30%左右。在pressure drop中 pressure drop distribution 中 bundle Xflow中流速与baffle windows 中的流速的比值 控制在0.8-1.2，尽可能接近1，如果偏差比较大，则需要调整优化折流板间距和折流板的切割率。#p#分页标题#e#

允许压降必须尽可能加以利用，如果计算压降与允许压降有实质差别，则必须尝试改变设计参数。在校核了计算所得压降值是否小于允许值之后，应对压降的分布作进一步的校核，这其中包括有进、出口接管处压降、错流和管窗流的压降,压力降必须大部分分布在换热率高的地方，如横掠管束的错流流动处；如果在接管或管窗处的压降占总压降的比例较大，应考虑增大接管尺寸及折流板间距。一般对进、出口接管的压降希望控制在总压降的30％左右。特别对有轴向接管的换热器，接管部分的压降最好控制在总压降的30％以下，否则会造成管子进口处的偏流。为防止物流对壳程入口处的管子进行冲击，引起振动和腐蚀，一般均在换热器壳程进口处设置防冲板或分布器，在计算压降时要有所考虑。另一个必须记住的事实是，允许压降是人为给定的，所以，如果在设计中允许压降得到了充分利用，而增加一

22.4、总体的传热系数应该与经验值基本相当，常见管壳式换热器换热系数可以见表。 首先从流体的相态、物性和以往经验上来分析计算结果是否合理。另外，污 垢系数的选取对传热系数也有很大的影响，对计算结果应综合分析，并结合实际经验来评定。

常用的列管是换热器的传热系数

22.5、热阻大小

首先根据流体的物系及实际经验来推断一下传热系数值是否合理，应特别注意管内雷诺数的大小。在层流流动(管侧Re<2000,壳侧Re<300)和过渡区流动中，应使用分段计算的方式(HTFS程序无此功能)，以确保传热系数值计算的正确。在评估计算结果的同时，应考虑程序计算的精确度。如果热阻在管侧和壳侧分布平衡，则该设计是好的，如果一侧热阻值过大，应该分析原因，分析管、壳侧冷、热流体的分布是否合理，如果是由于某一侧污垢系数过大而引起的，则可不必进一步修改原设计。

22.6 流速

需校核管子进出口处、壳侧进口处和接管内的流速。一般来说流体流速在允许压降范围内应尽量选高一些，以便获得较大的换热系数和较小污垢沉积，但流速过大会造成腐蚀并发生管子振动，而流速过小则管内易结垢。对冷却水系统，设计计算时可参考下表中推荐的值(碳钢管)。

如果冷却水的流速低于上表中的最小流速，最好征得工艺工程师的同意增大允许压降或变化冷却水的流率。

对冷却水以外的单相和两相流用ρv2值判断。对壳侧进口流速，按TEMA规定ρv2值不能超过5950 Kg/MS2(碳钢管)。对管窗内不排管换热器，管窗流速应为错流速度的2 ~ 2.5倍，气体和蒸汽的流速可在8 ~ 30m/s之间。

22.7 壳侧流路分析

HTRI程序在计算结果中对壳侧各流路给出了较详细的分析，可以参考下表中给 A,B,C,E,F流的推荐值。#p#分页标题#e#

流路A－－折流板管孔和管子之间的泄漏流路；

流路B－－错流流路；

流路C－－管束外围和壳内壁之间的旁流流路；

流路E－－折流板与壳内壁之间的泄漏流路；

流路F－－管程分程隔板处的中间穿流流路。

最大限度地加大B－stream(错流)，减少泄漏流，而事实上漏流不可能也不必要被全 部阻止，因为安装换热器时总需要有间隙。

22.7 对折流板的设计分析

单圆缺和双圆缺折流板为管壳式换热器中常用的折流板型式，换热器中折流板的布置对设计计算有很大影响，一般从下面几各方面来检查原设计是否合理。

a. 从流体流动、传热和污垢系数等方面考虑，最好将折流板的圆缺高度控制在壳体直径的20 ~ 30％，而板间距则控制在壳体直径30 ~ 50％之间,并不应小于50mm。

b. 避免大圆缺小间距或小圆缺大间距的设计。应优化选取折流板圆缺的大小和板间距大小，通常β值(折流板圆缺修正系数)最好在0.9 ~ 0.92之间。

c. 除了管窗内不排管以外，流体的错流速度和在管窗内的流动速度不应相差太大，流体在 X－flow 和 Window 内的速度大并且越接近越好。

d. 如果壳侧压降受到允许压降的限制，考虑使用双圆缺折流板，若还是不行，考 虑变化壳体型式，选用TEMA的J、G、H、X型壳体。

22.8 有效平均温差

在HTRI程序中是这样描述有效平均温差的:

EffectiveMTD=(LMTD)(F)(DELTA)

其中：LMTD为对数平均温差

F＝(TUBE)(BAFFLES)(F/G)(HOT/COLD)

TUBE:即Ft，是对管侧多管程流动的修正系数。通常设计计算时应保证Ft大于0.8。当Ft小于0.8时,换热器的经济效益是不合理的，此时应另选其它流动型式，以提高 Ft值。如：增加管程数或壳程数，或着用几台换热器串联，必要时亦可调整温度条件。但在特殊情况下，如温度有0.5 ~ 1.0°C交叉时，Ft＝0.75,也能接受。

BAFFLE:即折流板数修正系数。当折流板数较少时，壳侧流体的混合流动性能较低，故需进行修正。通常此值等于1.0。

DELTA: 温度变形系数。这个系数是用来计算E流对温度差的影响大小的。设计计算时希望δA>0.8,若δA<0.8,应考虑采用E流路小的折流板型式，也可增加换热器的串联数。

HOT/COLD：是对由于物性参数变化而造成的总传热系数变化的修正，通常为0.98~1.0。

F/G：在TEMAF型壳体和G型壳体中，有一纵向横隔板，F/G就是对通过此板的热量泄漏的修正。如果F/G<0.95,考虑使用保温板或增加壳程串联数。

22.9 管子振动

换热管的管束属于弹性体，被流过的流体扰动，离开其平衡位置，管子产生振动。在壳侧，拉杆和隔板也有振动的倾向，但这些部件的刚性比管子大，所以不容易被激起振动。设计计算结束后为保证换热器的稳定操作，应校核计算结果中的有关管振动各项数值，如：临界流动速度(criticalvelocity)、涡流脱落(vortexshedding)、湍流抖振(turbulentbuffeting)、声音共振(acousticresonance)和振幅等。通常当折流板间距(包括进、出口处)超过400mm时，有可能发生管子振动。当壳侧物流为液体时，需仔细检查临界流动速度及涡流脱落频率值的大小；而当壳侧物流是气体时，应仔细检查临界流动速度、涡流脱落、湍流抖振、声音共振和振幅等值是否满足无振动的要求。如果因为在进、出口处的折流板间距过大而造成了振动，可通过在接管口下增加支撑板来避免。另外为避免振动的发生，折流板间距应小于TEMA最大不支撑长度的80％。#p#分页标题#e#

22.10 如何调整设计方案，得到最佳计算结果

通常情况下，象温度、压降和传热系数等设计计算控制要素很少彼此较好地相配合，经常是某一设计要素为设计计算的控制因素，由于一个简单的设计变更能带来设备尺寸的减小，因此找出控制因素能尽快有效的帮你解决问题。

11.4.1传热系数为控制因素时

总传热阻力的大小主要是由壳侧、管侧、污垢和管子的金属阻力来决定的，为了提高总传热系数的大小，应分析是哪一侧的传热系数影响了它，采用何种方法，可以提高传热系数值。

a.提高壳侧传热系数的方法

－使用低翅管

－减小换热管外径和管间距

－提高B流速度(可使用密封设备或减小壳体和折流板之间的间距)

－选用F型或G型壳体

b.提高管侧传热系数的方法

－减小管外径

－增加管长

－变换流动分布，管侧流动改为壳侧流动

11.4.2 压力降为控制因素时

a.可通过下述方法来减小壳侧压力降

－使用双圆缺折流板或管窗内不排管

－选用TEMA J型壳体

－增加管间距

－改变流向角，可选用45°或90°

b.可通过下述方法来减小管侧压力降

－增大管子外径

－减小管长

11.4.3 温差推动力为限制因素时

为提高温差推动力，最好选用纯逆流型设备。

－增加壳程数

－减小E流的大小

11.4.4设计中预料到振动时应采取什么措施

应采取以下措施中的一种或多种，以降低扰动频率或增加自然频率。

1) 减小管子跨距长度：这可以增加自然频率同时也使错流速度增加。

2) 减小壳侧流体速度：可以用减小流量和改变管距或流向角的方法达到这个目的，结果是使扰动频率降低。

3) 改变折流板型式：折流板窗中无管的设计，使所有的管子都受到支撑，因此，将折流板改变成这种形式，可以减少最长跨距的管子，因而可以增加自然频率。

4) 降低壳体入口流速：如果对进口区域的可靠性有疑问，应使用较大的进口管直径、防冲板，并环绕壳体安装一个挡板，以便提供较大的进口面积，这样可以减少干扰频率。

5) 增加折流板厚度。

6) 将管与折流板孔之间的间隙减至最小。

7) 折流板材料不应比管子材料硬。

8) 使用厚壁管并使管子紧固。

9) 如果预计有声学振动，则可采用解谐隔板。

10) 堵塞所有旁路流和流程分隔漏流，因为这些地方流速高(由于流动阻力)，可能局部损坏管子。

在上面1)~3)项中，换热器的热力性能和压降都必须重新计算。第4)~9)项不明显影响换热器的热力性质。第5)~8)项增加了自然频率。第10)项可以加强热力性能。