350
10
碳钢不锈钢铜
流动阻力小、体积小、结构紧凑。
由于热管可在热流体和冷流体两侧通过增加翅片来扩展受热面，因而大大提咼了气〜气换热器的5传热量，用在气z气换热器中最为有效。
类型
Types
换热面
积
温度
Temperature
压力（最
大）
材料
Materia
特点和应用
FeaturesandApplication
Size
（m2）
t（C）
Pressure（kgf/cm2）
l
5•特殊材料的换热器
石墨
carbon
<700
<160
7
不渗透性石墨
结构有：
管壳式换热器、块状换热器等。
聚四氟乙烯
teflon
<80
<150
5
聚四氟
乙烯
管壳式和浸泡式换热器，重量轻、结构紧凑。
机械性能较差，只适用于低压工况。
玻璃glass
<25
<280
9
耐热玻璃
玻璃换热器有盘管式、喷淋式管壳式、套管式等型式。
常用在空气预热器或节能装置中，回收露点以下的排放气热量。
6.特殊换热管
低翅管lowfin
tube
碳钢不锈钢铜合金
管子表面的翅片可增大换热面积2~3倍。
与普通管子有着相同管外径的低翅管经常用作管冗式换热器的传热管。
当冗侧传热系数低于管侧时，使用低翅管较为理想。
低翅管也同样可用在冷凝和沸腾传热中。
沸腾用传热强化管enhancedtubefor
boiling
碳钢不锈钢铜合金
典型的强化传热管即：
高热通
量管（UCC）、Thermoexcell-E
（日立）等。
在沸腾传热系数低、温
差小（10°）的蒸发
器中，经常使用强化传热管。
上述管子均可提高传热系数10-20倍。
冷凝用传热强化管enhancedtube
forcondensation
碳钢不锈钢铜
典型的强化传热管即：
槽管、
Thermoexcell-C（日立）、低翅管等。
使用上述管子均可提高传热系数2、5倍。
从上表中可以看出在换热器选型时，我们应同时考虑是否选用特殊型式的换热器和采用什么样的换热管为好。
当然，我们通常一般首先考虑选用管壳式换热器。
另外，认真研究技术规定中的设计要求也是很必要的，而后再选取能最好发挥其特点的合适的换热器。
管壳式换热器封头和管程数的选取
因管壳式换热器最为常用，下表3-5中给出了其封头选取的一般要求，表3-6,3-7中给出了换热器的管程数限制值。
表3-5TEMA端部型式的选取
污垢系数：
m2.°C/W
污垢系
数
管束
型式
清方法⑴
洗
前端固定
式管箱⑵
尾端封头类型
管侧
壳
侧
管
侧
壳侧
w0.00018
所有
U型管
—
—
A或B（3）
—
w0.00035
所有
U型管
C
—
A或B（3）
—
M（4）
—
A
—
可抽
式
C
C
A或B（3）
S或T（5,6）
M
C
A
S或T（5,7）
:
C
M
A或B（3）
「S或T（5）:
PM
M
A
S或T（5）
w0.00035
w
0.00035
固定式
C
C
A,B或C（8）
L,M或N（9,10）
M
C
A
L
>0.00035
所有
U型管
可抽式
M（4）
—
A
—
—
C
A
S或T（5）
—
M
A
S或T（5）
>0.00035
w
0.00035
固定式
—
C
A
L
见附图一
（1）C:
化学清洗；M:
机械清洗，包括高压水力喷射清洗。
（2）A:
当管侧或壳侧腐蚀裕度为3.0mm时，首选封头型式。
（3）B:
常用的、较为经济的封头型式。
（4）只用于管内侧可用高压水喷射清洗的冷却水系统。
（5）—般使用S形型头，除非有特殊要求时选T型封头。
⑹当壳侧污垢系数w0.00035时，可以使用不可拆端盖。
（7）当壳侧污垢系数w0.00035并且管侧可用高压水喷射清洗时，T型封头可使用不可拆端盖。
（8）B或C:
常用型式，比A型经济。
（9）M或N:
常用型式，比L型经济。
（10）L:
当管侧腐蚀裕度为3.0mm时，首选封头型式。
表3-6各类换热器管程数限制
换热器类型
管程数限制
U型管式
任意偶数；分程隔板只装在换热器前端
固定管板式
任意数；前、后两端均有分程隔板
拔出浮头式
任意偶数；对于单管程，必须在浮头端加装密封节；一般不用于单管程换热器。
带外密封套环的浮头式
单管程或双管程；因为尾部没有分程隔板:
带双开卡环的浮头式
任意偶数；单管程时浮头端要加装密封节
带填料函的浮头式任意数
表3-7最大管程数
壳内径
最大管程数
<250
4
250510
6
510〜760
8
760〜1020
10
1270
12
据不同的工艺条件来安排物流
下表从不同的工艺条件出发给出了换热器的一般选型准则。
从换热器经济设计的角度考虑，对管、壳式换热器应首先着重考虑物流的安排问题，如果两流体温度交叉（即：
高温流体的出
口温度低于冷流体的出口温度），应考虑选流动型式为逆流的换热器。
尽管对管壳式换热器可以选F型壳体，但因纵向隔板间会发生热量和流体泄漏，因此多数情况下不推荐使用此种型式的壳体。
表3-8工艺条件和物流的安排
工艺条件
管壳式换热器
推荐使用的特殊类型的换热器
壳侧
管侧
咼压
V
U型管式
咼温
V
U型管式、蛇管式
大污垢系数
V
板式和螺旋板式换热器
高粘度流体
V
板式和螺旋板式换热器，强化湍流设备（例如扭管）和静态混和器等
低压力降「
V
V
:
X型壳体、折流杆式换热器和螺旋板式换热器
低流率
V
板式、螺旋板式、套管式及多管式换热器
腐蚀性流体
V
选用耐腐蚀材料和特殊材料（石墨、玻璃、聚四氟乙烯等）的换热器
低温度差
V
V
逆流型式的换热器。
如：
单管程、多管式、螺旋板式及板式换热器等，并可使用强化传热管。
温度交叉
V
V
逆流型式的换热器，如：
单管程、多管式、螺旋板式及板式换热器。
冻结的流体
V
刺刀式、和带boxorboot的换热器
冷却系统中换热器的选取
在许多工业过程中，产生的大量热量需要通过冷却系统来排出。
过去经常以水作为冷却剂
随着工业的发展，冷却水需求量急剧增加，引起供水困难，因而发展了空气冷却。
对一个化工系统，一般包括有水冷系统和空冷系统，或者是这两者的组合系统。
当来自冷却器或冷凝器的工艺流体的出口温度较高时，应该考虑选择空气冷却器。
通常空冷器比其它类型的换热器经济，设备回收期短，当工艺流体的出口温度高于大气环境温度15°C•-20°C或更高时,
选择空冷器比较理想。
当然对空冷器需做包括结构价格、耗电等因素等在内的综合费用分析。
而使用水冷系统时也应考虑包括供水、处理、循环使用及废水处理等费用。
根据技术经济比
较，在气候适宜的地方，当工艺物料的最低温度大于65°C，选用空冷最为合适；而当工艺物
料的最低温度小于50°C，则宜用水冷；在这两温度之间，则应作详细的经济分析，以确定用何种型式。
一般来说，当工艺流体温度较低时，使用空冷器和管壳式水冷器的混合系统比较合理，通常高于60°C的部分热量用空冷器取走，其余部分热量用水冷器取走。
3.7.1选用
空冷器的原则
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，特别是化工厂，将热水排入环境的热污染也应注意。
3.7.2符合下列条件时，选用空冷更为有利：
1）空气进口温度设计值<38°
2）热流体出口温度与空气进口温度之差>15C
3）有效对数平均温差>40°C
4）热流体凝固温度<0C
5）热流体出口温度的允许波动范围》-3•-5C
6）管侧允许压力降>10kpa
7）管内介质的传热膜系数<2300w/m2.K
8）冷却水污垢系数>0.0002m2.C/W
4无相变物流换热器的选择
无相变流动的换热器应遵循表3-8中的通用规则。
在大多数情况下，单相流动可以选用特殊型式的换热器，这些换热器可以达到节省设备结构造价和降低能耗的目的。
在设备选型时可参考下表中不同类型换热器的传热系数值。
常用换热器的总传热系数Kcal/（h.m2.C）
流股A
流股
B
官冗
式
板式
螺旋
板
其它型式
水
冷却水
700
4000
1500
选板式换热器较理想
烃类
（卩<1cp）
冷却水
500
1500
1000
考虑板式换热器或空冷器
烃类
（5cp<卩
<10cp）
冷却水
250
1000
600
气体（1bar）
冷却水
70
200
80
a若选用低翅片管，总传热系数可增大两倍以上。
U=150
（气体1bar）
b.折流杆式换热器的压力损失小。
另外，X型壳体、和螺旋板式的压力损失也较小
气体（5bar）
冷却水
150
200
200
C.为防止管子振动破坏，可选用折流杆式换热器、管窗内不排管的管壳式换热器
d.如果气侧设计压力低5kgf/cm2
（g）,考虑用咼翅片管
e.空冷器和管壳式换热器的总传热系数相当
气体（10bar）
冷却水
260
200
300
气体（20bar）
冷却水
330
流股A
流股
B
官冗
式
板式
螺旋
板
其它型式
烃类
烃类
150
600
400
若在管壳式换热器中流动为层流，则使用
（5cp<卩
<10cp）
（5cp<卩<
10cp
板式换热器较为理想、合理。
气体
（1bar）
气体
（1bar）
40
a.热管换热器的总传热系数
400（5kgf/cm2）
b.低压降型式的换热器：
折流杆式、X型壳体。
这两种型式的总传热系数U相近。
c.紧凑式换热器：
板翅式换热器
（铝材或不锈钢）。
d.高温工况：
板翅式（不锈钢）蛇管式换热器（总传热系数和管壳
式换热器相近）。
气体
（5bar）
气体
（5bar）
100
气体
（10bar）
气体
（10bar）
180
气体
（20bar）
气体
（20bar）
250
气体
（1bar）
烃类
（卩=
10cp）
60
70
对高粘度流体可选用螺旋板式换热器。
气体（5bar）
烃类
（卩=
5cp）
130
150
气体
（20bar）
烃类
（卩
<1cp）
330
蒸气
冷却水
900
1500
选错流型式的螺旋板式换热器。
蒸气
烃类
700
1200
选错流型式的螺旋板式换热器。
4.3对水-水系统（包括海水）首选板式换热器。
板式换热器在价格、重量、紧凑性方面都是最好的。
但要注意污垢系数应小于任何管壳式换热器，它的传热性能通常决定于厂商提供的板片形式。
4.4当冷却器出口温度高于大气环境温度15°C20°C或更高时，考虑用空冷器。
4.5对管壳式换热器，经常使用低翅管来增强壳侧的传热。
一般壳侧传热系数会有两倍或三倍的提高。
特别当壳侧传热系数低于管侧一半时，采用低翅管特别有效。
当某一流体在管侧的传热系数过低时，则考虑变换管侧流动为壳侧流动，并选用低翅管。
当流体较脏时，会有很多未知因素造成换热器的严重结垢，因此不要使用低翅片换热管。
5冷凝器的选择
5.1一个冷凝器的传热性能很大程度上取决于换热器的型式、流体的分布以及冷凝侧的工艺条件。
对冷凝器的选取应在考虑了3-8表中的通用选型规定外，并同时考虑下表中的工艺条
件。
冷凝器选型指南
工艺条件
管侧冷凝
壳侧冷凝
水平
方向
垂直方向
水平方向
垂直方向
向下流
向上流
错流
折流
向下流
向上流
单组份
好
好
尚好一
不好
好
好
好
尚好一
不好
多组份
好
好
尚好一
不好
不好
好
好
尚好一
不好
含不凝气
好
好
不好
尚好
好
尚好
不用
过冷气
不好
好
不用
不好
不好
尚好
不用
压力降
高
好
好
不用
尚好
好
好
不用
低
:
尚好
好
尚好
好「
尚好
尚好:
尚好r
冷却剂
液体
好
好
好
好
好
好
好
气体
「好
好
好
好「
好
好「
好—
沸腾
好
好
好
不好
不好
好
好
5.2当冷凝器的冷凝温度高于环境温度15°C、20°C或更高时，考虑使用空冷器。
5.3特殊类型的换热器有时也可用做冷凝器，下表中给出了几个常用的实例。
换热器类型
应用实例
板式换热器
冷冻剂冷凝器、蒸汽冷凝器和烃类冷凝器
螺旋板式换热器
蒸汽冷凝器和烃类冷凝器
（常用在塔顶馏出物冷凝器中）
板翅式换热器
冷冻剂冷凝器（用于低温系统）
蛇管式换热器
冷冻剂冷凝器
5.4对可能会有冷冻发生的冷凝器，当物流在壳侧冷凝时，通常要考虑加大管间距，并需要注意考虑金属温度、冷凝液流动和不凝气的放空等问题。
也可使用专门的防冻剂冷凝器或刺刀式和带有冷凝液排出箱的冷凝器。
5.5在冷凝器中为了强化传热，也常常使用强化传热管，如：
低翅管、Thermonexcell-C（日立）
和槽式管（垂直使用）。
低翅管较普遍地用于工艺装置中。
而其它两种则更多地用于空调生产中。
这些管可强化传热，提高传热系数两倍至五倍。
但应高度重视它们的结垢问题。
6蒸发器的选择
6.1蒸发器或再沸器可以分成
（1）内置式、
（2）釜式、（3）卧式热虹吸式、（4）立式热虹吸式、（5）
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