列管式換熱器的設(shè)計(jì)在化工、石化、石油煉制等工業(yè)生產(chǎn)中，換熱器被廣泛使用。在一般化工的建設(shè)中，換熱器約占總投資的11％。在煉油廠的常、減壓蒸餾裝置中，換熱器約占總投資的20%。若按工藝設(shè)備重量統(tǒng)計(jì)，換熱器在石油、化工裝置中約占40%左右。隨著化工、石化、煉油工業(yè)的迅速發(fā)展，各種新型換熱器不斷出現(xiàn)，一些傳統(tǒng)的換熱器的結(jié)構(gòu)也在不斷改進(jìn)、更新。今后換熱器的發(fā)展趨勢(shì)將是不斷增加緊湊性、互換性，不斷降低材料消耗，提高傳熱效率和各種比特性，提高操作和維護(hù)的便捷性。換熱器的類型很多．特點(diǎn)各異，分類方法也不盡相同。苦按其用途分，有加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。技其結(jié)構(gòu)類型分，有列管式、板式、螺旋板式、板翅式、板殼式利翅片管式等。若按傳熱原理和熱交換方式分，有直接混合式、蓄熱式和間壁式三類，列管式換熱器是間壁式換熱器的主要類型，也是應(yīng)用最普遍的一種換熱設(shè)備。列管式換熱器發(fā)展較早，設(shè)計(jì)資料和技術(shù)數(shù)據(jù)較完整．目前在許多國家中都已有系列化標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。雖然在換熱效率、緊湊件、材料消耗等方面還不及一些新型換熱器，但它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固、耐用，適應(yīng)性強(qiáng)，操作彈性較大，成本較低等優(yōu)點(diǎn)，因而仍是化工、石化、石油煉制等工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的換熱設(shè)備,也是各類換熱器的主要類型。二、列管式換熱器的結(jié)構(gòu)、固定及各種性能參數(shù)1．列管式換熱器的結(jié)構(gòu)列管式換熱器主要由殼體、換熱管束、管板（又稱花板）、封頭（又稱端蓋）等部件組成，圖1—1為它的基本構(gòu)型，此式為臥式換熱器，除此之外還有立式的。在圓筒形的完體內(nèi)裝有換熱管束，管束安裝固定在殼體內(nèi)兩端的管板上。封頭用螺釘與殼體兩端的法蘭連接，如需檢修或清洗，可將封頭蓋拆除?！鯃D1—1列管式換熱器的基本結(jié)構(gòu)冷、熱流體在列管式換熱器內(nèi)進(jìn)行換熱時(shí)，一種流體在管束與殼體間的環(huán)隙內(nèi)流動(dòng)，其行程稱為殼程；另一種流體在換熱管內(nèi)流動(dòng)，其行程稱為管程。管內(nèi)流體每通過一次管束稱為一個(gè)管程。如需要換熱器較大傳熱面積時(shí)，則應(yīng)排列較多的換熱管束。為提高管程流體流速，強(qiáng)化傳熱，可將換熱管分為若干組，使流體依次通過每組管子往返多次。流體的這種行程稱為多管程。多管程雖有利于提高對(duì)流傳熱系數(shù)，但能量損失增加．操作費(fèi)用增加，傳熱溫度差減小，故管程也不宜過多，以2、4、6程最為多見。換熱管束的表面積，即為換熱器的傳熱而積。同理，管外流體在環(huán)隙內(nèi)每通過一次殼體稱為一個(gè)殼程。為了提高殼程流體的渦流程度，以提高對(duì)流傳熱系數(shù)，強(qiáng)化傳熱，可在殼體內(nèi)安裝橫向式或縱向式的折流擋板。這樣，殼程流體的流速和流向可不斷發(fā)生改變，使雷諾數(shù)凡在較低時(shí)（)即可達(dá)到湍流。2．換熱管的固定管子在管板上的固定，原則是必須保證管子和管板連接牢固，不能在連接處產(chǎn)生泄漏，否則會(huì)給操作帶來嚴(yán)重故障。目前廣泛采用脹接法和焊接法，在高溫高壓時(shí)有時(shí)也采用脹接加焊接的方法，近來出現(xiàn)了一種爆炸脹管法。(1)脹接法脹接法是用脹管器擠壓伸人管板孔中的管子端部，使管端發(fā)生塑性變形，管板孔同時(shí)產(chǎn)生彈性交形。當(dāng)取出脹管器后，管板孔彈性收縮，管板和管子就會(huì)緊緊擠壓在一起，實(shí)現(xiàn)密封緊固。采用脹接時(shí)，管板硬度應(yīng)比管端高，這樣可免除在脹接時(shí)管板孔產(chǎn)生塑性變形．影響脹接的緊密性。脹接法一般多用于壓力低于、溫度低于300℃的場(chǎng)合。如果溫度高，管子和管板會(huì)產(chǎn)生蠕變，脹接應(yīng)力松弛而引起連接處泄漏。所以對(duì)高壓、高溫、易燃易爆的流體，換熱管的緊固多采用焊接法。(2)焊接法當(dāng)溫度高于300℃或壓力高于時(shí)，一般多采用焊接法。這樣可保證高溫高壓時(shí)連接的緊密性，同時(shí)焊接工藝較脹管工藝簡(jiǎn)便，管板孔加工要求低，且壓力不太高時(shí)可使用較薄的管板，因此焊接法被廣泛采用。但焊接法由于焊接接頭處的熱應(yīng)力，可能會(huì)造成應(yīng)力腐蝕和破裂，同時(shí)管板孔與管于間存在間隙。3．換熱管的排列與管數(shù)(1)換熱管的排列換熱管在管板上的排列方法豐要有等邊二角形、正方形直列和正方形錯(cuò)列等，等邊二角形排列較緊湊，可在一定管板而積上配制較多的管子數(shù)．傳熱效果也好，管板的強(qiáng)度較高，在管板加工時(shí)也便于劃線與鉆孔，但管外清洗較困難。正方形直列則管外清洗方便，適合于殼程流體易結(jié)垢的情況，但其對(duì)流傳熱系數(shù)較小，一定管板面積可排列的管于數(shù)少。若將管束斜轉(zhuǎn)45°，變成正方形錯(cuò)排，可增強(qiáng)傳熱效果。(2)換熱管報(bào)數(shù)選定了管內(nèi)流體和管徑，由流量方程式可得到單程的管數(shù)n,即口□式中Q――流體體積流量，口d—管內(nèi)徑，m流體流速，m/s口n必須為整數(shù)?！醢磫喂艹逃?jì)算，管長(zhǎng)L為口□式中，A為傳熱面積，單位為m2?！醢磫纬逃?jì)算時(shí)，如管子太長(zhǎng)，則可采用多管程，設(shè)管程數(shù)為m，則口□式中L――按單程計(jì)算的管長(zhǎng)，m口l――選定的每程管長(zhǎng)，m?！鮩必須為整數(shù)。這樣，換熱器的總管數(shù)N則為口N=n?m口換熱器長(zhǎng)度與殼體直徑之比L/D,一般取6—10,直立設(shè)備取4—6。按上述步驟計(jì)算后，再進(jìn)行管子排列，并計(jì)算出殼體直徑，然后校核L/D的數(shù)值?！?．管中心距管板上兩管中心距離稱為管中心距(又指相鄰兩管的中心距)。管中心距的確定，主要考慮管板的強(qiáng)度和清洗管外表面所需空隙，也與管子在管板上的固定方法有關(guān)。當(dāng)管子采用焊接法固定時(shí)，相鄰兩管的焊縫太近，會(huì)相互受到熱影響，而使焊接質(zhì)量不易保證。所以采用焊接法時(shí)，管中心距土與管外徑do的比例常取t=1.25do。如果采用脹接法，較小的管中心距會(huì)造成管板在脹接時(shí)，出于擠壓力的作用而發(fā)生形變，失去了管子與管板間的緊固性，所以來用脹接法時(shí)常取t=(1.3—1.5)do?！?．管子的分程為了提高管內(nèi)流體流速，強(qiáng)化對(duì)流傳熱，常常采用多管程。這可在流道(管箱)中安裝與管子中心軸線相平行的分程隔板來實(shí)現(xiàn)。分程可采用各種不同的組合形成，但每一程中的管數(shù)應(yīng)大致相等。隔板的形式應(yīng)簡(jiǎn)單，密封長(zhǎng)度應(yīng)短。常用的管程數(shù)有單程、雙程、四程和六程。三、列管式換熱器的選用步驟與計(jì)算1．列管式換熱器的選用步驟(1)了解生產(chǎn)任務(wù)、工藝特點(diǎn)和基本數(shù)據(jù)①