換熱器就是用于存在溫度差的流體間的熱交換設備，換熱器中至少有兩種流體，溫度較高則放出熱量，反之則吸收熱量。換熱器依據傳熱原理和實(shí)現熱交換的方法一般分為間壁式、混合式、蓄熱式三類(lèi)。其中間壁式換熱器應用最廣。它又可分為管式換熱器、板式換熱器、翅片式換熱器、熱管換熱器等。其中以管式（包括蛇管式、套管式、管殼式等）換熱器應用最普遍。列管式和板式，各有優(yōu)點(diǎn)，列管式是一種傳統的換熱器，廣泛應用于化工、石油、能源等設備;板式則以其高效、緊湊的特點(diǎn)大量應用于工業(yè)當中。
列管式換熱器又稱(chēng)為管殼式換熱器，是最典型的間壁式換熱器，歷史悠久，占據主導作用，主要有殼體、管束、管板、折流擋板和封頭等組成。一種流體在關(guān)內流動(dòng)，其行程稱(chēng)為管程；另一種流體在管外流動(dòng)，其行程稱(chēng)為殼程。管束的壁面即為傳熱面。
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設計計算要求
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兩流體溫度的變化情況
熱流體進(jìn)口溫度 137℃，出口溫度 40℃；
冷流體進(jìn)口溫度40℃，出口溫度為 30℃。
該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時(shí)，其進(jìn)口溫度會(huì )降低，考慮到這一因素，估計該換熱器的管壁溫度和殼體溫度之差較大，確定選用浮頭式換熱器。
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選型
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管程設計安排
從兩物流的操作壓力看，應使混合氣體走管程，循環(huán)冷卻水走殼程。但由于循環(huán)冷卻水較易結垢，若其流速太低，將會(huì )加快污垢增長(cháng)速度，使換熱器的熱流量下降，所以從總體考慮，應使循環(huán)冷卻水走管程，熱空氣走殼程。
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確定物性數據
對于一般氣體和水等低黏度流體，其定性溫度可取流體進(jìn)出口溫度的平均值。
殼程混和氣體的定性溫度
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管程流體的定性溫度
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估算傳熱面積
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熱流量
冷卻水用量
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平均傳熱溫差先按照純逆流計算
初算傳熱面積
查下表取K=280 W/(㎡·k)
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工藝尺寸
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管徑和管內流速
選用Φ25*2.5mm較高級冷拔傳熱管(碳鋼),差下表取管內流速1.2/iums
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管程數和傳熱管數
可以依據傳熱管內徑和流速確定單程管傳熱數
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按照單管程，所需的傳熱管長(cháng)度為
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按單程管設計，傳熱管過(guò)長(cháng)，宜采用多管程結構?，F取l=6m，則該換熱器的管程數為
取Np=4
傳熱管總根數n=500根
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平均傳熱溫差校正
按單殼程,四管程結構
查得
平均傳熱溫差
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由于平均傳熱溫差校正系數大于0.8，同時(shí)殼程流體流量較大，故取單殼程合適。
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傳熱管排列和分程方法
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采用組合排列法,即每程內均按正三角形排列,隔板兩側采用正方形排列。
取管心距
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隔板中心到離其最近一排管中心距離按下式計算
各程相鄰管的管心距為44mm
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殼體內徑
采用多管程結構，殼體內徑可按下式估算。取管板利用率η=0.75
殼體內徑為
按卷制殼體的進(jìn)級檔，可取D=800mm
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折流板
用圓缺折流板，去弓形之流板圓缺高度為殼體內徑的25%，則切去的圓缺高度為
可取H=200mm
取折流板間距B=0.5D
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接管
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殼程流體進(jìn)出口接管
取接管內氣體流速為
則接管內徑
圓整后可取管內徑為210mm
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管程流體進(jìn)出口接管
取接管內液體流速
則接管內徑
圓整后去管內徑為210mm
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換熱器核算
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熱傳熱面積校核
管程傳熱膜系數
當量直徑
殼程流通截面積
殼程流體流速及其雷諾數分別為
普朗特數
污垢熱阻和管壁熱阻。管外側污垢熱阻
管內測污垢熱阻
已知管壁寬度b=0.0025m
碳鋼在該條件下的熱導率為
傳熱面積校核
換熱器實(shí)際傳熱面積
傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。
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換熱器內壓核算
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管程阻力
查得
所以
管程流體阻力在允許范圍內
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殼程阻力
流體流經(jīng)管束的阻力
流體流過(guò)折流板缺口阻力
計算出
總阻力
換熱器主要結構尺寸和計算結果
經(jīng)過(guò)設計出來(lái)了這個(gè)浮頭式換熱器。此換熱器選用Φ52.5mm的碳鋼管，管徑較大，易于清洗，因考慮到管程流體易結垢，故選用此種類(lèi)型的管，而且壓降不是很大，所以選用較合理；本換熱器的缺點(diǎn)就是不可承受較大壓力流體的換熱，而且排列的管子數不多，故處理能力有限。不過(guò)總體來(lái)說(shuō)，按此方式設計及計算因能有借鑒作用。
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