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式 浮头式 U型管式 填料函式 釜式 双套管式 套管式 套管式 螺旋盘管式 板式 螺旋式 板式 伞板式 板壳式 扩展表面式 板翅式 管翅式 回旋式 蓄热式 固定格室式 盘式 鼓式 紧凑式 非紧凑式 浸没式 喷淋式 ≤50℃）， 管间不能清洗 带膨胀节：有一定的温度补偿能力，壳程只能承受 较低压力 管内外均能承受高压，可以用于高温高压场合 管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难 外填料函：管间容易泄露，不宜处理易挥发、易爆 易燃及压力较高的介质 内填料函：密封性能差，只能用于压差较小的场合 壳体上都有个蒸发空间，用于蒸汽与液相分离 结构比较复杂，主要用于高温高压场合，或固定床 反应器中 能逆流操作，用于传热面较小的冷却器、冷凝器或预热器 用于管内流体的冷却、冷凝，或者管外流体的加热 只用于管内流体的冷却或冷凝 拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液体间换热 可进行严格的逆流操作，有自洁作用，可以回收低温热能 伞形传热板结构紧凑，拆洗方便，通道较小，易堵， 要求流体干净 板束类似于管束，可抽出清洗检修，压力不能太高 结构十分紧凑，传热效率高，流体阻力大 适用于气体和液体之间传热，传热效率高，用于化工、 动力、空调、制冷工业 传热效率高，用于高温烟气冷却等 用于空气预冷器等 适用于低温到高温的各种条件 可用于高温及腐蚀性气体场合 2.3.3.4换热器类型及应用 表2-8 换热器类型及应用
类型 Types 换热面积 Size (m2) 温度 压力（最大）Temperature Pressure T(℃) (kgf/cm2) 1. 管壳 式 换 热 器 材料 Material 特点和应用 Features and Application 这种类型的换热器被广泛地用在工艺装置中，安全、可靠。可以通过采用特殊类型的换热管来提高其传热性能。 通过折流杆支撑换热管来消除振动。由于壳侧流动是纵管壳式 （标准型） S&T ≤5000 -270≤t≤1650 600 无限制 折流杆式 Rod baffle ≤5000 -100≤t≤600 300 无限制 40
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多管式 Multi tube ≤50 -100≤t≤600 300 无限制 蛇管式 Coiled tube ≤2000 -260≤t≤600 200 铜、铝、不锈钢碳钢 向的、和有规律的，因此压力损失较小，适用于允许压降小的气液或气体系统。 因流动为纯逆流，故具有较好的传热推动力，当换热面积相对比较小并且两流体温度交叉时，可考虑采用此型式。另外，若壳侧传热不好，可使用翅片管来强化传热。 在低温系统中，因不宜采用铝材板翅式换热器，而经常使用蛇管式换热器。纯逆流流动，传热可在两股以上流体间进行高弹性的结构可以巨额浮热应力在高温的气~气换热时，可采用不锈钢材料。 当传热面积比较小 （10m2~20m2）时，一般选用套管式换热器。流动为纯逆流，制造成本低，维修容易，但是紧凑性较差。 也称作冲洗式，水被从管侧上处喷下，加热或冷却管内流体经常在利用海水作介质的液化石油气加热器中。结构简单并易于维修，但是设备占地面积较大。 蛇管式换热器经常被插在罐中用以加热或冷却罐内的液体。 结构紧凑，易维修。在液~液换热设备中传热系数较高，2. 单管 式 换 热 器 套管式 Double tube ≤10 -100≤t≤600 300 铜、铝、 不锈钢 碳钢 长号式 Trombone ≤10 -50≤t≤300 300 铜、铝、不锈钢碳钢 蛇管式 coil ≤10 0≤t≤300 300 铜、铝、不锈钢碳钢 3. 板式 换 热 器 板式 Plate (gasket) ≤2000 -40≤t≤200 25 不锈钢钛、等 41
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螺旋板式 spiral ≤200 -90≤t≤400 20 碳钢 不锈钢 钛等 实际应用范围广泛。也可于气体冷却、冷凝或者沸腾传热。 主要有逆流和错流两种形式。当温度存在交叉时，最好选用逆流形式，而当气体冷却或冷凝时，由于错流流动压力损失小，故常采用此形式。另外，要慎重选择流体的流路尽量避免由于两股流体流率不平衡而造成的设备传热性能的降低。 空冷器和管壳式换热器相比，安装面积大，对空冷器需作包括结构价格、耗电等因素在内的综合费用分析。通常当物流出口温度高于环境温度15℃~20℃或更高时，使用空冷器较为经济。 板翅式换热器通常用于低温过程。其传热性能好、重量轻、结构紧凑，适应性广，可用于单相流动、冷凝器和蒸发器中对高温体系中的气~气换热，目前正逐渐使用材质为不锈钢的板翅式换热器。对铝合金制造的板翅式换热器，可利用其低温延展性和抗拉性好的特点，特别使用低温或超低温场合。 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4. 翅片 式 换 热 器 空冷器 Air-cooled ≤2000 ≤500 (air temp : -60~+50) 500 碳钢 不锈钢 翅片：铝、碳钢 板翅式 Plate fin ≤10000 -260≤t≤100（铝） 70 铝 不锈钢 铜 热管 Heat pipe ＜2000 -40≤t≤350 10 碳钢 不锈钢 铜 42
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高了气~气换热器的传热量，用在气~气换热器中最为有效。 5. 特殊 材 料 的 换 热 器 石墨 Carbon ≤700 ≤160 7 结构有：管壳式换热器、块状换热器等。 管壳式和浸泡式换热器，重量轻、结聚四氟乙烯 构紧凑。机械性能较差，只适用于抵押工况。 玻璃换热器有盘管式、喷淋式管壳式、套管式等形式。常耐热 玻璃 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。 不渗透性石墨 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壳式换热器的传热管。当壳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。 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 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。 聚四氟 乙烯 Teflon ≤80 ≤150 5 玻璃 Glass ≤25 ≤280 9 6. 特殊 换 热 管 低翅管 Low fin tube —— —— —— 碳钢 不锈钢 铜合金 沸腾用传热强化管 —— —— —— 碳钢 不锈钢 铜合金 冷凝用传热强化管 —— —— —— 碳钢 不锈钢 铜 43
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2.3.3.5 换热器选型标准
1. 换热器类型
通过对上述换热器的类型及应用进行分析，由于本工艺中所处理的物料及所使用的公用工程多属常用物质，因而选取国家标准系列换热器。结合工段中物料的温度、压力和黏度等特性，本工艺中多选择浮头式管壳式换热器和固定管板式管壳式换热器。
2.压力降
管壳式换热器工作时，增加工艺流体的流速，可相应增加传热膜系数，从而提高总的传热系数，使换热器结构更加紧凑，因此会导致较小的设备和较少的投资。但流速增加后将相应的增大换热器的压力降，从而加剧换热器的磨蚀和振动破坏等；同时，压力降的增大也使得换热器运行过程中的动力消耗增大，从而导致运行费增高。因此，应该在投资和运行费用之间进行一个经济技术比较，换热器的压力降可以参考相关的经验数据。
表2-9换热器压力降允许范围
工艺流体的压力
真空 0.1~0.17 >0.17
允许的压力降/MPa
0.01 0.004~0.034 >0.034
3.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。可以参考相关的经验数据。
4.温度
C，以免结垢严重。高温端的温差不应小于冷却水的出口温度不宜高于60°
20°C，低温端的温差不应小于5°C。当在两工艺物流之间进行换热时，低温端的温差C。当在采用多管程、单壳程的管壳式换热器，并用水作为冷却剂时，不应小于20°
冷却水的出口温度不应高于工艺物流的出口温度。在冷却或者冷凝工艺物流时，冷却C。当冷凝带有惰性气剂的入口温度应高于工艺物流中易结冻组分的冰点，一般高5°
C。为防止天体的工艺物料时，冷却剂的出口温度应低于工艺物料的露点，一般低5°
然气、凝析气产生水合物，堵塞换热管，被加热工艺物料出口温度必须高于其水合物露点(或冰点)，一般高5~10℃。在冷却反应物时，为了控制反应，应维持反应流体和冷却剂之间的温差不小于10℃。换热器的设计温度应高于最大操作温度，一般高10℃~30℃。
5.管壳程流体介质安排原则
??当两流体温差大，高温流体一般走管程。可以节省保温层和减少壳体厚度；有时为了便于高温流体的散热，也可以使高温流体走壳程，为了保证操作人员的安全，需设置保温层。
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