导流筒 壳程流体的进、出口和管板间必存在有一段流体不能流动的空间(死角)，为了提 高传热效果，常在管束外增设导流筒，使流体进、出壳程时必然经过这个空间。
放气孔、排液孔 换热器的壳体上常安有放气孔和排液孔，以排除不凝性气体和冷凝液等。
接管尺寸 换热器中流体进、出口的接管直径按下式计算，即:
3
式中Vs--流体的体积流量，m/s； u --接管中流体的流速，m/s。 流速u的经验值为:
对液体：u=1.5～2 m/s； 对蒸汽：u=20～50 m/s； 对气体：u=(15～20)p/ρ；
式中p为压强，单位为atm ；ρ为气体密度，单位为kg/m3。
第三节 管程和壳程数的确定
当流体的流量较小或传热面积较大而需管数很多时，有时会使管内流速较低，因而对流传热系数较小。为了提高管内流速，可采用多管程。但是程数过多，导致管程流体阻力加大，增加动力费用；同时多程会使平均温度差下降；此外多程隔板使管板上可利用的面积减少，设计时应考虑这些问题。列管式换热器的系列标准中管程数有1、2、4和6程等四种。采用多程时，通常应使每程的管子数大致相等。 管程数m可按下式计算，即:
式中 u―――管程内流体的适宜速度，m/s； u′―――管程内流体的实际速度，m/s。
当壳方流体流速太低时，也可以采用壳方多程。如壳体内安装一块与管束平行的隔板，流体在壳体内流经两次，称为两壳程，如前述的图4-47和图4-48所示。但由于纵向隔板在制造、安装和检修等方面都有困难，故一般不采用壳方多程的换热器，而是将几个换热器串联使用，以代替壳方多程。例如当需二壳程时，则将总管数等分为两部分，分别安装在两个内径相等而直径较小的外壳中，然后把这两个换热器串联使用，如图所示。
图8 换热器串联
第四节 流动空间的选择
在管壳式换热器的设计中，首先要决定哪种流体走管程，哪种流体走壳程。这需要遵循一些一般原则。 ①应尽量提高两侧传热系数较小的一个，使传热面两侧的传热系数接近。
②在运行温度较高的换热器中，应尽量减少热量的损失，而对于一些制冷装置，应尽量减少其冷量的损失。
③管、壳程的决定应尽量做到易于清洗除垢和修理，以保证运行的可靠性。
④应减小管子和壳体因受热不同而产生的热应力。从这个角度来说，顺流式就优于逆流式，因为顺流式进出口端的温度比较平均不像逆流式那样，热、冷流体的高温段都集中在一端，低温部分集中于另一端，易于因两端收缩不同而产生热应力。
⑤流量小而粘度大（
）的流体一般以壳程为宜，因在壳程Re>100即
可达到湍流。但这不是绝对的，如流动阻力损失允许，将这类流体通入管内并采用多管程结构，亦可得到较高的表面传热系数。
⑥对于有毒的介质或气体介质，必使其不泄露，应特别注意其密封，密封不仅要可靠而且还要求方便和简单。
⑦应尽量避免采用贵金属，以降低其成本
以上这些原则有的是相互矛盾的，所以在具体设计时应综合考虑，决定哪一种流体走管程，哪一种流体走壳程。
1、适于通入管内空间（管程）的流体
1）不清洁的流体 因为在管内空间得到较高的流速并不困难，而流速高时，悬浮物不易沉淀，且管内空间也易于清洁。
2）体积小的流体 因为管内空间的流动截面往往比管外空间的流动截面小，流体易于获得必要的理想流速，而且也便于做多程流动。
3）有压力的流体 因为管子承压能力强，而且简化了壳体的密封要求。
4）腐蚀性强的流体 因为只有管子及管箱才需要用耐腐蚀的材料，而壳体及管外空间的所有零件均可用普通材料制造，所以可以降低造价。此外，在管内空间装设保护用的衬里或覆盖层也比较翻遍，并容易检查。
5）与外界温差较大的流体 因为可以减少热量的散失。 2、宜于通入管间空间（壳程）的流体
1）当两流体温度相差较大时，α值较大的流体走管间 这样可以减少管壁与壳壁间的温度差，因而也减少了管束与壳体间的相对伸长量，故温差应力可以降低
2）若两流体的给热性能相差较大时，α值较小的流体走管间 此时可用翅片管来平衡传热面两侧的给热条件，使之相互接近。
3）饱和蒸汽 以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。
4）粘度大的液体 管间的流动截面与方向都在随时变化，在低雷诺准数下，管外给热系数比管内大。
5) 被冷却的流体 可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。 6）泄漏后危险性大的流体 可以较少泄露机会，以保安全。
此外，易析出结晶、沉渣、淤泥以及其它沉淀物的流体，最好通入比较更容易清洗的流动空间，在管壳式换热器中，一般易清洗的是管内空间。但在U形管、浮头式换热器中，易清洗的都是管外空间。
第五节 流体流速的选择
增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减小换热器的传热面积。但是流速增加，又使流体阻力增大，动力消耗就增多。所以适宜的流速要通过经济衡算才能定出。
此外，在选择流速时，还需考虑结构上的要求。例如，选择高的流速，使管子的数目减少，对一定的传热面积，不得不采用较长的管子或增加程数。管子太长不易清洗，且一般管长都有一定的标准；单程变为多程使平均温度差下降。这些也是选择流速时应予考虑的问题。
表1 列管换热器内常用的流速范围
流速 m/s 流体种类 管程 一般液体 宜结垢液体 气 体 0.5～1.3 >1 5～30 壳程 0.2～1.5 >0.5 3～15 表2 液体在列管换热器中流速（在钢管中）
液体粘度>1500 1000～500 500～100 100～53 35～1 >1 最大流速 m/s 0.6 0.75 1.1 1.5 1.8 2.4
第六节 流动方式的选择
除逆流和并流之外，在列管式换热器中冷、热流体还可以作各种多管程多壳程的复杂流动。当流量一定时，管程或壳程越多，表面传热系数越大，对传热过程越有利。但是，采用多管程或多壳程必导致流体阻力损失，即输送流体的动力费用增加。因此，在决定换热器的程数时，需权衡传热和流体输送两方面的损失。
当采用多管程或多壳程时，列管式换热器内的流动形式复杂，对数平均值的温差要加以修正，具体修正方法见第二章第一节。
第七节 加热剂、冷却剂的选择
用换热器解决物料的加热冷却时，还要考虑加热剂（热源）和冷却剂（冷源）的选用问题。 可以用作加热剂和冷却剂得物料很多，列管式换热器常用的加热剂有饱和和水蒸气，烟道气和热水等。常用的冷却剂有水，空气和氮等。在选用加热剂和冷却剂的时候主要考虑来源方便，有足够的温度，价格低廉，使用安全。 （一）常用的加热剂 1、饱和水蒸汽
饱和的水蒸汽是一种应用最广泛的加热剂,由于饱和水蒸汽冷凝时的传热膜系数很高，可以改变蒸汽的压强以准确地调节加热温度，而且常可利用价格低廉的蒸汽机及涡轮和排放的废气。但饱和水蒸汽温度超过180℃，就需采用很高的压强。一般只用于加热温度在180℃以下的情况。 2、烟道气
燃料燃烧所得到的烟道气具有很高的温度，可达700～1000℃，适用于需要达到高温度的加热。用烟道气加热的缺点是他的比热低，控制困难及传热膜系数很低。除了以上两种常用的加热剂之外，还可以结合工厂的具体情况，采用热空气作为加热剂。也可应用热水来作为加热剂。 （二）常用的冷却剂
水和空气是最常用的冷却剂，他们可以直接取自大自然，不必特别加工。以水和空气比较，水的比热高，传热膜系数也很高，但空气的取得和使用比水方便，应因地制宜加以选用。水和空气作为冷却剂变到当地气温的限制，一般冷却温度为10～25℃。如果要冷却到较低的温度，则需应用低温剂，常用的低温剂有冷冻盐水(Cacl2,Nacl及其它溶液)。
第八节 流体出口温度的确定
若换热器中冷、热流体的温度都由工艺条件所规定，则不存在确定流体两端温度的问题。若其中一流体仅已知进口温度，则出口温度应由设计者来确定。例如用冷水冷却一热流体，冷水的进口温度可根据当地的气温条件作出估计，而其出口温度则可根据经济核算来确定：为了节省冷水量，可使出口温度提高一些，但是传热面积就需要增加；为了减小传热面积，则需要增加冷水量。两者是相互矛盾的。一般来说，水源丰富的地区选用较小的温差，缺水地区选用较大的温差。不过，工业冷却用水的出口温度一般不宜高于45℃，因为工业用水中所含的部分盐类（如CaCO3、CaSO4、 MgCO3和MgSO4等）的溶解度随温度升高而减小，如出口温度过高，盐类析出，将形成传热性能很差的污垢，而使传热过程恶化。如果是用加热介质加热冷流体，可按同样的原则选择加热介质的出口温度。
第九节 材质的选择
列管换热器的材料应根据操作压强、温度及流体的腐蚀性等来选用。在高温下一般材料的机械性能及耐腐蚀性能要下降。同时具有耐热性、高强度及耐腐蚀性的材料是很少的。目前 常用的金属材料有碳钢、不锈钢、低合金钢、铜和铝等；非金属材料有石墨、聚四氟乙烯和玻璃等。不锈钢和有色金属虽然抗腐蚀性能好，但价格高且较稀缺，应尽量少用。
第二章 列管式换热器的设计计算
列管式换热器的选用和设计计算步骤基本上是一致的，其基本步骤如下： 1、试算并初选设备规格
（1） 根据传热任务，计算传热速率；
（2） 计算传热温差，并根据温差修正系数不小于0.8的原则，确定壳程数或调整加热介质或冷却介质的终温；
（3）选择流体在换热器中的通道；
（4） 确定流体在换热器中的流动途径。 （5） 根据传热任务计算热负荷Q。
（6）确定流体在换热器两端的温度，选择列管式换热器的型式；计算定性温度，并确定在定性温度下流体的性质。
（7）计算平均温度差，并根据温度校正系数不应小于0.8的原则，决定壳程数。 （8）依据总传热系数的经验值范围，或按生产实际情况，选定总传热系数K选值。 （9） 依据传热基本方程，估算传热面积，并确定换热器的基本尺寸或按系列标准选择换热器的规格； （10） 选择流体的流速，确定换热器的管程数和折流板间距。
2． 计算管、壳程压强降 根据初定的设备规格，计算管、壳程流体的流速和压强降。检查计算结果是否合理或满足工艺要求。若压强降不符合要求，要调整流速，再确定管程数或折流板间距，或选择另一规格的设备，重新计算压强降直至满足要求为止。
3． 计算传热系数，校核传热面积 计算管程、壳程的对流传热系数，确定污垢热阻，计算传热系数和所需的传热面积。一般选用换热器的实际传热面积比计算所需传热面积大10%～25%，若K'/K＝1.15～1.25，否则另设总传热系数，另选换热器，返回第一步，重新进行校核计算。
通常，进行换热器的选择或设计时，应在满足传热要求的前提下，再考虑其他各项的问题。它们之间往往是互相矛盾的。例如，若设计的换热器的总传热系数较大，将导致流体通过换热器的压强降(阻力）增大，相应地增加了动力费用；若增加换热器的表面积，可能使总传热系数和压强降降低，但却又要受到安装换热器所能允许的尺寸的限制，且换热器的造价也提高了。
此外，其它因素(如加热和冷却介质的用量，换热器的检修和操作)也不可忽视。总之，设计者应综合分析考虑上述诸因素，给予细心的判断，以便作出一个适宜的设计。