换热器设计的目的与意义

　　换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现不同温度流

　　体间的热能传递，又称热交换器。换热器是实现化工生产过程中热量交换

　　和传递不可缺少的设备。

　　在换热器中，至少有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。在工程实践中有时也会存在两种

　　以上的流体参加换热，但它的基本原理与***种情形并无本质上的区别。

　　换热设备在炼油、石油化工以及在其他工业中***，它适用于冷却、冷

　　凝、加热、蒸发和废热回收等各个方面。

　　其中，管壳式换热器虽然在换热效率、设备的体积和金属材料的消耗量等方

　　面不如其他新型的换热设备，但它具有结构坚固、弹性大、可靠程度高、使用范

　　围广等优点，所以在各工程中仍得到普遍使用。

　　管壳式换热器的结构设计，是为了***换热器的质量和运行寿命，必须考虑

　　很多因素，如材料、压力、温度、壁温差、结垢情况、流体性质以及检修与清理

　　等等来选择某一种合适的结构形式。

　　对同一种形式的换热器，由于各种条件不同，往往采用的结构亦不相同。在

　　工程设计中，除尽量选用定型系列产品外，也常按其特定的条件进行设计，以满

　　足工艺上的需要（得到适合工况下****有效也*经济的便于生产制造的换热

　　器等等）。

　　管壳式换热器的发展史

　　为了满足电厂对在较高压力下运行的大型换热器（如冷凝器和供水加热器）

　　的需要，在20世纪初，提出了壳管式换热器的基本设计。经过长期的运用，使

　　设计变得相当成熟和专业化。

　　当今已***地应用于工业上的壳管式换热器，在20世纪初也开始适应石油

　　工业提出的要求。油加热器和冷却器、再沸器以及各种原油馏分和有关的有机流

　　体的冷凝

　　器这些设备需要在恶劣的野外条件下运行，流体常常不干净而且又要求高温和高

　　压，因此，设备便于清洗和进行现场修理是需要的。

　　壳管式换热器发展的早期阶段，出现的量的严重问题，不是在传热方面

　　（这可以由实践经验粗略的估算），而是各种部件，特别是管板材料的强度计算

　　问题，还有在制造技术和工程实施中的许多有关的其他问题，如管和管板的连接，

　　法兰和接头管的焊接等。

　　在20世纪20年代，壳管式换热器的制造工艺得到相当圆满的发展，这主要

　　是由于几个主要制造商努力的结果。制造设备的传热面积可达500m2,即直径约

　　750mm、长6m，用于急剧增长的石油工业。在30年代，壳管式换热器的设计者，

　　根据直接经验和在理想管束上的实验数据，建立了很多正确的设计原则。水-水

　　和水-气换热器的设计，大概与现今的设计差不多。因为污垢热阻起很大的作用，

　　壳侧流动的粘性流是一个困难的问题，而且，60年代以前的他们的了解很少。

　　随着壳管式换热器的应用稳步增长，以及对在各种流程条件下性能预计的精度要

　　求越来越高，这造就40年代直至50年代研究活动的激增。研究内容不仅包括壳

　　侧流动，而且相当重要的还有真实平均温差的计算、结构件特别是管板的强度计

　　算。

　　多年来发展起来的壳管式换热器，由于其结构坚固并能适应很大的设计和使

　　用条件的变化，已成为***使用的换热器。

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