【正文】 出壓力試驗的步進(jìn)程序。 設(shè)計參數(shù)設(shè)計壓力指設(shè)定的換熱器管、殼程頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷條件，其值不低于工作壓力。 換熱器安裝形式實際生產(chǎn)中，換熱器有水平或豎直安裝，特別從經(jīng)濟(jì)型和易于維護(hù)的角度，水平安裝更常用。因此：面積余量大到不能通過控制手段來消除；熱流體出口溫度比設(shè)定值低時，粘度增大，壓降增大；對于冷凝器，余量會造成塔與回流液難以達(dá)到平衡；管內(nèi)流速及流動特性同校核工況存在較大差別，如立式熱虹吸式換熱器，在上升管中存在兩相流，流率的變化引起流型的改變，從而導(dǎo)致騰涌和振動；發(fā)現(xiàn)硫磺廠低壓蒸汽廢熱鍋爐的面積余量會引起換熱管內(nèi)柱塞流。污垢熱阻是在設(shè)計條件下操作所能達(dá)到的極限情況。相對于設(shè)計值，新?lián)Q熱器污垢很低，面積就有富余。除預(yù)算設(shè)計，應(yīng)當(dāng)從經(jīng)濟(jì)上用既定項目的數(shù)據(jù)確定該溫度。這樣用空冷以較低公用工程消耗移除較高等級熱量，再用水冷達(dá)到工藝流體出口溫度。若兩種方式工藝出口溫度相同，空冷費(fèi)用為水冷方式的1～。因此，設(shè)備投資及電耗降低。舉例如下表：相對濕度15%30%45%60%濕球溫度干球溫度℃℃℃11℃空冷器空氣出口溫度無上限值，在其他因素合理的情況下，工藝流體出口溫度可達(dá)到空氣入口設(shè)計溫度。同水冷相比，出口溫度稍高。因此冷卻水費(fèi)用是制約因素。水冷工藝出口溫度理論上水冷方式出口溫度受環(huán)境濕球溫度限制，實際上不低于冷卻塔出口溫度（新鮮水49℃、海水43℃）。一般設(shè)計步驟如下：l 做冷熱物流TH曲線，生成復(fù)合線，確定夾點；l 指定一個最小夾點溫度；l 求出夾點及最小的公用工程；l 計算總投資和年操作費(fèi)用；l 改變冷熱物流匹配；l 重復(fù)上述步驟直到找到最小的年操作費(fèi)用，確定最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)通過夾點的熱物流為零時，公用設(shè)施加熱及冷卻負(fù)荷最小，即熱回收最大。如圖22～3所示，當(dāng)夾點處的傳熱溫差等于給定的夾點溫度時，冷、熱物流復(fù)合線的高溫段在水平方向未重疊部分投影于橫坐標(biāo)上的一段即為對應(yīng)于給定夾點溫差下的最小熱公用工程消耗Qhu,min；而兩者低溫段未重疊部分則為給定夾點溫差下的最小冷公用工程消耗Qcu,min，而兩條復(fù)合線沿橫軸方向重疊部分就是最大熱回收量。沿橫坐標(biāo)H左右移動兩條復(fù)合線，找到一處兩條線垂直距離最短，該處即為夾點或窄點。復(fù)合線就是將多個熱流或冷流的TH線復(fù)合在一起的折線，是換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化合成的“夾點技術(shù)”中的一個重要工具。這是過程能量綜合領(lǐng)域中一種實用方法，可以優(yōu)化復(fù)雜工藝的換熱過程。一般溫差越小、回收能量越大、換熱面積越大，從而投資越高；因此，夾點溫度要通過能量回收和投資相結(jié)合來確定。對一個換熱網(wǎng)絡(luò)而言，所有換熱設(shè)備的接近溫差中最小值稱為最小接近溫差，也稱夾點溫差。工藝目標(biāo)值確定后，與設(shè)備人員協(xié)作可以高效地設(shè)計一個換熱體系。對于多數(shù)煉廠，運(yùn)用最嚴(yán)格的R級；對其他諸如化學(xué)品廠，運(yùn)用C或B級；通常R級有較厚的殼體、更大更厚的封頭、較厚換熱管及其他更大的部件。 HTFS:HEAT TRANSFER amp。 計算過程 下表列出設(shè)計管殼式換熱器計算機(jī)程序，HTRI是常用軟件、當(dāng)客戶和使用者要求時，才使用HTFS。當(dāng)壓降要求嚴(yán)格時可考慮采用殼側(cè)并聯(lián)/串聯(lián)混合配置、管側(cè)采用多管程形式，但此時溫效降低。 設(shè)計步驟l ；l 選擇TEMA等級并對換熱器選型；l 通過程序校核計算；l 判定計算結(jié)果，如傳熱系數(shù)、壓降等，根據(jù)參數(shù)確定換熱器設(shè)備結(jié)構(gòu)；通過調(diào)整單程管數(shù)來獲得合適的壓力梯度，若要增大換熱面積，可增大管長、增加并聯(lián)臺數(shù)（只有單臺換熱器很大，且壓降難以克服才使用）或增加管程數(shù)，但典型管程數(shù)為雙管程，增大管程數(shù)會提高壓降；殼側(cè)壓力梯度要調(diào)節(jié)折流板間距，要增大換熱面積，需增大管長或增加串聯(lián)臺數(shù)。 設(shè)計輸出l 物熱平衡、計算假設(shè)、程序計算結(jié)果，如下參數(shù)要填入表中：基于管外表面的管側(cè)傳熱膜系數(shù)、垂直方向確定布管型式。l 結(jié)構(gòu)參數(shù)安裝形式（臥式、立式、傾斜）、設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、材質(zhì)、腐蝕余量、TEMA等級、適用標(biāo)準(zhǔn)、管口等級及密封面、操作工況。圖21　換熱器型式初選圖注：本圖及其它圖中的壓力均指絕壓 工藝設(shè)計程序 設(shè)計輸入l 工藝條件管殼式換熱器設(shè)計所需數(shù)據(jù)，如流量、溫度、壓力等，需要從如下文件獲得：——PFD，包括質(zhì)量、熱量平衡； 基本的工程設(shè)計參數(shù)；——PID及總圖； 設(shè)備數(shù)據(jù)表；——選材及管材。 換熱器的術(shù)語及分類 術(shù)語及定義換熱器裝置：為某個可能包括可替換操作條件的特定作業(yè)的一個或多個換熱器；位號：設(shè)計人員對某一換熱器單元的識別號；有效表面：進(jìn)行熱交換的管子外表面積；管程：介質(zhì)流經(jīng)換熱管內(nèi)的通道及與其相貫通部分；殼程：介質(zhì)流經(jīng)換熱管外的通道及與其相貫通部分；管程數(shù)：介質(zhì)沿?fù)Q熱管長度方向往、返的次數(shù)；殼程數(shù)：介質(zhì)在殼程內(nèi)沿殼體軸向往、返的次數(shù)；公稱長度：以換熱管的長度作為換熱器的公稱長度，換熱管為直管時，取直管長度，換熱管為U形管時取U形管直管段的長度；計算換熱面積： 以換熱管外徑為基準(zhǔn)，扣除伸入管板內(nèi)的換熱管長度后，計算得到的管束外表面積，對于U形管式換熱器，一般不包括U形彎管段的面積；公稱換熱面積：經(jīng)圓整后的計算換熱面積； 換熱器分類根據(jù)不同的分類方法定義換熱器類型如表21所示。純蒸汽或混合蒸汽冷凝：用工藝流體、冷卻水或空氣，全部或部分冷凝另一工藝流體。流動沸騰：用工藝流體、水蒸汽或其他熱流體加熱汽化狹窄流道中的工藝流體過程。此時除顯熱傳遞外，還有潛熱的傳遞。換熱：用工藝流體加熱或冷卻另外一股工藝流體的過程。 tube heat exchangers——JGC石油化工設(shè)計手冊 第3卷——化學(xué)工業(yè)出版社（2002）換熱器設(shè)計手冊——中國石化出版社（2004）換熱器設(shè)計手冊——化學(xué)工業(yè)出版社（2002）Shell and Tube Heat Exchangers Technical Specification ——SHESLL (2004)SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGERS——BP (1997)Shell and Tube Exchanger Design and Selection——CHEVRON COP. (1989)HEAT EXCHANGERS——FLUOR DANIEL (1994)Shell and Tube Heat Exchangers——TOTAL（2002）管殼式換熱器工程規(guī)定——SEI（2005）2 設(shè)計基礎(chǔ) 傳熱過程名詞定義 無相變過程加熱：用工藝流體或其他熱流體加熱另一工藝流體的過程。凡不注日期或修改號（版次）的引用文件，其最新版本適用于本規(guī)定。 換熱器設(shè)計指南1 總則 目的 為規(guī)范本公司工藝設(shè)計人員設(shè)計管殼式換熱器及校核管殼式換熱器而編制。 范圍、設(shè)計、校核及材料選擇。 規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過本規(guī)定的引用而成為本規(guī)定的條款，凡注日期的應(yīng)用文件，其隨后所有的修改單或修改版均不適用本規(guī)定。GB1501999 鋼制壓力容器GB1511999 管殼式換熱器HTRI設(shè)計手冊Shell amp。冷卻：用工藝流體、冷卻水或空氣等冷劑冷卻另一工藝流體的過程。 沸騰過程在傳熱過程中存在著相的變化—液體加熱沸騰后一部分變?yōu)槠?。池沸過程：用工藝流體、水蒸汽或其他熱流體加熱汽化大容積設(shè)備中的工藝流體過程。 冷凝過程部分或全部流體被冷凝為液相, 熱流體的顯熱和潛熱被冷流體帶走，這一相變過程叫冷凝過程。有不凝氣的冷凝：用工藝流體、冷卻水或空氣，部分冷凝工藝流體和同時冷卻不凝性氣體。表21 換熱器類型換熱器的分類換熱器名稱按用途分（3）預(yù)熱器加熱器過熱器蒸發(fā)器再沸器冷卻器冷凝器深冷器冷卻冷凝器等按結(jié)構(gòu)型式分(3)管殼式換熱器套管式換熱器螺旋板式換熱器板翅式換熱器板式換熱器夾套式換熱器空冷器等 換熱器的選擇原則根據(jù)工藝條件，采用圖21進(jìn)行初步的換熱器選型。l 輸入數(shù)據(jù)操作參數(shù)：項目號、設(shè)備位號、流量、操作條件、物性，樣表如附件1所示。l 設(shè)計要求允許壓降、允許流速（若有規(guī)定）。l 列管式換熱器數(shù)據(jù)表除上述參數(shù)外，還有：物性（水除外）、混合物ρV2（采用均相密度）、管嘴尺寸、流體流向、折流板數(shù)量、折流板類型、折流板中心間距。當(dāng)殼側(cè)壓降較大，則將殼體形式從E型變?yōu)镴或X型。l 填寫數(shù)據(jù)表。表22 常用計算軟件程序編號描述備注HTRIST設(shè)計/校核單相管殼換熱器嚴(yán)格用于冷凝和再沸CST設(shè)計管殼式換熱器用于再沸RKH設(shè)計/校核殼側(cè)沸騰設(shè)備臥式；可計算K式殼體直徑RTF設(shè)計/校核管側(cè)沸騰設(shè)備僅適用于單管程IST校核單相和冷凝器HTFSTASC設(shè)計/校核管殼式換熱器注：HTRI:HEAT TRANSFER RESEARCH INC。 FLUID FLOW SERVICE 工藝設(shè)計考慮因素TEMA設(shè)置了三種換熱器機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)，反映了不同的嚴(yán)格性。影響換熱流股的最優(yōu)搭配的因素有：夾點溫度、壓降、調(diào)控要求下限負(fù)荷、占地限制條件、現(xiàn)有設(shè)備的改進(jìn)等。 夾點溫度、夾點技術(shù)及換熱網(wǎng)絡(luò)分析夾點溫度 對單個換熱器而言，換熱的冷、熱流冷端和熱端溫差中較小者稱接近溫差。冷熱物流的匹配取決于可達(dá)到的溫差，逆流換熱器的夾點溫度是熱物流出口溫度與冷物流入口溫度之差，或熱物流入口溫度與冷物流出口溫度之差，取較小值。夾點技術(shù) “夾點”和“復(fù)合線”概念基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。一個待優(yōu)化的換熱網(wǎng)絡(luò)在TH圖上可用冷、熱流復(fù)合線來表示。將冷、熱流的復(fù)合線畫在一個TH圖上，熱流的復(fù)合線一定要位于冷流的上方。夾點技術(shù)三個基本原則：不通過夾點傳遞熱量、夾點以上部分不使