2.1　管壳式换热设备设计原则

腐蚀性介质走管程可以相对降低对外壳的材质要求；压力高的流体走管程，也可以相对降低对外壳的机械强度要求；毒性大的流体走管程，泄漏的可能性小；易结垢的介质走管程，便于清洗；黏度大、流量小的流体走壳程，可以相对提高传热系数；从压降方面考虑，雷诺数小的流体走壳程。

为了使列管式换热器在最佳范围工作，热流体的温差应该在20℃左右；即使用水作为冷却介质，水侧的温差也不宜小于5℃；工艺气体冷凝时，冷却剂的进口温度应当比工艺气体中最高凝点组分的凝点高5℃以上；空冷器的最小温差应大于20℃；含有惰性气体的流体冷凝时，冷却剂的出口温度至少比冷凝组分的露点低5℃左右。

为了提高传热效率、冲刷污垢，常常希望较高的流速。但是，流速过大会造成换热器内部磨损、引起振动，影响换热器的寿命。根据经验，适宜的流速见表2-1。

表2-1　流体的常见流速　　

换热器的操作压力的高低，决定了希望的压力降的数值，见表2-2。

表2-2　换热器的操作压力和压力降　　

设计换热器时，应设法增大传热膜系数小的一侧的传热膜系数。确定传热面积时，常以传热膜系数小的一侧为准。增大传热膜系数的方法是：缩小流道面积；增设挡板或内插物；管壁上加翅片；用水作为冷却介质时，从工艺上改进冷却水的水质。需要指出：直接计算出的传热面积，应该考虑留有10%～30%的安全系数。只要有可能，尽可能从GB/T 151—2014《热交换器》系列的标准换热器选择工艺需要的换热器。最终的换热器的压力降应在工艺的允许范围内，否则应重选换热器。

列管式换热器的长径比在4～25之间。对于卧式列管式换热器，长径比以6～10最为常见。对于立式列管式换热器，长径比以4～6最为常见。

弓形折流板切去弓形高度约为壳体内直径的20%～45%。其中，无相变时，切去25%；蒸发时，切去45%；冷凝时，切去50%。折流板间距，不小于壳体内直径的1/5，且不小于50mm。折流板最大间距要求见表2-3。

表2-3　折流板最大间距要求　　

换热管与管板的连接结构，有胀接、焊接和胀焊并用等。只焊不胀在工程上应用较少。有资料报道，先胀后焊的结构使用寿命要优于先焊后胀的结构。