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表3.1 3种换热器综合性能对比
换热器类型 紧凑性/
经济性/ 价格比
DN DN DN DN DN DN
400 800 1200 400 800 1200
固定管板式 47 55 60 44 32 31 1.0
U型管式 32 45 47 50 40 37 1.1~1.25
浮头式 37 45 48 64 48 40 1.2~1.5
在同等条件下，固定管板式换热器结构最紧凑，U 形管式和浮头式换热器相当。固定管板式换热器最经济，浮头式换热器较差。若工况允许，选择换热器的次序为固定管板式、U 形管式、浮头式[18]。
3.4 双壳程换热器的研究现状
换热器是石油、化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。在炼油、化工厂的工艺装置中，换热器占设备总数量的40%左右，占总投资的30% ~ 45%。近年来随着节能技术的发展，其应用领域不断扩大；利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。常用的列管式换热器，有单壳程和双壳程之分，二者相比，在某些工艺条件下，双壳程换热器比单壳程换热器具有结构紧凑、传热效率高、节省投资等优点[19]。
在管壳式换热器中，管程容易实现多程流动，因而容易提高流速、提高传热效率。而壳程侧由于结构上的原因，难以实现多程流动，所以一般都为单壳程结构。这样管程和壳程两种流体在传热过程中的流动就既有逆流也有顺流。这时的温差校正系数为0.75左右。而如果能够实现管程和壳程两种流体的纯逆流传热，则温差校正系数可能达到1.0[20]。由传热基本公式可以看出，当总传热系数和对数平均温差一定时，在相同热负荷下，温差校正系数Fr提高25%，即可节省传热面积25%。此外，由于双壳程的壳程流速比单壳程提高了近一倍，强化了传热，两项相加可节省传热面积30%以上。在某些特定情况下，甚至可节省50%，因而经济效益十分显著。但不能忽视的是，节省传热面积的代价是阻力降比单壳程上升了6~8倍[21]，为了弥补阻力降增加过大之不足，在设计上优先采用了双弓形折流板。工况计算和现场实测表明，在相同折流板间距时它的阻力降可比单弓形折流板降低15%~60%。当然如果流程上允许存在较高的阻力降，选用单弓形折流板也是可以的。同许多强化传热的换热器一样，尽管双壳程换热器有许多优点，但必须合理地使用效果才会更好。概括起来，双壳程换热器适用于以下情况：（1）需要强化壳程传热时；（2）壳程允许的压降较大时；（3）温差校正系数较小，需要提高有效温差时；（4）当多台直径较小的换热器串连，需减少台数时；（5）占地面积要求较小时。
4 课题研究的内容
本文的研究内容主要包括总体方案的确定，包括物性参数确定，换热器筒体结构、管箱、封头结构计算，折流板、法兰、支座，强度校核等。利用双壳程换热器的了解和分析，结合物性参数与邻位二钾盐的特性，通过双壳程换热器的类型标准和结构的确定，首先对换热器的筒体结构进行确定，按精度规定直径公差，确定其壁厚，查手册确定其壳体，管箱和封头尺寸；确定折流板，支撑板形式，然后对其进行布置，去折流板间距，查表计算折流板尺寸大小，厚度等；对法兰的形式选用进行查表，按设计规定计算法兰强度；确定支座形式，按设计规定进行其尺寸设计等，然后利用ansys对自己所设计的双壳程换热器进行数值数据模拟，进行管子与管板连接强度计算分析。基本完成双壳程换热器的设计后，最后进行强度校核，装配图零件图的绘制，完成毕业设计。