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课题介绍换热设备是用于在两种或两种以上流体间、一种流体一种固体间、固体粒子间或者热接触且具有不同温度的同一种流体间的热量传递的装置。它是化工、炼油、食品、轻工、能源、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备。近20年来，换热设备在能量储存、转化、回收，以及新能源利用和污染治理中得到了广泛的应用[1]。
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在工业生产中，由于用途、工作条件和物料特性的不同，出现了各种不同形式和结构的换热设备。按热传递原理或传热方式进行分类，换热设备可分为以下几种主要形式：
（1）直接接触式换热器。它是利用冷、热流体直接接触，彼此混合进行换热的换热器，具有传热效率高、单位容积提供的传热面积大、设备结构简单、价格便宜等优点，但仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合。5494
（2）蓄热式换热器。它是借助于由固体构成的蓄热体与热流体和冷流体交替接触，把热量从热流体传递给冷流体的换热器。蓄热式换热器结构紧凑、价格便宜、单位体积传热面大，故较适合用于气-气热交换的场合。
（3）间壁式换热器。这类换热器利用间壁（固体壁面）将进行热交换的冷热两种流体隔开，互不接触，热量由热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。间壁式换热器是工业生产中应用最为广泛的换热器，其形式多种多样。如常见的管壳式换热器和板式换热器都属于间壁式换热器。
（4）中间载热体式换热器。这类换热器是把两个间壁式换热器由在其中循环的载热体连接起来的换热器。载热体在高温流体换热器和低温流体换热器之间循环，在高温流体换热器中吸收热量，在低温流体换热器中释放热量，如热管式换热器。
2 课题研究的意义
在工业生产中，换热设备的主要作用是使能量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度能够达到工艺过程规定的指标，以满足工艺过程上的需要。此外，换热设备也是回收余热、废热特别是低品位热能的有效装置[2]。
因为许多工艺过程都具有高温、高压、高真空、有腐蚀性等特点，而管壳式换热器具有选材范围广、换热表面清洗方便、适应性强、处理能力大，特别是能承受高温和高压等特点，它适用于冷却、冷凝、加热、蒸发和废热回收等方面。一般管壳式换热器与其它类型的换热器比较有以下主要技术特性：
（1）耐高温高压，坚固、可靠、耐用；
（2）制造应用历史悠久，制造工艺及操作、文修、检验技术成熟；
（3）选材广泛，适用范围广。
课题研究的内容
4.1 总体设计步骤
（1）总体方案确定、物性参数确定。这部分包括换热器各部分的选材，依据物料的属性及进出口压力、温度变化和对换热面积的要求，综合预选择材料的在物料中的换热系数。
（2）计算过程。包括热力计算、阻力计算和强度计算。这部分主要工作是根据规定的设计参数，进行详尽的热力计算和阻力计算，为后面的结构设计提供参考数据。
（3）细部结构的设计。换热器的细部结构，包括接管，折流板，法兰和管箱等，都需要安装设计要求，综合前面计算出的参数选择设计。
（4）强度校核。校核计算是对已有换热器核定一些运行参数，校核它是否满足预定的换热要求。
4.2 设计过程中的注意事项
（1）一般认为功率越大，所计算出来的换热器越大，其实不然。根据传热速率方程Q=KA△tm，在总功率一定的情况下，换热面积的大小取决于总传热系数和对数平均温差。
（2）在每台换热器中，都会出现相变，但由于有的流体进出口温度相差不大，相变引起的负荷可以忽略不计，但相变引起的负荷较大时需计算，在参数中需输入液相和气象的质量或体积百分含量、露点、泡点、汽化潜热和临界压力，在负荷的分配中需计算出负荷的百分比。