为什么我在设计换热器时把直径减小裕量反而大了？

我在用HTFS模拟管壳式换热器时有时候把公称直径减小，但是最后运行结果换热面积裕量反而大了，也就是说不是直径越大换热面积越大，有时候会直径越小反而换热面积越大，不知道这是怎么回事？哪位大侠能解释一下？谢谢。

换热效果与换热面积有关，与换热器的直径没有关系吧。

虽然没有看到你的例子，但是如果不是输入上的错误，个人认为出现这种情况是可能的：壳程直径减小后，流体在壳程及管程的流速增加，使传热系数K增加，换热所需的面积减小，裕量相应增加。
楼主在做换热器计算时，出现这样的问题，要看一下详细的计算结果，最好把分段计算中每一段的数据都打印出来，如传热系数，平均温差等，对比看一下，自己分析。

q=KATm
tm---
A<------
K------->

壳体直径变小，壳程和管程流体流速均增加，湍流程度增加，因此传热系数增大。对于相同的热负荷，在平均温差不变的情况下所需传热面积减小。 曾经做过一个换热器设计，管长3000mm，DN800的换热器换热面积仅有1%的余量，而DN700的反而有13%的余量。这种情况说明传热系数增加对传热的正贡献超过了换热面积减小对传热的负贡献。

如果检查输入没有错误的情况下，和3楼和5楼的意见基本一致。

换热器并不是越大越好，谭天恩的化原书上有这样的离题

3楼和5楼是从传热方面阐述基本原因的,其实换热器传热系数跟单位时间内的单位质量入口流速一般是正比关系的,自然会出现楼主描述的现象,不过,这些设计都应该在满足物料在允许的流速范围内通过所设计的换热器有效流通横截面积,另外还有介质在该流程的允许压降,这是非常重要的,另外,筒径初步设计大了,不都是坏处,拿气体冷凝来说吧,物料在冷却段及冷凝段,每段换热管的长度设计都是对应的,自然该类似工况下,管束长些更利用充分换热,所以在满足工艺指标前提下,设计为细长的结构适宜;不过设计大筒径换热器,单位质量入口流速相对降低,但是压降以及均流都呈良性,所以必须根据具体工况,综合考虑优化换热器设计.

此类情况要特别关注传热K的数值，
小心假富裕量！！！

9楼的说到点子上了，除了流动能强化传热外，一般情况下还应该考虑有效换热系数是否在可信的经验范围（比如油品一般在300-450）内，如果超出的太多则说明换热系数虚高！注意相应增大换热面积，切不可盲目相信软件全都是对的！！

[ 本帖最后由 phonewell 于 2007-11-23 20:01 编辑 ]

如果对换热器的结果没有把握，可以先采用设计模式看看程序推荐的型号（一般有很多种可以选者的型号），然后选者一种或几种进行校核。

原帖由 phonewell 于 2007-11-23 19:53 发表
9楼的说到点子上了，除了流动能强化传热外，一般情况下还应该考虑有效换热系数是否在可信的经验范围（比如油品一般在300-450）内，如果超出的太多则说明换热系数虚高！注意相应增大换热面积，切不可盲目相信软件全都 ...

非常赞成此观点，按照楼主的描述，此情况发生的可能性就是传热效果的提高，也就是K值增大，但是K值应该在可信的经验范围内，这些数据化工工艺设计手册上都有，不可盲目的增大K值和相信余量。增大换热器面积没坏处，实际中，流体的运动形式也是多变的，谁也无法保证传热效果的好坏啊！

同意8楼的意见，为什么大家都只考虑流速和K值，而不考虑压降呢？
要知道压降与流速的平方成正比的。我是做换热器设计的，有时候是
要严格控制压降的，直径不能减小。比如纯碱工业中的炉气冷凝塔和
窑气冷却器，比如合成氨工业中的半水煤气冷却器和再生气冷却器，
比如常减压抽真空装置的级间冷凝器等对压降均有严格的要求

这个回复比较有深度！

作换热器设计时，一般需要考虑如下两个因素，传热和压力降。
正常情况下，Q=K*A*DTm，计算主要考虑传热是否满足要求？即安全系数怎样？
但在真空条件下和系统压力不高的条件下，物料流经换热器的压力降不能太高，否则对系统的害处要大于好处，使得系统压力升高，特别对真空系统不利。

壳程降低带来的影响包括：
1、如果管子尺寸、管间距、管程不变化，所排的管子数目减少，在相同管长的情况下，换热面积减少，但管程和壳程流体的流速均增加，传热系数均增大，传热效果增大，如果总传热系数增大的速度高于传热面积下降的速度，应该是传热有利，当然要看计算的结果和经验数据偏离大不大。
2、当然在1满足的条件下，管程和壳程的物流速度增加，导致压力降增加，如在真空塔塔顶冷凝器，对系统可能是致命的。
所以不能仅仅考虑换热，还要考虑系统的压力降是否容许。