冷卻器廣泛應用于化工、動力、醫藥、冶金、制冷、輕工等行業。冷卻器的種類很多，但管殼式冷卻器以其制造容易，生產成本低，選材范圍廣，清洗方便，適應性強，處理量大，工作可靠的優點，被廣泛應用，尤其是在化工、石油、能源等行業中。但在我國對管殼式冷卻器的設計還不盡完善。
　　1管殼式冷卻器設計的現狀盡管在我國管殼式冷卻器應用歷史悠久，但對其設計仍然采用傳統的設計方法。管殼式冷卻器傳統設計的基本步驟為：初步選定冷卻器的流動方式，計算Ft.若Ft< 0.8，設計多殼程或多個冷卻器串聯。
　　由A1初選冷卻器型號并確定主要結構參數。
　　計算傳熱膜系數h、傳熱膜系數h、傳熱系數K.若K與K1相差很大，重新假設K1，直至K與K1很接近。
　　計算管程壓降<Ap允許，否則調整管程數。
　　折流板間距。
　　計算總傳熱系數，校核傳熱面積。該方法也稱為平均溫差法（LMTD）。
　　除LMTD法外，e-NTU法也常用。對設計計算來說，這2種方法的計算工作量差不多，但采用LMTD法可以由Ft值的大小，判斷冷卻器流動形式是否合理，從而有助于流動形式的選擇。通過e-NTU法進行設計計算選型（多程管殼式冷卻器）時，必須使用試算方法。
　　國外Bell-Delaware詳細設計法其設計思路相同，惟一差別是采用了不同的計算傳熱膜系數和壓降的公式。BelHDelaware法在公開中被認為是最好的設計方法。
　　無論是何種方法，在設計中往往是只要求Ap，<Ap允許、Ap<AP允許即認為設計的冷卻器可行。經常會出現Apt與AP允許相差較大，這樣就沒有充分利用壓降。AP允許在對系統設計時已經初步定下來。一般來說，每殼程液體的允許壓降是5070kPa.這對管側粘度大的液體尤為重要，因為只有保證較高的壓降才能使流體達到湍流。對氣體允許壓降為520kPa，最常用的壓降為10kPaaAp允許是冷卻器設計非常重要的參數，其在換熱系統確定時，根據系統情況已經確定了每一物流的允許壓降，選定了整個系統的動力設備，因而有必要充分利用每個冷卻器的允許壓降，為此，首先必須了解影響冷卻器壓降的因素。
　　2影響冷卻器壓降的因素2.1管殼式冷卻器的結構傳統的管殼式冷卻器的折流板采用弓形板式支撐。弓形折流板的設置提高了殼程內流體的流速和湍流的程度，提高了傳熱效率。但是流體在殼程內的流動時而垂直于管束，時而又平行于管束，從而增加了流體的流動阻力。
　　折流桿式冷卻器以桿式支撐替代原弓形擋板，具有抗振、高效、低壓降等優點。其與傳統的折流板管殼首先假定/（1=由以4上對影響冷卻器壓降因素的分析可知，P在1ishi81.58ume.從固定管板式冷卻器型/號標準中查到500式冷卻器相比較，在內部結構上有較大變化。殼程內部采用折流桿組成的折流柵做管間支撐，從而使殼程流體由橫向流動變為平行流動，這不僅較大減少了傳熱死區，而且大幅度減少了流體因反復折流而造成的殼程流體阻力損失。殼程流體在非傳熱界面區域，如管間支撐物的局部處，形體阻力損失很小，而大部分的流體壓降可用來促進傳熱界面上的流體湍流，從而在低輸送功的情況下，獲取較高的傳熱膜系數。如某廠應用同種負荷的折流桿冷卻器與折流板冷卻器，折流桿冷卻器壓降減少到50%，設備總傳熱系數提高35%.因此在一定的雷諾數下，采用折流桿式冷卻器替代傳統的折流板冷卻器具有優越性。
　　2.2管程數管側壓降隨著管程數的增加而明顯增加。而管程數增加影響到流速，并進而影響傳熱系數。在湍流的條件下，管側的給熱系數和流速的0.8次方成正比，而壓降與流速的平方成正比。由此可知，管程數對壓降的影響要比傳熱系數影響大，因此可以找到一個合適的流速。既然管程數對壓降和傳熱系數有很大影響，為了提高傳熱系數，在壓降允許的范圍內應該盡量選用大的管程數。
　　2.3殼直徑殼直徑越小，所排的管子根數越少，相對來說流體流速越大，傳熱系數越高，壓降越大。從制造費用來講，殼直徑越小，制造費用越低，所以在設計時應該盡量選用小直徑的殼體。
　　2.4殼側折流板間距幻折流板間距影響著殼側流體的流速和湍動程度，從而影響著殼側壓降及給熱系數。殼側湍流時，給熱系數與流速的0.60.7次方成正比，而壓降同流速1.72. 0次方成正比。殼側層流時，指數對給熱系數變為0.33，對壓降變為1.0進行。
　　表示了該設計方法。首先根據溫差校正系數Ft和進行換熱的2流體之間的平均溫度差Atm，在假定傳熱系數的情況下，計算換熱面積Ai，在標準中選用與此面積相當的型號。選用的原則是先選定最小殼徑最大管程數的型號。根據此型號計算管側壓降。如果該壓降大于規定的許用值，則選用小一號管程數的型號繼續計算壓降，直至滿足壓降要求。如果管程數等于1時，壓降仍然不能滿足要求，則需要加大殼徑，選下一個型號，再繼續計算直至找到滿足管側壓降要求的殼徑及管程數。接著計算殼側壓降，首先從最小折流板間距開始計算（折流板最小間距一般不小于圓筒內直徑的1/5）。如果殼側壓降大于允許值，則增加折流板間距，再重新計算，直至殼側壓降滿足要求。如果當折流板間距達到極值時，仍然無法滿足要求，則增大殼徑到標準的下一個序列，再重新按上面程序計算，直至找到合適型號的冷卻器，滿足傳熱和壓降的要求。
　　4應用實例設計一氮肥廠折流板式主冷卻器。已知半水煤氣進口溫度154°C，出口溫度261.9°C.變換氣進口溫度380°C，出口溫度278°C.Q=868.89kW.假定冷卻器的管程與殼程的允許壓降均為5kPa，污垢系數為X6000，其換熱面積為80.6m2，核算該面積冷卻器。按照上述方法依次計算表中規格，計算結果見表1表1計算結果表規格面積/m2傳熱量傳熱速率管程壓降/kPa殼程壓降/kPa費用/元根據計算結果可知，800X2000規格的冷卻器即可滿足要求。而同樣負荷要求下，實際冷卻器采用了1000X3000規格，遠遠超出實際需要，費用增加58%，冷卻器的壓降變化不大。選用過大換熱面積，不僅增加了設備投資費用，而且會減少流體的實際流速，從而造成污垢堆積嚴重。
　　5結論本文所采用的設計方法，可在保證換熱負荷和允許壓降的情況下，設計出固定費用最少的冷卻器。

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