管壳式换热器工作原理、分类及其特点.docx

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1、管壳式换热器工作原理、分类及其特点管壳式换热器（shellandtubeheatexchanger又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。1.1管壳式换热器工作原理管壳式换热器一般由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体（图1中蓝色箭头示意）；另一种在管外流动，称为壳程流体（图

2、1中红色箭头示意）。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；正方形排列则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。流体每通过管束一次称为一个管程；每通过壳体一次称为一个壳程。为提高管内流体速度，可在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分成若干组。这样流体每次只通过部分管子，因而在管束中往返多次，这称为多管程。同样，为提高管外流速，也可在壳体内安装纵向挡板，迫使流体

3、多次通过壳体空间，称为多壳程。多管程与多壳程可配合应用。图1管壳式换热器工作原理示意图1.2管壳式换热器分类1.2.1固定管板式换热器固定管板式换热器的两端管板，采用焊接与壳体联成一体，结构简单。由于两个管3板被换热管互相支撑，与其他管壳式换热器相比，管板最薄。当管束与壳体之间的温差太大而产生不同的膨胀时，常会使管子与管板的接口脱开，发生介质泄漏，因此当只适用于冷热流体温度差不大，且壳程不需机械清洗时的换热操作。当温度差稍大而壳程压力又不太高时，可在壳体上安装膨胀节，以减小热应力。固定管板式换热器(BEM)1.2.1浮头式换热器浮头式换热

4、器的两断管板只有一端管板与壳体焊接固定，另一端的管板可在壳体内自由浮动，完全消除了热应力，该端成为浮头。整个管束可从壳体中抽出，便于机械清洗和检修。浮头式换热器的应用较广，但结构比较复杂，造价较高。,浮头式换热器1.2.2U型管换热器U型管换热器的每根换热管皆弯成U形，管子的两端分别固定在同一管板上下两区，借助于管箱内的隔板分成进出口两室。此种换热器由于壳体和管子分开，管束可以自由伸缩，热补偿性能好，结构比浮头式简单，但管程不易清洗。U型管式换热器一般用于高温高压的情况下，尤其当压力较高时，在弯管段壁厚要加厚，以补偿弯管后管壁的减3U型管

5、式换热器1.2.1填料函式换热器填料函式换热器的管板一端与壳体固定，另一端采用填料函密封。它的管束也可以自由膨胀，热补偿性能好，且管程和壳程都能清洗，加工制造比浮头式换热器方便，造价较低。但由于填料密封处易于泄露，故壳程压力不能过高，也不能用于壳程内易挥发、易燃、易爆和有毒介质的场合填料函式换热器1.3流道的选择进行换热的冷热两流体，按以下原则选择流道：1）不洁净和易结垢流体宜走管程，因管内清洗较方便；2）腐蚀性流体宜走管程，以免管束与壳体同时受腐蚀；3）压力高的流体宜走管程，以免壳体承受压力；4）饱和蒸汽宜走壳程，因蒸汽冷凝传热分系数与

6、流速无关，且冷凝液容易排出；5）若两流体温度差较大，选用固定管板式换热器时，宜使传热分系数大的流体走壳程，以减小热应力。3表1四种不同形式的管壳式换热器特点管壳式换热器类型管板与壳体连接方式管板数量优点缺点适用范围固定管板式换热器两端管板均与壳体焊接固定两个结构紧凑；制造成本低；管内便于清洗；壳程不便清洗；管壳程温差较大时，管与管板的接口脱开易发生泄漏管壳程温差较小；壳程为清洁流体浮头式换热器一端管板固定，另一端可自由浮动两个壳体和管束/、产生热应力；管束口」抽出，便于壳程检修和清洗结构复杂，造价高；内浮头盖连接处泄漏无法发现；排管数目较

7、少管壳间温差大壳程介质腐蚀性强、易结垢U型管换热器管板与壳体固定一个结构简单，造价低；管束与壳体分离，消除热应力；壳程检修和清洗方便；管束中央有空隙，流体易走短路；管内清洗不便；只有最外层管子可以更换；高温高压管程内为清洁流体填料函式换热器一端管板固定，另一端采用填料函密封两个结构比浮头式换热器简单壳体和管束间/、产生热应力。壳程检修和清洗方便填料函处易泄漏低压，小直径（＜（））700mm）;无毒、非易燃和易爆4