管壳式换热器知识

管壳式换热器又称列管式换热器。因此紧闭在壳体中管教的壁面做为传热面的间壁式换热器。这类换热器组织较简朴，操纵牢靠，可用各样组织材料（主若是金属材料）建立，能在高温、高压下操纵，是今朝运用最广的类别。

管壳式换热器组织与类别

管壳式换热器由壳体、传热管教、管板、折流板（挡板）和管箱等部件构成。壳体多为圆筒形，内部装有管教，管教两头牢固在管板上。

实行换热的冷热两种流体，一种在管内固定，称为管程流体；另一种在管外固定，称为壳程流体。为抬高管外流体的传热分系数，常常在壳体内安设几何挡板。

挡板可抬高壳程流体速度，迫使流体按规则路径屡次横向经过管教，巩固流体湍流水平。

换热管在管板上可按等边三角形或正方形陈设。等边三角形陈设较紧凑，管外流体湍动水平高，传热分系数大；正方形陈设则管外洗濯便利，合用于易结垢的流体。

流体每经过管教一次称为一个管程；每经过壳体一次称为一个壳程。图示为最简朴的单壳程单管程换热器,简称为1-1型换热器。为抬高管内流体速度,可在两头管箱内配置隔板，将整个管子等分红几何组。

云云流体屡屡只经过部份管子，因此在管教中往复屡次，这称为多管程。同样，为抬高管外流速，也可在壳体内安设纵向挡板，迫使流体屡次经过壳体空间，称为多壳程。多管程与多壳程可合营运用。

管壳式换热器由于管表里流体的温度不同，因之换热器的壳体与管教的温度也不同。若是两温度出入很大，换热器内将形成很大热应力，致使管子屈曲、断裂，或从管板上拉脱。

因此，当管教与壳体温度差超出50℃时，需采用合适弥补办法，以消除或淘汰热应力。依照所采取的弥补办法，管壳式换热器可分为如下几种要紧类别：

①牢固管板式换热器管教两头的管板与壳体联成一体，组织简朴,但只合用于冷热流体温度差不大,且壳程不需板滞洗濯时的换热操纵。当温度差稍大而壳程压力又不过高时，可在壳体上安设有弹性的弥补圈，以减小热应力。

②浮头式换热器管教一端的管板可自在浮动，齐全消除了热应力;且周全管教可从壳体中抽出,便于板滞洗濯和检验。浮头式换热器的运用较广，但组织较量繁杂，造价较高。

③U型管式换热器每根换热管皆弯成U形，两头别离牢固在统一管板高低两区，借助于管箱内的隔板分红相差口两室。此种换热器齐全消除了热应力，组织比浮头式简朴，但管程不易洗濯。

④填料函式换热器填料函式换热器其组织特色是管板惟有一端与壳体牢固联接，另一端采取填料函密封。管教也许自在伸缩，不会形成因壳壁与管壁温差而引发的温差应力。

填料函式换热器的利益是组织较浮头式换热器简朴，建立便利，耗材少，造价低；管教可从壳体内抽出，管内、管间均能实行洗濯，修理便利。其弱点是填料函耐压不高，正常小于4.0MPa；

壳程介质或者经过填料函外漏，对易燃、易爆、有毒和名贵的介质不合用。填料函式换热器合用于管、壳壁温差较大或介质易结垢，需屡屡整理且压力不高的场面。

⑤釜式换热器釜式换热器组织特色是在壳体上部配置合适的挥发空间，同时兼有蒸汽室的影响。

管教可觉得牢固管板式、浮头式或U型管式。釜式换热器洗濯修理便利，可管教不明净、易结垢的介质，并能担当高温、高压。它合用于液-汽式换热，可做为最简组织的废热汽锅。

管壳式换热器传热机理

正常来讲，管壳式换热器建立轻易，临盆成本低，选材规模广，洗濯便利，适应性强，管教量大，劳动牢靠，且能适应高温高压。即使它在组织紧凑性、传热轻度和单元金属损耗量方面无奈与板式和板翅式换热器比拟，但它由于具备前述的一些利益，因此在化工、火油动力等行业的运用中仍处于主宰身分。

管壳式换热器是把管子与管板联接，再用壳体牢固。它的型式大体分为牢固管板式、釜式浮头式、U型管式、滑动管板式、填料函式及套管式等几种，前方咱们扼要引见过。

依照介质的品种、压力、温度、污垢和其余前提，管板与壳体的联接的各样组织型式特色，传热管的形态和传热前提，造价，修理检验便利等状况来筛选计划建立各样管壳式换热器。

管壳式换热器组织及建立准则

正常来讲，管壳式换热器建立轻易，临盆成本低，选材规模广，洗濯便利，适应性强，管教量大，劳动牢靠，且能适应高温高压。即使它在组织紧凑性、传热轻度和单元金属损耗量方面无奈与板式和板翅式换热器比拟，但它由于具备前述的一些利益，因此在化工、火油动力等行业的运用中仍处于主宰身分。

管壳式换热器是把管子与管板联接，再用壳体牢固。它的型式大体分为牢固管板式、釜式浮头式、U型管式、滑动管板式、填料函式及套管式等几种，前方咱们扼要引见过。

依照介质的品种、压力、温度、污垢和其余前提，管板与壳体的联接的各样组织型式特色，传热管的形态和传热前提，造价，修理检验便利等状况来筛选计划建立各样管壳式换热器。

管壳式换热器组织及建立准则

管壳式换热器：因此紧闭在壳体中管教的壁面做为传热面的间壁式换热器，这类换热器组织较简朴、操纵牢靠，可用各样组织材料（主若是金属材料）建立，能在高温、高压下操纵，是今朝运用最广的类别。（计划建立遵照准则：海外TEMAASME国内GB、GB）

换热器封头采用法则

1、管壳侧能否需求洗濯；

2、能否需求挪动管教；

3、能否需求斟酌热膨胀；

前封头类别：A、B、C、D、N

后封头类别：L、M、N、P、S、T、W

后封头又分为牢固式、浮头式以及U型管，相关于牢固式，浮头式造价更高、需求更大的壳径、低的换热结果（由于走漏流C的存在），利益则是一端具备自在度也许管教好热膨胀题目。

前封头

A型封头：适应于管程流体较脏，需求屡屡洗濯的状况。

B型封头：单法兰经济型最佳，由于易于购买，是最罕用的封头

C型封头：带管板和可拆盖，管侧洗濯便利，也许管教管程高压和高危介质（合适），适于壳侧管教较重以及壳侧需求洗濯的状况。

D型封头：特种高压型，合用于非常高压的工况（管箱焊在管板上）

N型封头：带管板和可拆盖，管教不行拆，此种封头经济性最佳，亲近管板轻易；也许管教壳侧高危介质。

A型封头与B型封头比拟多了一片法兰，其耐压性没有B型封头好，其利益是换热器检验时不准将封头拿掉，相关于B型封头来讲愈加便利。C型封头、N型封头换热器中的管教是可抽出的，此中C型封头的换热器中的管板和管箱是焊在一同的。

后封头

L型后封头：和A型前封头类似；

M型后封头：和B型前封头类似；

N型后封头：和N型前封头类似；

U型：U型管教，管教可挪动，壳侧轻易洗濯；热膨胀管教出色，经济（无奈兰）；弱点是管侧无奈洗濯，替换管教困苦，弯头部位轻易冲洗损伤。

P型封头和W型封头曾经被淘汰，不在操纵。

S型封头：其尺寸特色是后来封头要比壳体的直径大，利益是也许束缚换热器计划经过中的两个题目，一是也许消除换热器的热应力，二是换热器的管壳侧均也许实行洗濯。

T型封头和S型封头宛如，但后来封头尺寸和壳体直径类似，且其内封头和管教也许直接抽出,但T型封头和S型封头比拟，受力状况没有S型封头好，唯独的利益是抽芯便利，在工程计划中正常不采用T。

换热器壳体

E型壳体：为单程壳体，在计划经过中正常优先筛选，它合用于一共的状况，单相换热更优，弱点是压降较大。

F型壳体：合用于场所受限，需求双壳程的状况，较量合适于单相换热，纯逆流换热，传热温差大；弱点是F型壳体有分程隔板，此处会产生漏流，并且壳程入口与出口处的压差和温差都是最大的，会产生漏温且分程隔板也轻易产生变形。因此F型壳体合用于压差和温差都不大的状况下。

G型壳体：属于平行流换热器，该换热器的热流体出口温度也许比冷流体出口温度低，合用于需求做壳侧加强的卧式热虹吸再沸器、冷凝器等。

H型壳体：双平行流换热器，要紧用于冷凝和挥发的工况下，并且壳体中不操纵折流板。G/H型壳体的利益是传热温差大，比E型要高。

J型壳体：分流壳体，一是合用于壳体气相压降较大，震荡束缚不了的状况；二是用于再沸器，相关于E型使得传热的结果较量褂讪；三是用于部份冷凝的工况，其弱点则是传热温差较小，传热系数也不大。

K型壳体：要紧用于管程热介质，壳侧挥发的工况，在废热回收据件下操纵。

X型壳体：冷热流体属于错流固定，其利益是压降特别小，当采取其余壳体产生震荡，且经过调度换热器参数无奈消除该震荡时也许操纵此壳体样式，其不够之处是流体散布不平匀，X型壳体并不屡屡操纵。

在化工工艺手册中，I型壳体类别可EDR软件中的不是统一种壳体，其样式见I1，它的操纵方法唯一一种搭配，便是BIU，U型管换热器。

换热器折流板

单弓形折流板：利益是也许抵达最大的错流，弱点是压降较高，且窗口的管教轻易产生震荡；计划重心是折流板圆缺率在17%-35%之间，折流板间距在0.2-1.0倍的壳径。此品种别折流板合用于大部份场面。

NITW：该折流板窗口不布管，管子支柱完满，不引发管教震荡，弱点是类似的壳径巨细，布管数较少，需求的壳体直径大。计划重心：15%的折流板圆缺率。合适的场面是气体震荡和压降受限。

双弓形折流板：利益是压升高，更好的回避震荡的题目；弱点是大的窗口固定面积；计划重心：5%-30%的圆缺率，默许两排管堆叠；合适场面时震荡和压力受限的换热器（相关于单弓形折流板来讲）。

螺旋折流板：分为单螺旋折流板和双螺旋折流板利益是换热好，压升高，固定平匀；弱点是建立困苦；计划重心是螺旋角度5-45°，合适的场面时压降受限，轻易结垢的场面。

折流杆：利益是支柱优，固定平匀，压升高基础无震荡题目；弱点是低的换热结果；管子安排只可为45°和90°；合适场面是低压降气体冷凝和换热。

窝巢型：支柱优，固定平匀，压升高；弱点是比换热结果不好，计划基础无请求。

蛋框型：支柱好，建立经济；弱点是高温应力下产生变形；计划基础无请求。

管壳式换热器计划所需斟酌的成分

换热配置的类别良多，对每种特定的传热工况，经过优化选型都市获得一种最合适的配置型号，若是将这个型号的配置操纵到其余工况，则传热的结果或者有很大的转变。因此，针对详细工况筛选换热器类别，是很要害和繁杂的劳动。对管壳式换热器的计划，有如下成分值得斟酌。

1、流速的筛选

流速是换热器计划的要害变量，抬高流速则抬高传热系数，同时压力降与功耗也会随之补充，若是采取泵送流体，应试虑将压力降只管损耗在换热器上而不是调度阀上，云云可凭借抬高流速来抬高传热结果。

采取较高的流速有两个利益：一是抬高总传热系数，进而减小换热面积；二是淘汰在管子表面生成污垢的或者性。然则也响应的补充了阻力和动力的损耗，因此需求实行经济较量才力着末肯定恰当的流速。

其它在筛选流速上，还务必斟酌组织上的请求。为了防止配置的严峻磨损，所算出的流速不该超出最大答应的阅历流速。

如下的三个表格别离示意了介质的流速规模和水在管内的流速余材质的关连等。

2、答应压力降的筛选

筛选较大的压力降也许抬高流速，进而巩固传热结果淘汰换热面积。然则较大的压力降也使得泵的操纵花费补充。合适的压力降值需求以换热器年总花费为方针，屡次调度配置尺寸，实行优化谋划而得出。

在大大都配置中，或者会发觉一侧的热阻显然的高于另一侧，此侧的热阻成为管制热阻。可壳程的热阻是管制侧时，也许用补充折流板块数或许收缩壳径的办法，来补充壳侧流体流速、淘汰传热热阻，然则淘汰折流板间距是有束缚的，正常不能小于壳径的1/5或50mm。当管程的热阻是管制侧时，则凭借补充管老练来补充流体流速。

在管教稠密物料时，若是流体处于层流固定则将此物料走壳程。由于在壳程的流体固定易抵达湍流形态，云云也许获得较高的传热速度，还也许矫正对压力降的管制。

下图为不同介质在不同配置类别中的答应压力降参考值：

3、管壳程流体确实定

要紧依照流体的操纵压力和温度、也许欺诈的压力降、结谈判侵蚀个性，以及所需配置材料的筛选等方面，斟酌流体恰当走哪一程。底下的成分可供筛选时斟酌：

适于走管程的流体有水和水蒸气或强侵蚀性流体；有毒性流体；轻易组织的流体；高温或高压操纵的流体等。

适于走壳程的流体有塔顶馏出物的冷凝；烃类的冷凝和再沸；管件压力降管制的流体；粘度大的流体等。

当上述状况清除后，介质走哪一程的筛选，应着眼于抬高传热系数和最充足的欺诈压力降上。由于介质在壳程的固定轻易抵达湍流（Re≥），因此将粘度大的或流量小的流体，即雷诺数低的流体走壳程正常是有益的。

反之，若是流体在管程也许抵达湍流时，则安顿走管程较正当。若从压力降的角度斟酌，正常是雷诺数低的走壳程正当。

4、换热终温确实定

换热终温正常由工艺经过的需求肯定。当换热终温也许筛选时，其数值对调热器能否经济正当有很大的影响。在热流体出口温度与冷流体出口温度相等的状况下，热量欺诈效率最高，然则灵验传热温差最小，换热面积最大。

别的，在肯定物流出口温度时，不盼望浮现温度交错景象，即热流体出口温度低于冷流体出口温度。

5、配置组织的筛选

关于确定的工艺前提，首先应肯定配置的样式，比如筛选牢固管板样式仍是浮头样式等。参照下表1-7.

在换热器计划经过中，加强传热总的方针总结有：在给定换热量下淘汰换热器的尺寸；抬高现有换热器的机能；减小流开工质的温差；或许升高泵的功率。

传热经过是指两种流体经过硬配置的壁面实行热交流的经过，依照流体的传热方法基础上也许分为无相变和有相变两品种别。无相变经过加强传热技巧的协商，正常根据管制热阻侧而采用响应的办法：

如采取伸展管内或许管外貌面；采取管内插异物；转变管教支柱件样式；插足不互溶的低沸点增加剂等办法，以巩固传热结果。

罗纹管机能特色

在管子类别中，罗纹管属于管外伸展表面的类别，在平常换热管外壁轧制成罗纹状的低翅片，用以补充外侧的传热面积。罗纹管表面积比光管可伸展1.6-2.7倍，与光管比拟，

当管外流速同样时，壳程传热热阻也许收缩响应的倍数，而管内流体因管径的减小，则压力降会略有增大。罗纹管较量恰当于壳程传热系数相当于管程传热系数1/3-3/5的工况。

涟漪管换热器的机能特色

以转变管内流体固定形态、巩固传热结果的典范管形为涟漪管、内插物管。涟漪管是在无切削的机加工中，管内被挤出凸肋进而转变了管内壁滞流层的固定形态，淘汰了流体传热热阻，巩固了传热结果。

折流杆换热器的机能特色

折流杆换热器、双弓板换热器、盘环式换热器、旋流式换热器等，都属于经过壳程管教支柱件、大幅度升高阻力抬高流速或转变固定方法进而抵达加强传热的目标。折流杆换热器每根换热管的四个方位上，用折流杆加以牢固，具备很好的防震机能。

长按

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