热交换器的类型

管壳式换热器由一个壳和一个装有许多管的管束组成，以及一个通过管壁在冷流体和热流体之间交换热量的热交换器. 管壳式换热器作为一种传统的标准换热设备，广泛用于化工，炼油，石化，电力，核能等工业设施，特别是高温高压大换热器. 绝对优势. 正常工作压力可达到4 MPa，工作温度低于200℃，在某些情况下可达到更高的压力和温度. 通常，壳体的直径小于1800mm，并且管的长度小于9米. 在某些情况下，它可能更大或更长时间. 工作原理与1 [固定管板式热交换器]是固定管板式热交换器的结构. A流体从连接管1流入壳体，并通过连接管从连接管2流出. B流体从管道3流入，并通过管道从管道4流出. 如果A流体的温度高于B流体的温度，热量将通过管壁从A流体传递到B流体；否则，热量通过管道壁从B流体传递到A流体. 壳体内部，管和管箱外部的区域称为壳体侧，而通过壳体侧的流体称为壳体侧流体（A流体）. 管和管箱内部的区域称为管侧，而通过管侧的流体称为管侧流体（B流体）. 壳管式换热器主要由管箱，管板，管，壳体和挡板组成. 通常，外壳是圆柱形的. 管是直的或U形的.

为了提高热交换器的传热效率，也可以使用螺纹管和翅片管. 管的布局有多种形式，例如等边三角形，正方形，45°正方形的斜角和同心圆，前三个最常见. 当以三角形布置时，可以在相同直径的壳体中布置更多的管以增加传热面积，但是难以机械清洁管，并且流体阻力也很大. 管板和管的集合称为管束. 管的末端和管板之间有焊接和伸缩缝. 在管束中，一些挡板横向布置以引导壳侧流体多次改变流动方向，并在支撑管的同时有效地冲洗管以提高传热效率. 挡板的形状包括弓形，圆形和矩形. 为了减小壳体侧和管侧流体的流动横截面并加快流速，为了提高传热效率，可以在管箱和壳体中纵向设置分开的隔板以分隔壳程分为2程，管程分为2程，4程，6程和8程等. 管壳式换热器的传热系数为1400〜2850瓦每平方米每摄氏度[W /（m（℃）]: 水与水之间的热交换； 10〜280W /（m（℃）；水与水冷凝时，为570〜4000W /（m（℃）. 换热器是1980年代以来在工业上使用的基本类型的换热器. 这种换热器结构坚固，加工能力大家用换热器种类，材料选择范围广，适应性强，易于制造，生产成本低，使用方便清洁，可以在高温高压下使用.

但是，在传热效率，紧凑性和金属消耗方面，它不如板式热交换器，板翅式热交换器和板壳式热交换器等高性能热交换器先进. 分类的管壳式热交换器根据结构特征分为固定管板式热交换器，浮头式热交换器，U形管式热交换器，双管式热交换器，填充式热交换器和双管板等. 三种应用比较普遍. 固定管板式热交换器这是壳管式热交换器的基本结构形式（图1 [固定管板式热交换器]）. 管的两端分别固定在焊接到壳体上的两个管板上. 在工作状态下，由于管和壳体的壁温度不同，因此两者的热变形也不同，从而在管，壳体和管板中产生温差应力. 在分析管板的强度以及管与管板之间的连接可靠性时必须考虑到这一点. 为了减小温差应力，可以在壳体上设置伸缩缝. 固定管板式换热器通常仅在温差应力范围合适且壳体压力不高的情况下使用. 固定管板式换热器结构简单，制造成本低，但参与热交换的两种流体之间的温差有限. 管之间的机械清洁非常困难，必须通过化学方法进行清洁，因此壳侧流体不易结垢. 浮头热交换器图2 [浮头热交换器]是浮头热交换器的结构. 管子的一端固定在固定的管板上，管板夹在壳体的法兰与箱体的法兰之间，并用螺栓连接. 管道的另一端固定在浮头管板上，并用螺栓固定浮头管板和浮头盖，以形成可在外壳中自由移动的浮头.

因为在壳体和管束之间没有相互约束，所以即使两种流体之间的温差很大，在管，壳体和管板中也不会存在温差应力. 对于图2a [浮头式热交换器]中的结构，可以通过移开管盒直接将整个管束从壳体中拉出. 为了减小壳体与管束之间的间隙，为了在相同直径的壳体中布置更多的管，通常使用图2b [浮头热交换器]的结构，即浮头管将板夹紧并用螺栓固定在浮头盖和钩环之间. 但是这种结构很难组装和拆卸. 浮头式换热器适用于温度波动大家用换热器种类，温差大的场合. 可以将管束从壳体中抽出，并可以对管室进行机械清洁或更换管束. 但与固定管板式换热器相比，其结构复杂，成本高. U形管热交换器将一束管弯曲成曲率半径不同的U形管，并将两端固定到同一管板上以形成管束（图3 [U形管热交换器]）. 管板夹在管箱的法兰和外壳的法兰之间，并通过螺栓连接. 拆下管盒可以直接拉出管束，方便清洁管室. 管束的U形端不是固定的，可以自由伸缩，因此适用于两种流体之间的温差较大的场合. 并且由于它的结构比浮头式换热器简单，因此仅需一个管板，每传热面积的金属消耗更少，成本更低，也适合高压流体的热交换. 然而，该管具有U形部分，并且与直管相比，其清洁难度更大. 因此，要求管道侧流体清洁且不易结垢. 管束中心的管子被外管覆盖，如果损坏则很难更换.

在相同直径的壳体中，U形管的数量少于直管的数量，相应的传热面积也较小. 双管热交换器一种由一组插入另一组相应管中的管组成的热交换器（图4 [双管热交换器]）. 管道侧流体（B流体）从管箱的入口箱流入，通过内套管到达外套管的底部，然后返回，穿过内套管和外套管之间的环形空间，最后流出管箱的出口管. 它的特点是内套管和外套管之间没有限制，并且可以自由伸缩. 因此，适用于温差大的二流体换热. 但是，管侧的流体的阻力大，设备成本高. 填充式热交换器图5 [填充式热交换器]是填充式热交换器的结构. 填料密封在管束末端和外壳之间. 管束另一端的管板和浮头式换热器也夹在管箱的法兰和壳体的法兰之间，并通过螺栓连接. 拆下试管箱，填料函等相关部件后，可将试管束从外壳中抽出，方便清理试管室. 管束可自由伸缩，并具有与浮头热交换器相同的优点. 由于减少了壳体的大盖，其结构比浮头式换热器更简单，成本也更低. 但填料容易泄漏，工作压力和温度受到限制，直径不应太大. 双管板式换热器的两端连接到两个管板（图6 [双管板式换热器的结构特性]）. 在两个管板之间有一定的空间，并且安装了开口. 当在管和管板的一侧之间的连接处发生泄漏时，泄漏的流体将收集在该空间中，并通过连接管引出，从而确保壳侧流体和管侧流体不会彼此交叉并污染. 双管板式换热器主要用于严格要求参与换热的两种流体互不泄漏，但成本高于固定管板式换热器的场合.

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