管殼式熱交換器

管殼式熱交換器(shell and tube heat exchanger)又稱列管式換熱器。是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。這種換熱器結構簡單、造價低、流通截面較寬、易於清洗水垢；但傳熱係數低、占地面積大。可用各種結構材料（主要是金屬材料）製造，能在高溫、高壓下使用，是其中套用最廣的類型。

管殼式熱交換器有固定管板式汽-水換熱器、帶膨脹節管殼式汽-水換熱器、浮頭式汽-水換熱器、U形管殼式汽-水換熱器、波節型管殼式汽-水換熱器、分段式水-水換熱器等幾種類型。管殼式換熱器的主要控制參數為加熱面積、熱水流量、換熱量、熱媒參數等。

基本介紹

• 中文名：管殼式熱交換器
• 外文名：Tube and shell heat exchanger
• 別稱：列管式換熱器
• 結構：簡單、造價低
• 特點：流通截面較寬、易於清洗水垢
• 套用環境：在高溫、高壓下使用

結構

管殼式熱交換器由殼體、傳熱管束、管板、折流板（擋板）和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形，內部裝有管束，管束兩端固定在管板上。進行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內流動，稱為管程流體；另一種在管外流動，稱為殼程流體。為提高管外流體的傳熱分係數，通常在殼體內安裝若干擋板。擋板可提高殼程流體速度，迫使流體按規定路程多次橫向通過管束，增強流體湍流程度。換熱管在管板上可按等邊三角形或正方形排列。等邊三角形排列較緊湊，管外流體湍動程度高，傳熱分係數大；正方形排列則管外清洗方便，適用於易結垢的流體。

結構圖

管殼式熱交換器的主要控制參數為加熱面積、熱水流量、換熱量、熱媒參數等。

流體每通過管束一次稱為一個管程；每通過殼體一次稱為一個殼程。圖示為最簡單的單殼程單管程換熱器，簡稱為1-1型換熱器。為提高管內流體速度,可在兩端管箱內設定隔板，將全部管子均分成若干組。這樣流體每次只通過部分管子，因而在管束中往返多次，這稱為多管程。同樣，為提高管外流速，也可在殼體內安裝縱向擋板，迫使流體多次通過殼體空間，稱為多殼程。多管程與多殼程可配合套用。

分類

管殼式熱交換器由於管內外流體的溫度不同，因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩溫度相差很大，換熱器內將產生很大熱應力，導致管子彎曲、斷裂，或從管板上拉脫。因此，當管束與殼體溫度差超過50℃時，需採取適當補償措施，以消除或減少熱應力。根據所採用的補償措施，管殼式熱交換器可分為以下幾種主要類型：

①固定管板式換熱器管束兩端的管板與殼體聯成一體，結構簡單,但只適用於冷熱流體溫度差不大,且殼程不需機械清洗時的換熱操作。當溫度差稍大而殼程壓力又不太高時，可在殼體上安裝有彈性的補償圈，以減小熱應力。

②浮頭式換熱器管束一端的管板可自由浮動，完全消除了熱應力;且整個管束可從殼體中抽出,便於機械清洗和檢修。浮頭式換熱器的套用較廣，但結構比較複雜，造價較高。

③U型管式換熱器每根換熱管皆彎成U形，兩端分別固定在同一管板上下兩區，藉助於管箱內的隔板分成進出口兩室。此種換熱器完全消除了熱應力，結構比浮頭式簡單，但管程不易清洗。

④渦流熱膜換熱器渦流熱膜換熱器採用最新的渦流熱膜傳熱技術，通過改變流體運動狀態來增加傳熱效果，當介質經過渦流管表面時，強力沖刷管子表面，從而提高換熱效率。最高可達10000W/m2℃。同時這種結構實現了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結垢功能。其它類型的換熱器的流體通道為固定方向流形式，在換熱管表面形成繞流，對流換熱係數降低。

各種分類換熱器性能對比：

對比項目	浮動盤管換熱器	螺紋管換熱器	渦流熱膜換熱器
適用介質種類	蒸汽、水	蒸汽、水	弱腐蝕性化工原料、蒸汽、水
介質的參數範圍	溫度：0-150度; 壓力：0-1.0MPa	溫度：0-150度; 壓力：0-1.6MPa	溫度：-40-400度; 壓力：0-10.0MPa
熱效率	熱效率=92%	熱效率=93%	熱效率=96%
防垢性能	自動除垢	人工除垢	具有防垢功能
耐震、噪音	振動較大，噪音大	振動較小，噪音小	振動微弱，噪音小
使用壽命	7年左右	10年左右	20年左右
維修	停機維修，更換管束	停機維修，拔管再脹管	無需維修