管殼式換熱器與傳熱機理

管殼式換熱器又稱列管式換熱器。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。這種換熱器結構較簡單，操作可靠，可用各種結構材料（主要是金屬材料）制造，能在高溫、高壓下使用，是目前應用最廣的類型。

管殼式換熱器結構與類型

管殼式換熱器由殼體、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系數，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，傳熱分系數大；正方形排列則管外清洗方便，適用于易結垢的流體。

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,可在兩端管箱內設置隔板，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應用。

管殼式換熱器由于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，需采取適當補償措施，以消除或減少熱應力。根據所采用的補償措施，管殼式換熱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,但只適用于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,便于機械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應用較廣，但結構比較復雜，造價較高。

③ U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，借助于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填料函式換熱器 填料函式換熱器其結構特點是管板只有一端與殼體固定連接，另一端采用填料函密封。管束可以自由伸縮，不會產生因殼壁與管壁溫差而引起的溫差應力。填料函式換熱器的優點是結構較浮頭式換熱器簡單，制造方便，耗材少，造價低；管束可從殼體內抽出，管內、管間均能進行清洗，維修方便。其缺點是填料函耐壓不高，一般小于4.0MPa；殼程介質可能通過填料函外漏，對易燃、易爆、有毒和貴重的介質不適用。填料函式換熱器適用于管、殼壁溫差較大或介質易結垢，需經常清理且壓力不高的場合。

⑤釜式換熱器 釜式換熱器結構特點是在殼體上部設置適當的蒸發空間，同時兼有蒸汽室的作用。管束可以為固定管板式、浮頭式或U 型管式。釜式換熱器清洗維修方便，可處理不清潔、易結垢的介質，并能承受高溫、高壓。它適用于液-汽式換熱，可作為最簡結構的廢熱鍋爐。

一般來說，管殼式換熱器制造容易，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，且能適應高溫高壓。雖然它在結構緊湊性、傳熱輕度和單位金屬消耗量方面無法與板式和板翅式換熱器相比，但它由于具有前述的一些優點，因而在化工、石油能源等行業的應用中仍處于主導地位。 

管殼式換熱器是把管子與管板連接，再用殼體固定。它的型式大致分為固定管板式、釜式浮頭式、U型管式、滑動管板式、填料函式及套管式等幾種，前面我們簡要介紹過。根據介質的種類、壓力、溫度、污垢和其他條件，管板與殼體的連接的各種結構型式特點，傳熱管的形狀和傳熱條件，造價，維修檢查方便等情況來選擇設計制造各種管殼式換熱器。

管殼式換熱器結構及制造標準

一般來說，管殼式換熱器制造容易，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，且能適應高溫高壓。雖然它在結構緊湊性、傳熱輕度和單位金屬消耗量方面無法與板式和板翅式換熱器相比，但它由于具有前述的一些優點，因而在化工、石油能源等行業的應用中仍處于主導地位。

管殼式換熱器是把管子與管板連接，再用殼體固定。它的型式大致分為固定管板式、釜式浮頭式、U型管式、滑動管板式、填料函式及套管式等幾種，前面我們簡要介紹過。根據介質的種類、壓力、溫度、污垢和其他條件，管板與殼體的連接的各種結構型式特點，傳熱管的形狀和傳熱條件，造價，維修檢查方便等情況來選擇設計制造各種管殼式換熱器。

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