一、結構組成

1. 殼體（Shell）

• 容納 CO?氣體（殼程流體）,，材質通常為碳鋼或不銹鋼（如 304、316L）,，需耐受 CO?的壓力（尤其是超臨界狀態(tài)下的高壓,，≥7.38MPa）和可能的腐蝕性（如含水分時生成碳酸）。

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• 設有 CO?進出口接管,，通常在殼體上加裝壓力表,、溫度計等監(jiān)測儀表。

2. 管束（Tube Bundle）

• 蒸汽加熱時,，采用不銹鋼管（防腐蝕）,；

• 高溫導熱油加熱時，需選用耐高溫合金管（如 Incoloy 800）,。

• 由多根換熱管組成，內部流經加熱介質（如蒸汽,、導熱油,、熱水等，管程流體）,，通過管壁與殼程 CO?進行熱量交換。

• 換熱管材質需根據加熱介質和 CO?特性選擇,，例如：

3. 管板（Tube Sheet）

• 固定管束兩端,，分隔管程和殼程流體，確保兩種介質不混合,。

• 管板與殼體、換熱管通過焊接或脹接固定,，需滿足高壓工況下的密封性,。

4. 折流板 / 支承板（Baffle/Support Plate）

• 折流板：引導 CO?在殼程橫向沖刷管束，增加湍流程度,，強化換熱效率（如呈 “S” 形流動）,，同時支撐管束防止振動。

• 支承板：若 CO?流速較低,，可簡化為僅支撐管束的結構,，減少壓降。

5. 其他附件

• 管程分程隔板：若加熱介質需多流程流動（如提高流速增強換熱）,，可在管箱內設置分程隔板,。

• 膨脹節(jié)：當殼體與管束溫差較大時，加裝膨脹節(jié)補償熱變形,，避免結構應力損壞,。

二、工作原理

1. 熱量傳遞過程

• 殼程（CO?側）：低溫 CO?從殼體一端進入,，在折流板引導下橫向流過管束外部,，吸收管壁傳來的熱量，溫度升高后從另一端排出,。

• 管程（加熱介質側）：高溫加熱介質（如蒸汽）從管程入口流入，在管束內流動并釋放熱量（蒸汽冷凝為凝結水）,，低溫介質從出口流出,。

• 傳熱機制：熱量通過 “加熱介質→管壁內側→管壁→管壁外側→CO?” 的路徑傳導，核心是對流換熱（介質與管壁）和熱傳導（管壁本身）,。

2. 強化換熱的關鍵設計

• 湍流流動：折流板迫使 CO?橫向沖刷管束,，破壞邊界層，減少熱阻（對比層流,，湍流換熱系數可提升 3-5 倍）,。

• 增大接觸面積：采用小直徑換熱管（如 φ19mm×2mm）或翅片管（在 CO?側加裝翅片，增強氣體側換熱）,。

• 逆流布置：使 CO?與加熱介質逆向流動,，增大平均溫差（對數平均溫差 ΔT??大于順流）,，提升換熱效率。