管殼式換熱器又稱(chēng)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(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,，操作可靠，可用各種結(jié)構(gòu)材料（主要是金屬材料）制造,，能在高溫,、高壓下使用，是目前應(yīng)用廣的類(lèi)型,。今天我們就來(lái)借鑒學(xué)習(xí)一下管殼式換熱器的相關(guān)知識(shí)內(nèi)容,。
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(nèi)部裝有管束，管束兩端固定在管板上,。進(jìn)行換熱的冷熱兩種流體,，一種在管內(nèi)流動(dòng)，稱(chēng)為管程流體,；另一種在管外流動(dòng),，稱(chēng)為殼程流體。為提高管外流體的傳熱分系數(shù),，通常在殼體內(nèi)安裝若干擋板,。擋板可提高殼程流體速度，迫使流體按規(guī)定路程多次橫向通過(guò)管束,，增強(qiáng)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(dòng)程度高,，傳熱分系數(shù)大；正方形排列則管外清洗方便，適用于易結(jié)垢的流體,。
流體每通過(guò)管束一次稱(chēng)為一個(gè)管程,；每通過(guò)殼體一次稱(chēng)為一個(gè)殼程。圖示為簡(jiǎn)單的單殼程單管程換熱器,簡(jiǎn)稱(chēng)為1-1型換熱器,。為提高管內(nèi)流體速度,可在兩端管箱內(nèi)設(shè)置隔板,，將全部管子均分成若干組。
這樣流體每次只通過(guò)部分管子,，因而在管束中往返多次,，這稱(chēng)為多管程。同樣,，為提高管外流速,，也可在殼體內(nèi)安裝縱向擋板，迫使流體多次通過(guò)殼體空間,，稱(chēng)為多殼程,。多管程與多殼程可配合應(yīng)用。 管殼式換熱器由于管內(nèi)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(nèi)將產(chǎn)生很大熱應(yīng)力,，導(dǎo)致管子彎曲,、斷裂，或從管板上拉脫,。 因此,，當(dāng)管束與殼體溫度差超過(guò)50℃時(shí)，需采取適當(dāng)補(bǔ)償措施,，以消除或減少熱應(yīng)力,。根據(jù)所采用的補(bǔ)償措施，管殼式換熱器可分為以下幾種主要類(lèi)型：①固定管板式換熱器管束兩端的管板與殼體聯(lián)成一體,，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但只適用于冷熱流體溫度差不大,且殼程不需機(jī)械清洗時(shí)的換熱操作,。當(dāng)溫度差稍大而殼程壓力又不太高時(shí)，可在殼體上安裝有彈性的補(bǔ)償圈,，以減小熱應(yīng)力,。
②浮頭式換熱器管束一端的管板可自由浮動(dòng)，消除了熱應(yīng)力;且整個(gè)管束可從殼體中抽出,便于機(jī)械清洗和檢修,。浮頭式換熱器的應(yīng)用較廣,，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)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(qū),，借助于管箱內(nèi)的隔板分成進(jìn)出口兩室。此種換熱器消除了熱應(yīng)力,，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡(jiǎn)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(huì)產(chǎn)生因殼壁與管壁溫差而引起的溫差應(yīng)力,。
填料函式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡(jiǎn)單,，制造方便，耗材少,，造價(jià)低,；管束可從殼體內(nèi)抽出，管內(nèi),、管間均能進(jìn)行清洗,，維修方便。其缺點(diǎn)是填料函耐壓不高,，一般小于4.0MPa,；殼程介質(zhì)可能通過(guò)填料函外漏，對(duì)易燃,、易爆,、有毒和貴重的介質(zhì)不適用。填料函式換熱器適用于管,、殼壁溫差較大或介質(zhì)易結(jié)垢,，需經(jīng)常清理且壓力不高的場(chǎng)合。
⑤釜式換熱器 釜式換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在殼體上部設(shè)置適當(dāng)?shù)恼舭l(fā)空間,，同時(shí)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(jié)垢的介質(zhì),，并能承受高溫、高壓,。它適用于液-汽式換熱,，可作為最簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)的廢熱鍋爐。
管殼式換熱器傳熱機(jī)理
一般來(lái)說(shuō),，管殼式換熱器制造容易,，生產(chǎn)成本低,，選材范圍廣，清洗方便,，適應(yīng)性強(qiáng),，處理量大，工作可靠,，且能適應(yīng)高溫高壓,。雖然它在結(jié)構(gòu)緊湊性、傳熱輕度和單位金屬消耗量方面無(wú)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(yōu)點(diǎn),，因而在化工、石油能源等行業(yè)的應(yīng)用中仍處于主導(dǎo)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(dòng)管板式,、填料函式及套管式等幾種,，前面我們簡(jiǎn)要介紹過(guò)。根據(jù)介質(zhì)的種類(lèi),、壓力,、溫度、污垢和其他條件,，管板與殼體的連接的各種結(jié)構(gòu)型式特點(diǎn),，傳熱管的形狀和傳熱條件，造價(jià),，維修檢查方便等情況來(lái)選擇設(shè)計(jì)制造各種管殼式換熱器,。
管殼式換熱器結(jié)構(gòu)及制造標(biāo)準(zhǔn)
一般來(lái)說(shuō)，管殼式換熱器制造容易,，生產(chǎn)成本低,，選材范圍廣，清洗方便,，適應(yīng)性強(qiáng),，處理量大，工作可靠,，且能適應(yīng)高溫高壓,。雖然它在結(jié)構(gòu)緊湊性、傳熱輕度和單位金屬消耗量方面無(wú)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(yōu)點(diǎn),，因而在化工,、石油能源等行業(yè)的應(yīng)用中仍處于主導(dǎo)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(dòng)管板式、填料函式及套管式等幾種,，前面我們簡(jiǎn)要介紹過(guò),。根據(jù)介質(zhì)的種類(lèi)、壓力,、溫度,、污垢和其他條件，管板與殼體的連接的各種結(jié)構(gòu)型式特點(diǎn),，傳熱管的形狀和傳熱條件,，造價(jià)，維修檢查方便等情況來(lái)選擇設(shè)計(jì)制造各種管殼式換熱器,。
管殼式換熱器結(jié)構(gòu)及制造標(biāo)準(zhǔn)
管殼式換熱器：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(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、操作可靠,，可用各種結(jié)構(gòu)材料（主要是金屬材料）制造,，能在高溫、高壓下使用,，是目前應(yīng)用廣的類(lèi)型,。（設(shè)計(jì)制造遵循標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)外 TEMA ASME 國(guó)內(nèi) GB151、GB150）
后封頭類(lèi)型：L、M,、N,、P,、S、T,、W
后封頭又分為固定式,、浮頭式以及U型管，相對(duì)于固定式,，浮頭式造價(jià)更高,、需要更大的殼徑、低的換熱效果（由于泄漏流C的存在）,，優(yōu)點(diǎn)則是一端具有自由度可以處理好熱膨脹問(wèn)題,。
B型封頭：?jiǎn)畏ㄌm經(jīng)濟(jì)型最好，由于易于采購(gòu),，是常用的封頭
C型封頭：帶管板和可拆蓋,，管側(cè)清洗方便，可以處理管程高壓和高危介質(zhì)（適當(dāng)）,，適于殼側(cè)管束較重以及殼側(cè)需要清洗的情況,。 D型封頭：特種高壓型，適用于特殊高壓的工況（管箱焊在管板上） N型封頭：帶管板和可拆蓋,，管束不可拆,，此種封頭經(jīng)濟(jì)性最好，接近管板容易,；可以處理殼側(cè)高危介質(zhì),。 A型封頭與B型封頭相比多了一片法蘭，其耐壓性沒(méi)有B型封頭好,，其優(yōu)點(diǎn)是換熱器檢修時(shí)不許將封頭拿掉,，相對(duì)于B型封頭來(lái)說(shuō)更加方便。C型封頭,、N型封頭換熱器中的管束是可抽出的,，其中C型封頭的換熱器中的管板和管箱是焊在一起的。
后封頭
U型：U型管束,，管束可移動(dòng),，殼側(cè)容易清洗；熱膨脹處理優(yōu)秀,，經(jīng)濟(jì)（無(wú)法蘭）,；缺點(diǎn)是管側(cè)無(wú)法清洗，更換管束困難,，彎頭部位容易沖刷損傷,。 P型封頭和W型封頭已經(jīng)被淘汰,，不在使用。 S型封頭：其尺寸特點(diǎn)是其后封頭要比殼體的直徑大,，優(yōu)點(diǎn)是可以解決換熱器設(shè)計(jì)過(guò)程中的兩個(gè)問(wèn)題,，一是可以消除換熱器的熱應(yīng)力，二是換熱器的管殼側(cè)都可以進(jìn)行清洗,。 T型封頭和S型封頭相似,，但其后封頭尺寸和殼體直徑相同，且其內(nèi)封頭和管束可以直接抽出,但T型封頭和S型封頭相比,，受力情況沒(méi)有S型封頭好,，的好處是抽芯方便，在工程設(shè)計(jì)中一般不選用T,。
E型殼體：為單程殼體,，在設(shè)計(jì)過(guò)程中一般優(yōu)先選擇，它適用于所有的情況,，單相換熱更優(yōu),，缺點(diǎn)是壓降較大。
F型殼體：適用于場(chǎng)地受限,，需要雙殼程的情況,，比較適合于單相換熱，純逆流換熱,，傳熱溫差大,；缺點(diǎn)是F型殼體有分程隔板，此處會(huì)發(fā)生漏流,，而且殼程進(jìn)口與出口處的壓差和溫差都是最大的,，會(huì)發(fā)生漏溫且分程隔板也容易發(fā)生變形。所以F型殼體適用于壓差和溫差都不大的情況下,。 G型殼體：屬于平行流換熱器,，該換熱器的熱流體出口溫度可以比冷流體出口溫度低，適用于需要做殼側(cè)強(qiáng)化的臥式熱虹吸再沸器,、冷凝器等,。 H型殼體：雙平行流換熱器，主要用于冷凝和蒸發(fā)的工況下,，而且殼體中不使用折流板,。G/H型殼體的優(yōu)點(diǎn)是傳熱溫差大，比E型要高,。 J型殼體：分流殼體,，一是適用于殼體氣相壓降較大，振動(dòng)解決不了的情況；二是用于再沸器,，相對(duì)于E型使得傳熱的效果比較穩(wěn)定,；三是用于部分冷凝的工況,，其缺點(diǎn)則是傳熱溫差較小,，傳熱系數(shù)也不大。 K型殼體：主要用于管程熱介質(zhì),，殼側(cè)蒸發(fā)的工況,，在廢熱回收條件下使用。X型殼體：冷熱流體屬于錯(cuò)流流動(dòng),，其優(yōu)點(diǎn)是壓降非常小,，當(dāng)采用其他殼體發(fā)生振動(dòng)，且通過(guò)調(diào)整換熱器參數(shù)無(wú)法消除該振動(dòng)時(shí)可以使用此殼體形式,，其不足之處是流體分布不均勻,，X型殼體并不經(jīng)常使用。
