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(jié)構(gòu)較簡單,，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)用廣的類型,。今天我們就來借鑒學(xué)習(xí)一下管殼式換熱器的相關(guān)知識內(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，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(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(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(nèi)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(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50℃時,，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)械清洗時的換熱操作。當(dāng)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(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,，消除了熱應(yīng)力;且整個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)較浮頭式換熱器簡單,，制造方便,，耗材少，造價低,；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)可能通過填料函外漏,，對易燃,、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,，可作為最簡結(jié)構(gòu)的廢熱鍋爐。
管殼式換熱器傳熱機(jī)理
一般來說,，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(jù)介質(zhì)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(jié)構(gòu)型式特點(diǎn)，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(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)
一般來說,，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(jù)介質(zhì)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(jié)構(gòu)型式特點(diǎn),，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(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)用廣的類型,。（設(shè)計(jì)制造遵循標(biāo)準(zhǔn)：國外 TEMA ASME 國內(nèi) GB151,、GB150）
后封頭又分為固定式,、浮頭式以及U型管,，相對于固定式,，浮頭式造價更高,、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題,。
B型封頭：單法蘭經(jīng)濟(jì)型最好,，由于易于采購，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，其耐壓性沒有B型封頭好,，其優(yōu)點(diǎn)是換熱器檢修時不許將封頭拿掉,，相對于B型封頭來說更加方便。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,，殼側(cè)容易清洗,；熱膨脹處理優(yōu)秀,，經(jīng)濟(jì)（無法蘭）,；缺點(diǎn)是管側(cè)無法清洗，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)過程中的兩個問題,，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,，振動解決不了的情況,；二是用于再沸器,，相對于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：冷熱流體屬于錯流流動,，其優(yōu)點(diǎn)是壓降非常小,，當(dāng)采用其他殼體發(fā)生振動，且通過調(diào)整換熱器參數(shù)無法消除該振動時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。
