管壳式换热器传热机理

一般来说，管壳式换热器制造容易，生产成本低，选材范围广，清洗方便，适应性强，处理量大，工作可靠，且能适应高温高压。虽然它在结构紧凑性、传热轻度和单位金属消耗量方面无法与板式和板翅式换热器相比，但它由于具有前述的一些优点，因而在化工、石油能源等行业的应用中仍处于主导地位。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用广的类型。

管壳式换热器是把管子与管板连接，再用壳体固定。它的型式大致分为固定管板式、釜式浮头式、U型管式、滑动管板式、填料函式及套管式等几种，前面我们简要介绍过。

根据介质的种类、压力、温度、污垢和其他条件，管板与壳体的连接的各种结构型式特点，传热管的形状和传热条件，造价，维修检查方便等情况来选择设计制造各种管壳式换热器。

管壳式换热器

折流板

折流板的作用

a）增加壳程管间的介质流速，提高传热效果。

b）对换热管起支承作用。

c）调整折流板间距，对避免管束诱发振动有一定的作用。

折流板的形状

常用的折流板和支持板的形状有弓形和圆盘-圆环形两种。此外根据需要还有其它形式的折流板和支持板，如矩形孔圆板和矩形挡板等，见图所示：

a） 单弓形折流板（图 a）：是常采用的一种形式，其形式简单，但压降较大。

1) 上下排列（水平切口）即指物料进口与弓形缺口是成垂直设置的，以造成介质的剧烈扰动来增大传热系数。

2) 左右排列（竖直缺口）是指物料进口与弓形缺口是成平行设置的。多用于卧式冷凝器或蒸发器，便于冷凝液和气体的流动。

3) 转角排列，一般用于换热管正方形排列，可使流体形成湍流，以提高传热效率。

b） 双弓形（图b）和三弓形折流板（图c）：适用于壳程流量较大的物流，或壳程流体为密度低的低压时，此时压降会有大的下降，而传热系数的下降要小得多；同时这种形式还有利于防止介质流动过程中诱发的振动。

c）圆盘—圆环形折流板（图d）：由圆盘和圆环交错排列，介质流动特征是与轴心对称。

d）矩形折流板（图e）：矩形折流板可横放，也可竖放，而横放一般用于壳程介质为气相时，竖放用于壳程介质为液相或有冷凝液的场合。这两种形式通常在大直径和大流量情况下采用。

管壳式换热器类型

浮头换热器结构：

两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳体自由移动，称为浮头。浮头由浮头管板，钩圈和浮头盖组成，是可拆连接，管束可从壳体中抽出。管束与壳体的热变形互不约束，不会产生热应力。

优点：可抽式管束，当换热管为正方形或转角正方形排列时，管束可抽出进行机械清洗，适用于易结垢及堵塞的工况。一端可自由浮动，无需考虑温差应力，可用于大温差场合。

缺点：结构复杂，造价高，设备笨重，材料消耗大。浮头端结构复杂影响排管数。浮头密封面在操作时，易产生内漏。

适用范围：适用于壳体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。浮头换热器在炼油行业或乙烯行业中应用较多，由于内浮头结构限制了使用压力和温度一般情况Pmax≤6.4MPa,Tmax≤400℃。