管壳式换热器又称列管式换热器。

是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。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。

管壳式换热器结构与类型

管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。

进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。

挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。

换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；正方形排列则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。

管壳式换热器设计所需考虑的因素

换热设备的类型很多，对每种特定的传热工况，通过优化选型都会得到一种的设备型号，如果将这个型号的设备使用到其他工况，则传热的效果可能有很大的改变。因此，针对具体工况选择换热器类型，是很重要和复杂的工作。常用的固定结构有两种，即拉杆定距管结构和点焊结构，见图所示：a）拉杆定距管结构，用于换热管外径大于或等于19mm的管束。对管壳式换热器的设计，有以下因素值得考虑。

流速的选择

流速是换热器设计的重要变量，提高流速则提高传热系数，同时压力降与功耗也会随之增加，如果采用泵送流体，应考虑将压力降尽量消耗在换热器上而不是调节阀上，这样可依靠提高流速来提高传热效果。

采用较高的流速有两个好处：一是提高总传热系数，从而减小换热面积；二是减少在管子表面生成污垢的可能性。但是也相应的增加了阻力和动力的消耗，所以需要进行经济比较才能后确定适宜的流速。

此外在选择流速上，还必须考虑结构上的要求。为了避免设备的严重磨损，所算出的流速不应超过允许的经验流速。

换热器分类：

管壳式换热器根据结构特点可分为下列两类。

1.刚性结构的管壳式换热器：这种换热器又成为固定管板式，通常可分为单管程和多管程两种。它的优点是结构简单紧凑、造价便宜和应用较广；缺点是管外不能进行机械清洗。

2.具有温差补偿装置的管壳式换热器：它可使受热部分自由膨胀。该结构形式又可分成：

① 浮头式换热器：这种换热器的一端管板能自由伸缩，即所谓“浮头”。他适用于管壁和壳壁温差大，管束空间经常清洗。但它的结构较复杂，加工制造的费用较高。

② U形管式换热器：它只有一块管板，因此管子在受热或冷却时，可以自由伸缩。这种换热器的结构简单，但制造弯管的工作量较大，且由于管子需要有一定的弯曲半 径，管板的利用率较差，管内进行机械清洗困难，拆换管子也不容易，因此要求通过管内的流体是清洁的。管束是管壳式换热器的核心，其中换热管作为导热元件，决定换热器的热力性能。这种换热器可用于温差变化大，高温或高压的场合。

③ 填料函式换热器：它有两种形式，一种是在管板上的每根管子的端部都有单独的填料密封，以保证管子的自由伸缩，当换热器内的管子数目很少时，才采用这种结 构，但管距比一般换热器要大，结构复杂。另一种形式是在列管的一端与外壳做成浮动结构，在浮动处采用整体填料函密封，结构较简单，但此种结构不易用在直径 大、压力高的情况。管壳式换热器管壳式换热器小知识构成：管壳式换热器由管箱、壳体、管束等主要元件构成。填料函式换热器现在很少采用。

管壳式换热器

膨胀节的设置

在固定管板换热器中，由于管程内流体与管程流体之间具有温差，而换热器和壳体与管版固定连接，这样在使用状态时，壳体与管子之间有膨胀差存在，壳体和管子受 到轴向载荷。③U型管式换热器每根换热管皆弯成U形，两端分别固定在同一管板上下两区，借助于管箱内的隔板分成进出口两室。为了避免壳体和换热器***、换热器失稳、换热管从管板上拉脱，就应设置膨胀节，以降低壳体和换热器的轴向载荷。

一般在壳体和换热器壁温差较大时，需考虑设置膨胀节，在管板计算中，按有温差的各种共况计算出σt、σc 、q ，其中有一个不合格时，就需增加膨胀节。

σt——换热管轴向应力

σc——壳程圆筒轴向应力

q——换热管与管板连接的拉脱力