详解管壳式换热器的结构特点

壳管式热交换器用于修复或替换板材的变形。如果没有备用板，可以将变形后的板临时拆下并重新组装。该装置的重要部件及其功能，其中消耗部件是板式热交换器的垫圈。耐酸，碱和盐分。传热效率低，温差小，抗污垢和抗污垢能力强，传热系数高，可适应临界载荷高的场所。针对冷却塔防腐问题，传统方法以补焊为主，但补焊易使管板内部产生内应力，难以消除，可能造成冷却塔管板焊缝再次渗漏。

在操作过程中容易发生泄漏，并且泄漏的原因很多。根据不同的原因，板式换热器泄漏的处理方法也不同。壳管式热交换器由壳体，传热管束，管板，挡板（挡板）和管箱构成。壳体大体上是圆柱形的，并且管束布置在内部，并且管束的两端固定在管板上。进行热交换的两种热流体和冷流体，一种在管中流动，称为管流动流体，另一种在管外部流动，称为壳侧流体。

为了增加管外流体的传热系数，通常在壳体中安装多个挡板。挡板增加了壳侧流体的速度，迫使流体在规定的路径上多次横向通过管束，从而增加了流体的湍流。换热管可以以等边三角形或正方形布置在管板上。等边三角形排列紧凑，管外流体高度湍流，传热系数大。方形布置便于在管子外部进行清洁，并且适用于易于结垢的流体。在换热器设计中,目标函数是指包括设备费用和操作费用在内的总费用。

为了增加管中的流体速度，可以在管箱的两端布置间隔件以将管分成组。这样，流体一次只能通过一部分管子，因此在管束中多次来回传播，这被称为多管。类似地，为了增加管道外部的流速，还可以在套管中安装纵向挡板，以迫使流体多次通过套管空间，这被称为多套管工艺。多管和多壳可一起使用。类似地，为了增加管道外部的流速，还可以在套管中安装纵向挡板，以迫使流体多次通过套管空间，这被称为多套管工艺。

管壳式换热器设计和选用时应考虑的问题

除了前面讲过流体的流向，流速和流体出口温度的挑选外，还应考虑：冷热流体活动通道的挑选不洁净或易结垢的液体宜在管程，因管内清洗便利，但U形管式的不宜走管程；化工设备换热器之列管式换热器种类1)固定管板式换热器2)浮头式换热器3)填料函式换热器4)U型管式换热器5)涡流热膜换热器影响换热器管板腐蚀的主要因素1）介质成分和浓度：浓度的影响不一，例如在盐酸中，一般浓度越大腐蚀越严重。腐蚀性流体宜在管程，避免管制和壳体一起遭到腐蚀；压力高的流体宜在管内，避免壳体接受压力。

饱满蒸汽宜走壳程，饱满蒸汽比较清洁，并且冷凝液简单排出，被冷却的流体宜走壳程，便于散热；若两流体温差大，关于刚性结构的换热器，宜将给热系数大的流体通入壳程，以减小热应力。

流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜，因在壳程100?Re即可到达湍流。但这不是肯定的，假如活动阻力丢失答应，将这种流体通入管内并选用多管程结构，反而会得到更高的给热系数。以上各点常常不可能一起满意，并且有时还会彼此对立，故应根据具体状况，捉住首要方面，作出适合的决议。（设计制造遵循标准：国外TEMAA***E国内GB151、GB150）换热器封头选取原则1、管壳侧是否需要清洗。

对于完成某一任务的换热器,往往有多个选择,如何确定的换热器,是换热器优化的问题,即采用优化方法使设计的换热器满足的目标函数和约束条件。在换热器设计中,目标函数是指包括设备费用和操作费用在内的总费用。管壳式换热器由于管内外流体的温度不同，因之换热器的壳体与管束的温度也不同。本文主要针对管壳式水冷却器冷却水出口温度的优化问题,利用一般优化设计的原理和方法,以操作费用为优化目标,给出相应的目标函数,并用MATLAB语言编写了计算程序,后给出了一个计算实例。

1目标函数

　　对于以水为冷却介质的管壳式冷却器,进口水温一定时,由传热学的基本原理分析可知,冷却水的出口费用将影响传热温差,从而影响换热器的传热面积和***费用。若冷却水出口温度较低,所需的传热面积可以较小,即换热器的***费用减少;但此时的冷却水的用量则较大,所需的操作费用增加,所以存在使设备费用和操作费用之和为的冷却水出口温度。管箱平盖是管箱的重要组成部分，不同的平盖可以根据用途、材料耗费、方便清洁等方面进行选择。

　　设换热器的年固定费用FA = KF.CA.A (1)式中FA———换热器的年固定费用,元;KF———换热器的年折旧率, 1 /y;CA———换热器单位传热面积的***费用,元/m2 ;A———换热器的传热面积,m2。换热器的年操作费用FB =Cu?WuHy/1000 (2)式中FB———换热器的年操作费用,元;Cu———单位质量冷却水费用,元/吨;Wu———换热器冷却水用量, kg/h;Hy———换热器每年运行时间, h。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。因此换热器的年总费用即目标函数F = FA FB = KFCAA Cu?WuHy/1000 (3)2A与Wu的数学模型———热平衡方程换热器的热负荷为Q =GcPi ( T1 - T2 ) (4)式中Q———换热器的热负荷, kJ /h;G———换热器热介质处理量, kg/h;cpi———热流体介质比热容, kJ / ( kg?℃) ;T1、T2———热流体的进出口温度,℃。

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。如何通过换热器翅片面增大来加快换热速度翅片管换热器由上，下，左，右四个板密封，以确保整体结构尺寸和固定，并在以后的阶段便于翅片管换热器对接。

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。