管殼式換熱器

概述
       管殼式換熱器又稱為列管式換熱器，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。這種換熱器可用各種結構材料（主要是金屬材料）制造，能在高溫、高壓下使用，結構簡單、造價低、流通截面較寬、易于清洗水垢；但傳熱系數低、占地面積大。
       管殼式換熱器有固定管板式汽-水換熱器、帶膨脹節管殼式汽-水換熱器、浮頭式汽-水換熱器、U形管殼式汽-水換熱器、波節型管殼式汽-水換熱器、分段式水-水換熱器等幾種類型。主要控制參數為加熱面積、熱水流量、換熱量、熱媒參數等。

結構
       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，內部裝有管束，管束兩端固定在管板上。進行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內流動，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，通常在殼體內安裝若干擋板。擋板可提高殼程流體速度，迫使流體按規定路程多次橫向通過管束，增強流體湍流程度。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，傳熱分系數大；正方形排列則管外清洗方便，適用于易結垢的流體。
       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。為提高管內流體速度，可在兩端管箱內設置隔板，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用。

分類
       管殼式換熱器由于管內外流體的溫度不同，換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩溫度相差大，換熱器內將產生大的熱應力，導致管子彎曲、斷裂，或從管板上拉脫。因此，當管束與殼體溫度差超過50℃時，需采取適當補償措施，以消除或減少熱應力。根據所采用的補償措施，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成一體，結構簡單，但只適用于冷熱流體溫度差不大，且殼程不需機械清洗時的換熱操作。當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償圈，以減小熱應力。
       2. 浮頭式換熱器
       管束一端的管板可自由浮動，消除熱應力，且整個管束可從殼體中抽出，便于機械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應用較廣，但結構比較復雜，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，借助于管箱內的隔板分成進出口兩室。此種換熱器消除了熱應力，結構比浮頭式簡單，但管程不易清洗。
       4. 渦流熱膜換熱器
       渦流熱膜換熱器是采用新的渦流熱膜傳熱技術，通過改變流體運動狀態來增加傳熱效果，當介質經過渦流管表面時，強力沖刷管子表面，從而提高換熱效率。高可達10000W/m²℃，同時這種結構實現了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結垢功能。其它類型的換熱器的流體通道為固定方向流形式，在換熱管表面形成繞流，對流換熱系數降低。