换热器怎么分几壳程几管程

换热器怎么分几壳程几管程
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，是目前应用最广的类型。

结构由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成（见图）。

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。

流体每通过管束一次称为一个管程；每通过壳体一次称为一个壳程。

图示为最简单的单壳程单管程换热器,简称为1-1型换热器。

为提高管内流体速度,可在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分成若干组。

这样流体每次只通过部分管子，因而在管束中往返多次，这称为多管程。

同样，为提高管外流速，也可在壳体内安装纵向挡板，迫使流体多次通过壳体空间，称为多壳程。

多管程与多壳程可配合应用。

类型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。

如果两温度相差很大，换热器内将产生很大热应力，导致管子弯曲、断裂，或从管板上拉脱。

因此，当管束与壳体温度差超过50℃时，需采取适当补偿措施，以消除或减少热应力。

根据所采用的补偿措施，管壳式换热器可分为以下几种主要类型：
①固定管板式换热器管束两端的管板与壳体联成一体，结构简单,但只适用于冷热流体温度差不大,且壳程不需机械清洗时的换热操作。

当温度差稍大而壳程压力又不太高时，可在壳体上安装有弹性的补偿圈，以减小热应力。

②浮头式换热器管束一端的管板可自由浮动，完全消除了热应力;且整个管束可从壳体中抽出,便于机械清洗和检修。

浮头式换热器的应用较广，但结构比较复杂，造价较高。

③U型管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。

此种换热器完全消除了热应力，结构比浮头式简单，但管程不易清洗。

非金属材料换热器化工生产中强腐蚀性流体的换热，需采用陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯、石墨等非金属材料制作管壳式换热器。

这类换热器的换热性能较差，只用于压力低、振动小、温度较低的场合。

流道的选择进行换热的冷热两流体，按以下原则选择流道：①不洁净和易结垢流体宜走管程，因管内清洗较方便；②腐蚀性流体宜走管程，以免管束与壳体同时受腐蚀；③压力高的流体宜走管程，以免壳体承受压力；④饱和蒸汽宜走壳程，因蒸汽冷凝传热分系数与流速无关,且冷凝液容易排出；⑤若两流体温度差较大,选用固定管板式换热器时，宜使传热分系数大的流体走壳程，以减小热应力。

操作强化当管壁两侧传热分系数相差很大时（如粘度小的液体与气体间的换热），应设法减
小传热分系数低的一侧的热阻。

如果管外传热分系数小，可采用外螺纹管（低翅片管），以增大管外一侧的传热面积和流体湍动，减小热阻。

如果管内传热分系数小，可在管内设置麻花铁，螺旋圈等添加物，以增强管内扰动，强化换热，当然这时流体的流动阻力也将增大。

需要考虑很多因素：
宜走管内的流体：
1）不洁净和易结垢的流体，因为管内清洗方便；
2）腐蚀性的流体，因为可避免管子、壳体同时受腐蚀，且管子便于清洗和检修；
3）压强高的流体，因为可以节省壳体材料；
4）有毒的流体，因为可减少泄漏的机会。

宜走壳程的介质：
1）饱和蒸汽，因为可便于及时排除冷凝液，且蒸汽比较干净，清洗比较方便；
2）被冷却的流体，因为可利用壳体散热，增强冷却效果；
3）粘度大的流体或流量小的流体，因为流体在折流板的作用下，可提高流动对流传热系数；4）对于刚性结构的换热器，若两流体的温差大，对流传热系数较大的介质走壳程，可减少热应力。

在选择管壳程介质时，应抓住主要矛盾，以确定某些介质最好走管程或最好走壳程。

应按介质性质、温度或压力、允许压力降、结垢以及提高传热系数等条件综合考虑。

(1)有腐蚀、有毒性、温度或压力很高的介质，还有很易结垢的介质均应走管程，主要是由于：有腐蚀性介质走壳程，管壳程材质均会遭受腐蚀，因此一般腐蚀的介质走管程，可以降低对壳程材质的要求；有毒介质走管程减少泄漏机会；温度、压力高走管程可降低对壳
程材质的要求，且积垢在管程容易清扫。

(2)有利于提高总传热系数和最充分地利用压降。

流体在壳程流道截面和方向都在不断变化且可设置折流扳，容易达到湍流，Re>100即达湍流，而管程Re>10000才是湍流，因而把黏度高或流量小即Re较低的流体选在壳程；反之，如果在管程能达到湍流条件，则安排它走管程就比较合理，从压力降角度来选择，也是Re小的走壳程有利。

(3)根据两侧膜传热系数大小来定。

如相差很大，可将膜传热系数小的走壳程，以便采用管
外强化传热设施，如螺纹管或翅片管。