换热器工作原理

管壳式换热器得三种分类

管壳式换热器按照应力补偿得方式不同，可以分为以下三个种类:

１、固定管板式换热器

固定管板式换热器就是结构最为简单得管壳式换热器,它得传热管束两端管板就是直接与壳体连成一体得，壳体上安装有应力补偿圈，能够在固定管板式换热器内部温差较大时减小热应力。固定管板式换热器得热应力补偿较小，不能适应温差较大得工作。

2、浮头式换热器

浮头式换热器就是管壳式换热器中使用最广泛得一种，它得应力消除原理就是将传热管束一段得管板放开，任由其在一定得空间内自由浮动而消除热应力。浮头式换热器得传热管束可以从壳体中抽出，清洗与维修都较为方便,但就是由于结构复杂,因此浮头式换热器得价格较高。

３、U型管换热器

Ｕ型管换热器得换热器传热管束就是呈U形弯曲换热器，管束得两端固定在同一块管板得上下部位，再由管箱内得隔板将其分为进口与出口两个部分,而完全消除了热应力对管束得影响.U型管换热器得结构简单、应用方便，但很难拆卸与清洗。

管壳式换热器,管壳式换热器结构原理

管壳式换热器由一个壳体与包含许多管子得管束所构成，冷、热流体之间通过管壁进行换热得换热器.管壳式换热器作为一种传统得标准换热设备,在化工、炼油、石油化工、动力、核能与其她工业装置中得到普遍采用，特别就是在高温高压与大型换热器中得应用占据绝对优势。通常得工作压力可达４兆帕,工作温度在200℃以下，在个别情况下还可达到更高得压力与温度.一般壳体直径在18００毫米以下，管子长度在9米以下,在个别情况下也有更大或更长得.

工作原理与结构图 1 ［固定管板式换热器］为固定管板式换热器得构

造.A流体从接管1流入壳体内,通过管间从接管２流出.Ｂ流体从接管３流入，通过管内从接管4流出。如果A流体得温度高于Ｂ流体，热量便通过管壁由A 流体传递给Ｂ流体;反之，则通过管壁由B流体传递给A流体.壳体以内、管子与管箱以外得区域称为壳程，通过壳程得流体称为壳程流体（Ａ流体）。管子与管箱以内得区域称为管程，通过管程得流体称为管程流体(B流体）。管壳式换热器主要由管箱、管板、管子、壳体与折流板等构成。通常壳体为圆筒形;管子为直管或U形管。为提高换热器得传热效能，也可采用螺纹管、翅片管等。管子得布置有等边三角形、正方形、正方形斜转45°与同心圆形等多种形式,前3 种最为常见。按三角形布置时，在相同直径得壳体内可排列较多得管子,以增加传热面积，但管间难以用机械方法清洗，流体阻力也较大。管板与管子得总体称为管束。管子端部与管板得连接有焊接与胀接两种。在管束中横向设置一些折流板,引导壳程流体多次改变流动方向,有效地冲刷管子,以提高传热效能，同时对管子起支承作用。折流板得形状有弓形、圆形与矩形等。为减小壳程与管程流体得流通截面、加快流速,以提高传热效能，可在管箱与壳体内纵向设置分程隔板，将壳程分为2程与将管程分为2程、4程、6程与8程等.管壳式换热器得传热系数，在水—水换热时为１4０0～2850瓦每平方米每摄氏度〔W/（m（℃）〕;用水冷却气体时，为10～２８０W/（m（℃）；用水冷凝水蒸汽时，为５70～4０00W/(m(℃).

特点管壳式换热器就是换热器得基本类型之一,１９世纪8０年代开始就已应用在工业上。这种换热器结构坚固,处理能力大、选材范围广，适应性强，易于制造,生产成本较低，清洗较方便，在高温高压下也能适用.但在传热效能、紧凑性与金属消耗量方面不及板式换热器、板翅式换热器与板壳式换热器等高效能换热器先进.

分类管壳式换热器按结构特点分为固定管板式换热器、浮头式换热器、U 型管式换热器、双重管式换热器、填函式换热器与双管板换热器等.前３种应用比较普遍。

固定管板式换热器它就是管壳式换热器得基本结构形式(图1 ［固定管板式换热器］).管子得两端分别固定在与壳体焊接得两块管板上。在操作状态下由于管子与壳体得壁温不同，二者得热变形量也不同，从而在管子、壳体与管板中产生温差应力。这一点在分析管板强度与管子与管板连接得可靠性时必须予以考虑.为减小温差应力，可在壳体上设置膨胀节。固定管板式换热器一般只在适当得温差应力范围、壳程压力不高得场合下采用。固定管板式换热器得结构简单、制造成本低，但参与换热得两流体得温差受一定限制；管间用机械方法清洗有困难,须采用化学方法清洗,因此要求壳程流体不易结垢。

浮头式换热器图２［浮头式换热器］为浮头式换热器得结构。管子一端固定在一块固定管板上,管板夹持在壳体法兰与管箱法兰之间,用螺栓连接；管子另一端固定在浮头管板上，浮头管板与浮头盖用螺栓连接，形成可在壳体内自由移动得浮头。由于壳体与管束间没有相互约束,即使两流体温差再大,也不会在管子、壳体与管板中产生温差应力.对于图2a［浮头式换热器]中得结构,拆下管箱可将整个管束直接从壳体内抽出。为减小壳体与管束之间得间隙，以便在相同直径得壳体内排列较多得管子，常采用图2b[浮头式换热器］得结构,即把浮头管板夹持在用螺栓连接得浮头盖与钩圈之间.但这种结构装拆较麻烦。浮头式换热器适用于温度波动与温差大得场合;管束可从壳体内抽出用机械方法清洗管间或更换管束。但与固定管板式换热器相比，它得结构复杂、造价高。

U型管式换热器一束管子被弯制成不同曲率半径得U型管,其两端固定在同一块管板上,组成管束（图3[U型管式换热器］)。管板夹持在管箱法兰与壳体法兰之间，用螺栓连接。拆下管箱即可直接将管束抽出，便于清洗管间。管束得U 形端不加固定，可自由伸缩，故它适用于两流体温差较大得场合;又因其构造较浮头式换热器简单,只有一块管板,单位传热面积得金属消耗量少，造价较低,也适用于高压流体得换热.但管子有U形部分,管内清洗较直管困难,因此要求管程流体清洁，不易结垢。管束中心得管子被外层管子遮盖，损坏时难以更换.相同直径得壳体内，U形管得排列数目较直管少，相应得传热面积也较小.

双重管式换热器将一组管子插入另一组相应得管子中而构成得换热器(图4 ［双重管式换热器]）。管程流体(B流体）从管箱进口管流入，通过内插管到达外套管得底部，然后返向,通过内插管与外套管之间得环形空间,最后从管箱出口管流出.其特点就是内插管与外套管之间没有约束，可自由伸缩。因此，它适用于温差很大得两流体换热.但管程流体得阻力较大，设备造价较高。