管殼式換熱器

列管式換熱器(tubular exchanger)是目前化工及酒精生產上應用較廣的一種換熱器。它主要由殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等組成。所需材質 ，可分別采用普通碳鋼、紫銅、或不銹鋼制作。在進行換熱時，一種流體由封頭的連結管處進入，在管流動，從封頭另一端的出口管流出，這稱之管程;另一種流體由殼體的接管進入，從殼體上的另一接管處流出，這稱為殼程。

列管式換熱器是一種較早發展起來的型式，設計資料和數據比較完善，目前在許多地區中已有系列化標準。列管式換熱器在換熱效率，緊湊性和金屬消耗量等方面不及其他新型換熱器，但是它具有結構牢固，適應性大 ，材料范圍廣泛等*特優點，因而在各種換熱器的競爭發展中得以繼續應用下去。目前仍是化工、石油和石油化工中換熱器的主要類型，在高溫高壓和大型換熱器中，仍占**優勢。例如在煉油廠中作為加熱或冷卻用的換熱器、蒸餾操作中蒸餾釜（或再沸器）和冷凝器、化工廠中蒸發設備的加熱室等，大都采用列管式換熱器。

列管換熱器型式的選擇

 列管式換熱器種類很多，目前廣泛使用的按其溫度差補償結構來分，主要有以下幾種： 

（1）固定管板式換熱器：這類換熱器的結構比較簡單、緊湊，造價*，但管外不能機械清洗。此種換熱器管束連接在管板上，管板分別焊在外殼兩端，并在其上連接有頂蓋，頂蓋和殼體裝有流體進出口接管。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。同時管子和管板與外殼的連接都是剛性的，而管內管外是兩種不同溫度的流體。因此，當管壁與殼壁溫度相差較大時，由于兩者的熱膨脹不同，產生了很大的溫差應力，以致管子扭彎或使管子從管板上松脫，甚至毀壞整個換熱器。

 為了克服溫差應力**有溫度補償裝置，一般在管壁與殼壁溫度相差50℃以上時，為*起見，換熱器應有溫差補償裝置。

 （2）浮頭換熱器：換熱器的一塊管板用法蘭與外殼相連接，另一塊管板不與外殼連接，以便管子受熱或冷卻時可以自由伸縮，但在這塊管板上來連接有一個頂蓋，稱之為“浮頭”，所以這種換熱器叫做浮頭式換熱器。這種型式的優點為：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨脹不受殼體的約束，因而當兩種換熱介質的溫差大時，不會因管束與殼體的熱膨脹量的不同而產生溫差應力。其缺點為結構復雜，造**。

 （3）填料函式換熱器：這類換熱器管束一端可以自由膨脹，結構與比浮頭式簡單，造價也比浮頭式低。但殼程內介質有外漏的可能，殼程終不應處理易揮發、易爆、易燃和有毒的介質。

 （4）U型管換熱器：這類換熱器只有一個管板，管程至少為兩程管束可以抽出清洗，管子可以自由膨脹。其缺點式管子內壁清洗困難，管子更換困難，管板上排列的管子少。

 對于列管式換熱器，一般要根據換熱流體的腐蝕性及其它特性來選擇結構與材料，根據材料的加工性能，流體的壓力和溫度，換熱器管程與殼程的溫度差，換熱器的熱負荷，檢修清洗的要求等因素決定采用哪一類型的列管式換熱器。

換熱器內流體通入空間的選擇

哪一種流體流經換熱器的殼程，哪一種流體流經管程，下列各點可供參考（以固定管板式為例）。

（1）不清潔和易結垢的流體易走管內，因為管內清洗比較方便。

（2）腐蝕性的流體易走管內，以免管子和殼體同時受腐蝕，而且管子也便于清洗和檢修。

（3）壓強高的流體易走管內，以免殼體受壓，可節省金屬消耗量。

（4）飽和蒸汽易走管間，以便于及時排除冷凝液，且蒸汽較潔凈，它對清洗無要求。 （5）有毒流體易走管內，使泄露機會較少。

（6）被冷卻的流體易走管間，可利用外殼向外的散熱作用，以增強冷卻效果。 （7）粘度大的液體或流量較小的流體，易走管間，因流體在有折流板的殼程流動時，由于流速和流量的不斷改變。在低Re值（Re＞100）下即可達到湍流，以提高對流傳熱系數。

對于剛性結構的換熱器，若兩流體的溫差較大，對流傳熱系數較大者易走管間，因壁面溫度與α大的流體溫度相近，可以減少熱應力。

流體流速的選擇

增加流體在換熱器中的流速，將加大對流換熱系數，減少污垢在管子表面上沉積的可能性，即降低了污垢熱阻，使傳熱系數增大，動力消耗就增多。所以適宜的流速要通過經濟衡算才能確定。

此外，在選擇流速時，還要考慮結構上的要求。例如，選擇高的流速，使管子數目減少，對一定的換熱面積，不得不采用較長的管子或增加程數。管子太長不易清洗，且一般管長都有一定的標準；單程變成多程使平均溫度降下來。這些也是選擇流速時應考慮的問題。

確定設計方案的原則

1.滿足工藝和操作的要求

設計出的流程和設備**要**質量，操作穩定，這就**配置必要的閥門和計量儀表等，并在確定方案時，考慮到各種流體的流量，溫度和壓強變化時采取什么措施來調節，而在設備發生故障時，檢修應方便。

2.滿足經濟上的要求

在確定某些操作指標和選定設備型式以及儀表配置時，要有經濟核算的觀點，既能滿足工藝和操作要求，又使施工建簡便，材料來源*，造價低廉。如過有廢熱可以利用，要盡量節省熱能，充分利用，或者采取適當的措施達到降低成本的目的。

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在工藝流程和操作中若有爆炸，燃燒、中毒、燙傷等危險性，就要考慮必要的*措施。又如設備的材料強度的驗算，除按規定應有一定的*系數外，還應考慮防止由于設備中壓力突然升高或者造成真空而需要裝置*閥等。以上所提的都是為了***生產所需要的。

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