換熱器管

　　管殼式換熱器(shell and tube heat exchanger)又稱列管式換熱器。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。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，是應用最廣的類型。

　　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。管殼式換熱器的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。

　　管殼式換熱器的主要控制參數為加熱面積、熱水流量、換熱量、熱媒參數等。

　　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。圖示為最簡單的單殼程單管程換熱器，簡稱為1-1型換熱器。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，因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩溫度相差很大，換熱器內將產生很大熱應力，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，完全消除了熱應力;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。此種換熱器完全消除了熱應力，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采用最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。最高可達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。

　　特點

　　1.高效節能，該換熱器傳熱系數為6000-8000W/m2.0C。

　　2.全不銹鋼制作，使用壽命長，可達20年以上。

　　3.改層流為湍流，提高了換熱效率，降低了熱阻。

　　4.換熱速度快，耐高溫(400℃)，耐高壓(2.5Mpa)。

　　5.結構緊湊，占地面積小，重量輕，安裝方便，節約土建投資。

　　6.設計靈活，規格齊全，實用針對性強，節約資金。

　　7.應用條件廣泛，適用較大的壓力、溫度范圍和多種介質熱交換。

　　8.維護費用低，易操作，清垢周期長，清洗方便。

　　9.采用納米熱膜技術，顯著增大傳熱系數。

　　10.應用領域廣闊，可廣泛用于熱電、廠礦、石油化工、城市集中供熱、食品醫藥、能源電子、機械輕工等領域。

　　11.傳熱管采用外表面軋制翅片的銅管,導熱系數高，換熱面積大。

　　12.導流板引導殼程流體在換熱器內呈折線形連續流動，導流板間距可根據最佳流速進行調節，結構堅固，能滿足大流量甚至超大流量、脈動頻率高的殼程流體換熱。

　　13.當殼程流體為油液時，適用于粘度低和較清潔的油液換熱。

　　換熱器選用要點

　　1)、根據已知冷、熱流體的流量，初、終溫度及流體的比熱容決定所需的換熱面積。初步估計換熱面積，一般先假定傳熱系數，確定換熱器構造，再校核傳熱系數K值。

　　2)、選用換熱器時應注意壓力等級，使用溫度，接口的連接條件。在壓力降，安裝條件允許的前提下，管殼式換熱器以選用直徑小的加長型，有利于提高換熱量。

　　3)、換熱器的壓力降不宜過大，一般控制在0.01～0.05MPa之間;

　　4)、流速大小應考慮流體黏度，黏度大的流速應小于0.5～1.0m/s;一般流體管內的流速宜取0.4～1.0m/s;易結垢的流體宜取0.8～1.2m/s。

　　5)、高溫水進入換熱器前宜設過濾器。

　　6)、熱交換站中熱交換器的單臺處理和配置臺數組合結果應滿足熱交換站的總供熱負荷及調節的要求。在滿足用戶熱負荷調節要求的前提下，同一個供熱系數中的換熱器臺數不宜少于2臺，不宜多于5臺。