(完整版)管壳式换热器简介及其分类

目录一、管壳式换热器概述 (2)二、换热管与管板的连接方式及特点 (2)2.1、焊接 (2)2.2、胀接 (3)2.3、胀接加焊接 (3)2.3.1、先胀后焊 (3)2.3.2、先焊后胀 (4)2.4、胶接加胀接 (4)三、管壳式换热器的主要形式与结构 (4)3.1、固定管板式换热器 (4)3.2、浮头式换热器 (5)四、换热器的主要强度计算（管板） (6)五.换热器的主要强度计算（圆平板） (8)5.1、基于圆平板的强度计算 (8)5.2、基于安置在弹性基础上的圆平板的强度计算 (9)六．心得体会 (10)一、管壳式换热器概述管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。

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。

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。

管壳式换热器具有可靠性高、适应性广等优点，在各工业领域中得到最为广泛的应用。

近年来，尽管受到了其他新型换热器的挑战，但反过来也促进了其自身的发展。

在换热器向高参数、大型化发展的今天，管壳式换热器仍占主导地位。

二、换热管与管板的连接方式及特点2.1、焊接换热管与管板采用焊接连接时，由于对管板加工要求较低，制造工艺简单，有较好的密封性，并且焊接、外观检查、维修都很方便，是目前管壳式换热器中换热管与管板连接应用最为广泛的一种连接方法。

第十七章管壳式换热器（shellandtubeheatexchange）本章重点讲解内容：（1）熟悉管壳式换热器的整体结构及其类型；（2）熟悉主要零部件的作用及适用场合；（3）熟悉膨胀节的功能及其设置条件。

第一节总体结构管壳式换热器又称列管式换热器，是一种通用的标准换热设备。

它具有结构简单、坚固耐用、造价低廉、用材广泛、清洗方便、适应性强等优点，应用最为广泛，在换热设备中占据主导地位。

管壳式换热器是把换热管束与管板连接后，再用筒体与管箱包起来，形成两个独立的空间。

管内的通道及与其相贯通的管箱称为管程（tube-side）；管外的通道及与其相贯通的部分称为壳程（shell-side）。

一种流体在管内流动，而另一种流体在壳与管束之间从管外表面流过，为了保证壳程流体能够横向流过管束，以形成较高的传热速率，在外壳上装有许多挡板。

以下结合不同类型的管壳式换热器介绍其相应的总体结构。

1、固定管板换热器其由壳体、管束、封头、管板、折流挡板、接管等部件组成。

结构特点为：两块管板分别焊于壳体的两端，管束两端固定在管板上。

换热管束可做成单程、双程或多程。

它适用于壳体与管子温差小的场合。

图1固定管板换热器结构示意图优点：结构简单、紧凑。

在相同的壳体直径内，排管数最多，旁路最少；每根换热管都可以进行更换，且管内清洗方便。

缺点：壳程不能进行机械清洗；当换热管与壳体的温差较大（大于50°C）时产生温差应力，需在壳体上设置膨胀节，因而壳程压力受膨胀节强度的限制不能太高。

固定管板式换热器适用于壳方流体清洁且不易结垢，两流体温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。

2、浮头式换热器浮头式换热器适用于壳体和管束壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。

结构特点是两端管板之一不与壳体固定连接，可在壳体内沿轴向自由伸缩，称为浮头。

图2浮头式换热器结构示意图优点：当换热管与壳体有温差存在，壳体或换热管膨胀时，互不约束，不会产生温差应力；管束可从壳体内抽出，便于管内和管间的清洗。

换热器类型和结构换热器是一种将热能从一个介质传递到另一个介质的设备，常用于工业和家庭中，用于加热和冷却过程。

换热器的类型和结构多种多样，下面将介绍几种常见的换热器类型和结构。

1. 管壳式换热器（Shell and tube heat exchanger）管壳式换热器由一个外壳和多个管束组成，热介质通过管束中流动，冷介质在外壳中流动。

管束通常由多个并列的管道组成，管道两端连接在固定的管板上。

热介质从一个管道进入，冷介质从另一个管道进入，通过壁面传递热能。

管壳式换热器具有结构简单，换热效率高，适用于高温、高压、高流量的工况。

2. 板式换热器（Plate heat exchanger）板式换热器由多个平行排列的金属板组成，每两个板之间形成一个热交换通道。

热介质和冷介质分别流经交错摆放的板状导热表面，通过板壁传递热量。

板式换热器具有体积小、效率高、维修方便等优点，广泛应用于化工、船舶、食品加工等行业。

3. 螺旋板换热器（Spiral plate heat exchanger）螺旋板换热器由两个平行的螺旋板组成，形成多个独立的对流通道。

热介质和冷介质分别流经螺旋板的内外侧，通过螺旋通道的壁面传递热量。

螺旋板换热器具有紧凑结构、传热效率高、能耗低等特点，适用于高粘度介质和高含固体颗粒介质。

4. 换气式换热器（Air-to-air heat exchanger）换气式换热器用于空气调节系统中，用于回收室内排出空气中的热量和湿度。

换热器通过两个独立的通风系统，使室内和室外空气交换热量。

热空气通过热交换器释放热量给冷空气，从而提高能源利用效率。

5. 水冷却器（Water-cooled heat exchanger）水冷却器是一种热交换装置，用于冷却工业设备或发动机。

水通过冷却器中的管道流动，吸收设备或发动机产生的热量，然后通过冷却器外壳的散热片将热量散发到空气中。

水冷却器可以降低设备或发动机的温度，提高其工作效率和寿命。

四种管壳式换热器的结构特点管壳式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于工业生产和能源领域。

根据不同的结构特点，可以将管壳式换热器分为四种类型：固定管板式、浮动管板式、固定管束式和浮动管束式。

固定管板式换热器是最常见的一种结构类型。

它由一个壳体和多个平行排列的管板组成。

管板上开有管孔，通过这些管孔将管子固定在板上。

流体通过管子流动，进行换热。

固定管板式换热器的主要优点是结构简单、制造成本较低，适用于一般的换热任务。

然而，由于管子固定在板上，清洗和维修时比较困难。

浮动管板式换热器是在固定管板式换热器的基础上改进而来的。

它的管板不再固定，而是可以上下浮动。

这样，在清洗和维修时，可以通过松开法兰螺栓，将管板抬起，方便清理管道内部。

浮动管板式换热器的结构稍复杂，但具有清洗方便、维修简单的优点，特别适用于容易结垢、结焦的工况。

固定管束式换热器是将管子固定在壳体内部的一个管束上的换热器。

管束通常由多个平行排列的管子组成，管束两端通过管板与壳体连接。

流体在管束内流动，进行换热。

固定管束式换热器的优点是结构紧凑，热效率高，适用于对换热效果要求较高的场合。

然而，由于管束固定在壳体内部，清洗和维修时比较困难。

浮动管束式换热器是在固定管束式换热器的基础上改进而来的。

它的管束可以上下浮动，方便清洗和维修。

浮动管束式换热器的结构复杂，但具有清洗方便、维修简单的优点，特别适用于容易结垢、结焦的工况。

四种管壳式换热器的结构特点分别是：固定管板式换热器结构简单、制造成本低；浮动管板式换热器清洗和维修方便；固定管束式换热器热效率高；浮动管束式换热器清洗和维修方便。

每种结构类型都有其适用的场合，选择合适的换热器结构可以提高换热效率，降低维护成本，确保设备的正常运行。

管壳式换热器结构分类
管壳式换热器HtrxCAD Ver 1.0根据管壳式换热器前端管箱、壳体、后端管箱的形式，按《管壳式换热器》（GB151-1998）标准中图表，2.1.1 前端管箱型式代号
根据前端管箱的类型主要分为以下几种类型：
(1) A型：平盖管箱，管箱端部为平盖与管箱法兰通过螺栓、垫片来连接；
(2) B型：封头管箱，管箱端部为椭圆封头；
(3) N型：与管板制成一体的固定管板管箱，管箱端部为平盖，与A 型管箱类似；
2.1.2 壳体型式代号
(1) E型：单程壳体，详见GB151-1999表7；
(2) I型：U形管式换热器壳体，详见GB151-1999表7中I型；
(3) K型：釜式重沸器壳体，主要用于带蒸发空间的换热器；
(4) O型：带外导流筒的换热器壳体，主要用于浮头式换热器；
2.1.3 后端结构型式代号
(1) L型：与A相似的固定管板结构；
(2) M型：与B相似的固定管板结构；
(3) N型：与N相似的固定管板结构
以上分类详见GB151-1999中图1-7主要部件分类及代号，以上前端、壳体、后端任意组合，构成不同形式的管壳式换热器。

管壳式换热器分类_巨威锅炉相信大家都知道，在工厂以及其他大型化工行业中，管壳式换热器是使用比较广泛的一类产品，因其自身的产品特性，深受用户的喜爱。

并且为了适应不同的工业需要，管壳式换热器也有很多的分类，产品种类也是相当丰富。

大家对管壳式换热器的分类了解多少呢？今天就让巨威锅炉的客服人员为大家详尽的介绍一下，管壳式换热器的产品分类信息，希望看完之后，对您日后的选购以及使用能够有所帮助。

#详情点击#【管壳式换热器】【管壳式换热器产品分类及特点】产品须做出适量的调改，才能更好的适应不同的产品需要。

管壳式换热器由管束、管板和钢板外壳为主体组成的表面式换热器，它是供热系统中应用较广的一种表面式换热器，管壳式换热器常用于炼油厂和其他大型化工工艺中，根据不同的工业需要，管壳式换热器具体的产品分类如下：一、板式换热器产品特点1、节能：其换热系数在3000-4500Kcal/m²h℃，比列管式换热器的换热系数高1倍。

2、结构紧凑：板式换热器板片紧密排列，与其他类型换热器相比，板式换热器的占地面积和占用空间较小。

面积相同的板式换热器仅为列管换热器的1/5.3、容易清洗拆装方便：板式换热器靠加紧螺栓将加固板和板片加紧，因此拆装方便，随时可以打开清洗，同时由于板面光洁，灌流程度高，不易结垢。

4、使用寿命长：板式换热器采用不锈钢或钛合金板片压制，胶垫可随意更换，并可方便拆装检修。

5、适应性强：板式换热器板片为独立元件，可按要求随意增减流程，形式多样，可适用于各种不同工艺的要求。

二、卧式多纹管换热器多纹管换热器是一种强化传热设备，该产品有如下特点;1、传热系数高多纹管是用高导热系数的紫铜管及不锈钢管制成的内外螺纹相结合的换热元件，采用该材料制成的多纹管换热器，在流体阻力不大的情况下，使之形成强烈的紊流，大大提高了管内外放热系数。

经过测试，产品的总传热系数：汽-水换热为6000-7000Kcal/m²h℃，同固定列管式、螺旋板式换热器相比，换热系数提高1-3倍。

常见换热器：管壳式换热器列管式换热器(tubular exchanger)是目前化工行业上应用最广的一种换热器。

它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。

所需材质，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。

在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程;另一种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。

列管换热器的分类：1.固定管板式换热器。

结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。

此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。

通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。

同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。

因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。

为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。

但补偿装置(膨胀节)只能用在壳壁与管壁温差低于60~70℃和壳程流体压强不高的情况。

一般壳程压强超过0.6Mpa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。

2.U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。

此类换热器的特点是管束可以自由伸缩，不会因管壳之间的温差而产生热应力，热补偿性能好;管程为双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好;承压能力强;管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。

但管内清洗不便，管束中间部分的管子难以更换，又因最内层管子弯曲半径不能太小，在管板中心部分布管不紧凑，所以管子数不能太多，且管束中心部分存在间隙，使壳程流体易于短路而影响壳程换热。

管壳式换热器引言管壳式换热器是一种常用于工业生产过程中的传热设备，通过管壳之间的传热，对流传热和传导传热来完成能量的传递。

本文将对管壳式换热器的基本原理、结构和工作原理进行详细介绍。

一、基本原理管壳式换热器由管束、壳体和管板等组成。

工作过程中，热量通过壳体流通的介质（如水、气体等）经过管束的外表面传递给换热器中的工艺流体，实现传热。

其基本原理包括对流传热和传导传热两部分。

1. 对流传热对流传热是指热量通过流体的流动而传递的过程。

在管壳式换热器中，工艺流体通过管束的管道中流动，与管道外面的介质进行对流传热。

传热过程中，流体的流速和流动方式对换热效果有着重要的影响。

2. 传导传热传导传热是指热量通过物质的热传导而传递的过程。

在管壳式换热器中，热量从管束的工艺流体传递到管束的外表面，再通过壳体传导给外部介质。

传导传热过程中，材料的导热性能和温度差是影响换热效果的关键因素。

二、结构管壳式换热器的基本结构包括管束、壳体、管板和垫片等。

具体结构如下：1.管束：管束是管壳式换热器中的主要传热元件，由一系列管道组成，起到传热的作用。

管束通常由多根管道并排排列而成，根据不同的传热需求，可以采用不同的管束结构。

2.壳体：壳体是管壳式换热器的外壳，起到固定管束和保护换热器的作用。

壳体通常由钢板焊接而成，能够承受一定的压力和温度。

3.管板：管板是管束和壳体之间的连接件，起到固定管束和密封壳体的作用。

管板通常由金属材料制成，能够耐受高温和高压的工况。

4.垫片：垫片位于管束和管板之间，起到密封作用。

垫片通常由柔性材料（如橡胶、石墨等）制成，能够适应不同的工作条件和温度变化。

三、工作原理管壳式换热器的工作原理可以简述如下：1.工艺流体进入换热器的管束中，并流经管道，与管道的外表面进行换热。

2.热量从管束内的工艺流体传递到管束的外表面上，通过传导传热和对流传热的方式，热量传递给外部介质。

3.外部介质经过壳体，在管板上与管束的表面进行对流传热，实现热量的传递和交换。

管壳式换热器一、管壳式换热器的类型（一）固定管板式换热器固定管板式换热器1—封头；2—法兰；3—排气口；4—壳体；5—换热管；6—波形膨胀节；7—折流板（或支持板）；8—防冲板；9—壳程接管；10—管板；11—管程接管；12—隔板；13—封头；14—管箱；15—排液口；16—定距管；17—拉杆；18—支座；19—垫片；20、21—螺栓、螺母（二）浮头式换热器1—防冲板；2—折流板；3—浮头管板；4—钩圈；5—支耳浮头式换热器浮头结构示意图浮头式重沸器1—偏心锥壳；2—堰板；3—液面计接口（三）U形管式换热器U形管式换热器1—中间挡板；2—U形换热管；3—排气口；4—防冲板；5—分程隔板（四）填料函式换热器填料函式换热器1—纵向隔板；2—浮动管板；3—活套法兰；4—部分剪切环；5—填料压盖；6—填料；7—填料函二、管壳式换热器的结构（一）管壳式换热器流体的流程一种流体走管内、称为管程，另一种流体走管外、称为壳程。

管内流体从换热管一端流向另一端一次，称为一程；对U形管换热器，管内流体从换热管一端经过U形弯曲段流向另一端一次，称为两程。

（二）换热管及其在管板上的排列换热管在管板上的排列形式有正三角形、转角正三角形、正方形和转角正方形等。

换热管的排列形式（三）管板和管子的连接管板和管子的连接方式有胀接和焊接，对于高温高压下常采用胀、焊并用的方式。

1、胀接胀接适用于换热管为碳钢，管板为碳钢或低合金钢，设计压力不超过4MPa、设计温度不超过350℃，且无特殊要求的场合。

2、焊接碳钢或低合金钢，温度在300℃以上，大都采用焊接连接。

管板与换热管的焊接连接3、管箱管箱位于壳体两端，其作用是控制及分配管程流体。

管箱结构形式1—隔板；2—管板；3—箱盖4、壳体及其与管板的连接4.1在壳程进口接 管处常装有防冲板或称 缓冲板。

进口接管及防冲板的布置4.2在固定管板式中，两端管板均与壳体采用焊接连接、且管板兼作法兰用，在浮头式、U 形管式及填料函式换热器中采用可拆连接，将管板夹持在壳体法兰和管箱法兰之间。