(完整)管壳式换热器强化传热技术概述

1、强化传热的目的是什么？（1）减小初设计的传热面积，以减小换热器的体积和重量；（2）提高现有换热器的能力；（3）使换热器能在较低温差下工作；（4）减少换热器的阻力，以减少换热器的动力消耗。

2、采用什么方法解决传热技术的选用问题？（1）在给定工质温度、热负荷以及总流动阻力的条件下，先用简明方法对拟采用的强化传热技术从使换热器尺寸大小、质轻的角度进行比较。

这一方法虽不全面，但分析表明，按此法进行比较得出的最佳强化传热技术一般在改变固定换热器三个主要性能参数（换热器尺寸、总阻力和热负荷）中的其他两个，再从第三个性能参数最佳角度进行比较时也是最好的。

（2）分析需要强化传热处的工质流动结构、热负荷分布特点以及温度场分布工况，以定出有效的强化传热技术，使流动阻力最小而传热系数最大。

（3）比较采用强化传热技术后的换热器制造工艺、安全运行工况以及经济性问题。

3、表面式换热器的强化传热途径有哪些？（1）增大平均传热温差以强化传热；（2）增加换热面积以强化传热；（3）提高传热系数以强化传热。

4、何为有功和无功强化传热技术？包括哪些方法？从提高传热系数的各种强化传热技术分，则可分为有功强化传热技术和无功强化传热技术两类。

前者也称主动强化传热技术、有源强化技术、后者也称为被动强化技术、无源强化技术。

有功强化传热技术需要应用外部能量来达到强化传热的目的；无功传热强化技术则无需应用外部能量即能达到强化传热的目的。

有功强化传热技术包括机械强化法、震动强化、静电场法和抽压法等；无功强化传热技术包括表面特殊处理法、粗糙表面法、扩展表面法、装设强化元件法、加入扰动流体法等。

5、单项流体管内强制对流换热时，层流和紊流的强化有何不同？当流体做层流运动时，流体沿相互平行的流线分层流动，各层流体间互不掺混，垂直于流动方向上的热量传递只能依靠流体内部的导热进行，因而换热强度较低。

因此，对于强化层流流动的换热，应以改变流体的流动状态为主要手段。

管壳式换热器节能技术综述摘要:采用节能技术的高效换热器不仅提高了能源利用率,且减少了金属材料的消耗,对推进石油化工行业的节能减排工作有着积极意义。

简要介绍了管壳式换热器换热管强化传热技术和壳程强化传热技术,分析了各自的原理、优缺点及推荐使用场合。

关键词:换热器; 节能减排; 强化传热中图分类号:TQ051. 5文献标识码:A文章号:1009-3281(2008)05-0016-05 目前在我国石油化工行业中,换热设备投资占设备投资的30%以上,在换热设备中,使用量最大的是管壳式换热器,其中80%以上的管壳式换热器仍采用弓形折流板光管结构,这种结构决定了换热器传热效果差,壳程压降大,与我国正在推行的节能减排政策不相适应。

因此提高换热器的效能对化工行业节能减排、提高效益非常重要。

换热设备传热过程的强化就是力求使换热设备在单位时间内、单位传热面积传递的热量尽可能增多。

应用强化传热技术的目的是为了进一步提高换热设备的效率,减少能量传递过程中的损失,更合理更有效地利用能源。

提高传热系数、扩大单位传热面积、增大传热温差是强化传热的三种途径,其中提高传热系数是当今强化传热的重点。

一、换热管强化传热技术管程的强化传热通常是对光管进行加工得到各种结构的异形管,如螺旋槽纹管、横槽纹管、波纹管、低螺纹翅片管(螺纹管)、螺旋扁管、多孔表面管、针翅管等,通过这些异形管进行传热强化。

1.螺旋槽纹管螺旋槽纹管管壁是由光管挤压而成,如图1所示,有单头和多头之分,其管内强化传热主要由两种流动方式决定:一是螺旋槽近壁处流动的限制作用,使管内流体做整体螺旋运动产生的局部二次流动;二是螺旋槽所导致的形体阻力,产生逆向压力梯度使边界层分离。

螺旋槽纹管具有双面强化传热的作用,适用于对流、沸腾和冷凝等工况,抗污垢性能高于光管,传热性能较光管提高2~4倍。

2、横槽纹管横槽纹管如图2所示,其强化机理为:当管内流体流经横向环肋时,管壁附近形成轴向漩涡,增加了边界层的扰动,使边界层分离,有利于热量的传递。

第一章换热器简介及发展趋势1.1 概述在化工生产中，为了工艺流程的需要，常常把低温流体加热或把高温流体冷却，把液态汽化或把蒸汽冷凝程液体，这些工艺过程都是通过热量传递来实现的。

进行热量传递的设备称为换热设备或换热器。

换热器是通用的一种工艺设备，他不仅可以单独使用，同时又是很多化工装置的组成部分。

在化工厂中，换热器的投资约占总投资的10%——20%，质量约为设备总质量的40%左右，检修工作量可达总检修工作量的60%以上。

由此可见，换热器在化工生产中的应用是十分广泛的，任何化工生产工艺几乎都离不开它。

在其他方面如动力、原子能、冶金、轻工、制造、食品、交通、家电等行业也有着广泛的应用。

70年代的世界能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展，为了节能降耗，提高工业生产经济效益，要求开发适用于不同工业过程要求的高效能换热设备[1]。

这是因为，随着能源的短缺(从长远来看，这是世界的总趋势)，可利用热源的温度越来越低，换热允许温差将变得更小，当然，对换热技术的发展和换热器性能的要求也就更高[2]。

所以，这些年来，换热器的开发与研究成为人们关注的课题，最近，随着工艺装置的大型化和高效率化，换热器也趋于大型化，向低温差设计和低压力损失设计的方向发展。

同时，对其一方面要求成本适宜，另一方面要求高精度的设计技术。

当今换热器技术的发展以CFD(Computational Fluid Dynamics)、模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发等形成了一个高技术体系[3]。

当前换热器发展的基本趋势是：继续提高设备的传热效率，促进设备结构的紧凑性，加强生产制造的标准化系列化和专业化，并在广泛的范围内继续向大型化的方向发展。

各种新型高效紧凑式换热器的应用范围将得到进一步扩大。

在压力、温度和流量的许可范围内，尤其是处理强腐蚀性介质而需要使用贵重金属材料的场合下，新型紧凑式换热器将进一步取代管壳式换热器。

总之，为了适应工艺发展的需要，今后在强化传热过程和换热设备方面，还将继续探索新的途径。

第⼗章管壳式换热器第⼗章管壳式换热器第⼀节管壳式换热器基本知识【学习⽬标】学习GB151-1999《管壳式换热器》，了解该标准适⽤范围及相关定义、规定。

了解管壳式换热器型号表⽰⽅法。

⼀、GB151《管壳式换热器》标准适⽤范围GB151-1999《管壳式换热器》标准规定了⾮直接受⽕管壳式换热器（已下简称“换热器”）的设计、制造、检验和验收的要求。

GB151-1999《管壳式换热器》1 “范围”⼆、换热器型号表⽰⽅法GB151-1999《管壳式换热器》标准第3章“总则”中，规定了换热器型号的表⽰⽅法。

1、换热器的主要组合部件（GB151图1）图10-1 AES、BES浮头式换热器1-平盖；2-平盖管箱（部件）；3-接管法兰；4-管箱法兰；5-固定管板；6-壳体法兰；7-防冲板8-仪表接⼝；9-补强圈；10-壳体（部件）；11-折流板；12-旁路挡板；13-拉杆；14-定距管；15-⽀持板；16-双头螺柱或螺栓；17-螺母；18-外头盖垫⽚；19-外头盖侧法兰；20-外头盖法兰；2、换热器型号的表⽰⽅法采⽤碳素钢、低合⾦钢冷拔钢管做换热管时，其管束分为Ⅰ、Ⅱ两级：Ⅰ级管束——采⽤较⾼级、⾼级冷拔钢管；Ⅱ级管束——采⽤普通级冷拔钢管。

⽰例：a ）浮头式换热器平盖管箱，公称直径500mm ，管程和壳程设计压⼒均为1.6MPa ，公称换热⾯积54m 2，碳素钢较⾼级冷拨换热管外径25mm ，管长6m ，4管程，单壳程的浮头式换热器，其型号为：4256546.1500----AES Ⅰ b ）固定管板式换热器封头管箱，公称直径700mm ，管程设计压⼒2.5MPa ，壳程设计压⼒1.6MPa ，公称换热⾯积200m 2，碳素钢较⾼级冷拨换热管外径25mm ，管长9m ，4管程，单壳程的固定管板式换热器，其型号为：42592006.15.2700----BEM Ⅰ c ）U 形管式换热器封头管箱，公称直径500mm ，管程设计压⼒4.0MPa ，壳程设计压⼒1.6MPa ，公称换热⾯积75m 2，不锈钢冷拨换热管外径19mm ，管长6m ，2管程，单壳程的U 形管式换热器，其型号为：2196756.10.4500----BIU f ）填料函式换热器平盖管箱，公称直径600mm ，管程和壳程设计压⼒均为1.0MPa ，公称换热⾯积90m 2，16Mn 较⾼级冷拨换热管外径25mm ，管长6m ，2管程，2壳程的填料函浮头式换热器，其型号为：22256900.1600----AFP Ⅰ三、换热器部分定义及规定GB 151标准许多定义和规定是与GB 150⼀致的，以下内容摘录了⼀部分不同于GB 150的规定。

强化传热技术及其应用
强化传热技术是一种通过改进传热介质（如流体）以及加入某些物理、化学或结构因素来提高传热效率的技术。

它的应用范围非常广泛，包括化工、制药、石油、电力等行业。

以下列举一些常见的强化传热技术及其应用。

1. 换热器增强传热技术：通过改善换热器的结构设计、增加传热面积或使用辅助传热器件等方式来提高传热效率。

应用于化工、石油等行业中的冷却、蒸发、蒸汽管路等工艺中。

2. 湍流增强传热技术：通过增加流体的湍流度、改变流体流动状态等方式来提高传热效率。

应用于化工、制药、石油等行业中的传热、冷却、加热等工艺中。

3. 热管增强传热技术：利用热管中的工作流体的相变过程来增强传热效率。

应用于电子、航空航天等领域中的散热、温控等技术中。

4. 纳米材料增强传热技术：利用纳米材料的特异性能来增强传热效率。

应用于电子、计算机等领域中的散热技术中。

5. 超临界流体增强传热技术：利用流体处于超临界状态下的特异性质，以及超临界状态下的相变过程来增强传热效率。

应用于石油、化工等领域中的提取和分离过程中。

关于管壳式换热器传热性能的调研完整文档(可以直接使用，可编辑完整文档，欢迎下载）对管壳式换热器传热性能的调查研究摘要管壳式换热器是工业生产中广泛使用的一种换能设备，那么如何强化换热器的传热效果对于节能有着重要的科学意义。

本文着重介绍了管壳式换热器壳层强化传热途径以及增强换热性能的方法。

关键词：传热；强化传热；节能；换热器ABSTRACTShell and tube heat exchanger is abroad used as a kind of energy exchange facility in industry,So how to enhance the heat transfer effect of heat exchanger has a most important scientific significance for energy saving. This article mainly introduces ways of enhancing the shell heat transfer of shell and tube heat exchanger and the method of enhancing the performance of heat transfer.Keywords: heat transfer; enhancing heat transfer; energy saving; heat exchanger一、引言当今世界能源问题日益突出，节能己经成为解决当代能源问题的一个公认的重要途径。

上世纪70 年代的世界性的经济危机实际上就是能源危机，极大地影响了西方大力依靠石油等能源的发达国家的政治、经济等社会活动。

我国的能源资源虽然比较丰富，但也面临着人均能源资源量低、能源资源分布不均匀、能源利用效率低、能源工业装备落后以及环境污染严重等问题。

例如，我国的能源终端利用效率仅为33％，比发达国家低10个百分点；单位产品能耗比发达国家高30％～80％，加权平均高约40％；单位国民生产总值能耗是日本的6 倍，美国的3 倍，韩国的4.5 倍[1]。

管壳式换热器流动及传热的数值模拟(最全)word资料1管壳式换热器流动及传热的数值模拟尤琳,山东豪迈化工技术摘要:本文以管壳式换热器为例, 辅以有限元软件进行流场模拟, 通过合理简化模型和设置合理的进出口边界条件, 对流体的流动和传热进行数值模拟, 得到相应的速度、压力、温度分布云图, 对管壳式换热器的设计和改进有一定的参考价值。

引言换热器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、航空及其他许多工业部门广泛使用的一种通用工艺设备。

在化工厂中, 换热器的约占总的 10%~20%;在炼油厂中,该项约占总的 35%~40%。

换热器不仅能够合理调节工艺介质的温度以满足工艺流程的需要, 也是余热、废热回收利用的有效装置。

鉴于换热器在工业生产中的重要作用及其能耗较大的现状, 改进和提高换热器的性能及传热效率成为节能降耗的重要途径, 将产生重要的经济效益和社会效益。

1换热器介绍1.1换热器分类适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器,结构形式也不同,按照传热原理分类,可分为:间壁式换热器、蓄热式换热器、流体连接间接式换热器、直接接触式换热器、复式换热器;按照用途分类,包括:加热器、预热器、过热器、蒸发器; 按照结构分, 可分为浮头式换热器、固定管板式换热器、U 形管板换热器、板式换热器等。

间壁式换热器举例蓄热式换热器举例直接接触式换热器举例1.2换热器研究及发展动向(1物性模拟研究换热器传热与流体流动计算的准确性, 取决于物性模拟的准确性。

因此, 物性模拟一直为传热界重点研究课题之一, 特别是两相流物性的模拟, 这恰恰是与实际工况差别的体现。

实验室模拟实际工况很复杂, 准确性主要体现与实际工况的差别。

纯组分介质的物性数据基本上准确, 但油气组成物的数据就与实际工况相差较大, 特别是带有固体颗粒的流体模拟更复杂。

为此, 要求物性模拟在试验手段上更加先进,测试的准确率更高。

从而使换热器计算更精确,材料更节省。

强化传热技术综述理工学院装控L081 康世雄08L05031211 绪论随着现代工业的迅速发展,以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧,节能是非常重要的,也是当务之急,世界各国都在寻找新能源和节能新途径。

换热器作为换热设备,广泛应用于冶金、化工等各个工业领域中,强化传热技术的应用不但节能环保,而且节约了投资和运营成本,所以,换热器的强化传热技术一直以来都是一个重要课题,受到研究人员的重视,各种研究成果不断涌现。

当今世界，由于工业，经济的巨大发展，世界各国普遍面临着能量短缺问题，开发新能源以及如何高效利用现有能源得到了世界各国的普遍关注。

由于换热设备在工业生产中的广泛应用，提高换热器效率，研究强化换热的新技术成为人们日益关注的传热学新课题。

(强化换热的方法及新进展)换热器是种类繁多，广泛应用于石油化工、冶金、电力、造纸、船舶、机电、分区供热、暖通空调、余热利用、核工业、食品饮料、医药纺织等工业领域。

据资料统计，在现代石油化工企业中，换热器的投资约占装置建设总投资的30%~40%，在合成氨生产中，换热器约占全部设备总台数的40%，世界各国不断地从事着对新型高校换热设备的研究，以期提高热能利用率，不断降低对天然能源的消耗，因此换热器在减少企业的建设投资和提高企业的经济效益方面具有不可忽视的重要影响。

要达到此目的，就迫切需要研究各种高效能紧凑节能型的换热器。

(强化传热节能技术的研究)随着现代新工艺、新技术、新材料的不断发展和能源问题的日益严重, 必然带来更多的高性能、高参数换热设备的需求。

换热器的性能对产品质量、能量利用率以及系统的经济性和可靠性起着重要的作用, 有时甚至是决定性的作用。

目前在发达的工业国家热回收率已达96%, 换热设备在石油炼厂中约占全部工艺设备投资的35% ~ 40% 。

其中管壳式换热器仍然占绝对的优势, 约70% 。

其余30%为各类高效紧凑式换热器、新型热管和蓄热器等设备, 其中板式、板翅式、热管及各类高效传热元件的发展十分迅速。

管壳式换热器原理与设计管壳式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、炼油、石油化工、动力、核能等多个工业领域。

其工作原理和设计要点如下：工作原理：基本构造：管壳式换热器主要由壳体、管束、管板、折流板、管箱等部件组成。

壳体通常为圆筒形，内部装有平行排列的管束，管束两端固定在管板上。

流体通过管内（管程）和管外（壳程）进行热交换。

热量传递：冷热两种流体分别在管程和壳程中流动，热量通过管壁从高温流体传递给低温流体。

一种流体在管内流动（管程流体），另一种流体在管外，即壳体内流动（壳程流体）。

热量传递遵循热力学第二定律，从高温区自发流向低温区。

强化传热：为了提高传热效率，壳程内常设置折流板，迫使壳程流体多次改变方向，增加流体湍流程度，从而提高传热系数。

管束的排列（如等边三角形或正方形）也会影响传热效率和清洁维护的便利性。

设计要点：流体选择：根据工艺要求决定哪种流体走管程，哪种走壳程。

一般而言，易结垢或腐蚀性的流体走管程便于清洗和更换管束。

材料选择：根据流体的性质（如温度、压力、腐蚀性）选择合适的材料，如不锈钢、碳钢、铜合金等，以确保换热器的耐用性和安全性。

热负荷计算：根据工艺条件计算所需的热负荷，确定换热面积，进而决定管束的数量、长度和直径。

压降考虑：设计时需考虑流体在管程和壳程中的压降，确保泵送能耗合理，避免因压降过大导致系统运行不稳定。

结构设计：包括管板的设计（固定管束的方式）、壳体厚度设计、支撑和悬挂结构设计等，以保证换热器的机械强度和稳定性。

清洗与维护：设计时应考虑换热器的可维护性，如管束的可拆卸性，以及便于清洗壳程内部的结构设计。

综上所述，管壳式换热器的设计是一个综合考虑热工性能、机械强度、材料选择、经济性和可维护性的复杂过程，需要精确的计算和细致的工程设计。

强化传热技术的研究石油化工学院化学工程与工艺 120130404李富士目录目录 (1)摘要 (2)1 管程强化传热 (2)1.1 螺旋槽管 (2)1.2 波纹管 (2)1.3 内插物管 (3)2 壳程强化传热 (3)2.1 折流杆换热器 (3)2.2 螺旋折流板换热器 (3)2.3 曲面弓形折流板换热器 (4)3 整体强化 (4)3.1 螺旋扁管 (4)3.2 变截面管式 (4)4 传热强化的发展趋势 (4)参考文献 (5)摘要管壳式换热器在石油化工领域应用广泛，其强化传热技术的研究受到普遍关注。

主要介绍了近年来国内与国外高效节能管壳式换热器强化传热技术研究的进展情况，分别从管侧、壳侧和整体结构改进三方面分析了管壳式换热器的强化传热效果及特点，最后提出了强化传热的发展方向。

关键词：管壳式换热器；结构改进；强化传热；发展方向管壳式换热器具有一系列优点，例如应用广泛、结构简单、成本低、易于清洗等，因此在石化、炼油等领域占据着重要地位。

传统的弓形折流板换热器占总量的70%～80%，弓形折流板换热器固然有其优点，并为产业节能方面做出了巨大的贡献，但在新的节能减排形势下，其缺点（压降大、流动死区、易结垢、震动、传热效果差）严重的限制了其发展和生存的空间，为了节能降耗，提高换热器的传热效率，需要研发能够满足多种工业生产过程要求的高效节能换热器。

因此，近年来，高效节能换热器的研发一直受到人们的普遍关注，国内外先后推出了一系列新型高效换热器［1］。

1 管程强化传热管程强化传热主要有两种方式，一是改变管子形状或者提高换热面积，如：螺旋槽管、旋流管、波纹管、缩放管、螺纹管等[2]；另一种就是增强管内的湍流程度，例如，管内设置各种形状的插入物[3]。

1.1 螺旋槽管螺旋槽管是通过专用轧管设备将圆管在其表面滚压出螺旋线形的凹槽，管子内部形成螺旋线形凸起，管内介质流动时受螺旋线型槽纹的导向使靠近管壁的部分介质沿槽纹方向螺旋流动，这就使得边界层的厚度较大程度的减薄，提高换热的效果；部分介质沿着壁面纵向运动，经过槽纹凸起处产生纵向漩涡，促使边界层分层，加速边界层中介质质点的运动，进而加快了管壁处介质与主体介质的热量传递[4,5]。

强化传热的方法原理应用引言传热是指热量从一个物体或者系统传递到另一个物体或者系统的现象。

在很多工程和科学领域，例如化工、能源、环境等，强化传热的方法是一项重要的技术。

强化传热指的是通过各种手段来提高传热效率，减少传热阻力，从而实现更好的传热效果。

本文将介绍几种常用的强化传热方法，包括换热器技术、流体增强技术和材料表面处理技术。

换热器技术换热器是一种用来实现热量交换的设备。

它通常包括热传导介质、热源、冷却剂和传热面等组成部分。

换热器技术通过设计和优化传热面积、传热面结构以及流体流动方式等参数来提高传热效率。

以下是几种常见的换热器技术：•管壳式换热器：管壳式换热器是一种常见的传热设备，它由内外两根管道组成。

热源和冷却剂通过内外管道中流动，通过传热面实现热量交换。

通过增加传热面积、优化管道布置和流体流动方式，可以提高传热效率。

•管束式换热器：管束式换热器是一种将多根管子束在一起并与传热面接触的设备。

通过将管子束在一起，可以增加传热面积，提高传热效率。

•管板式换热器：管板式换热器是一种将多根管子与壳体中的固定板相连接的设备。

通过固定板上的孔洞，使得热源和冷却剂可以通过管子进行热量交换。

通过设计孔洞形状和布局，可以优化传热效果。

流体增强技术流体增强技术是一种通过改变流体流动方式来增强传热效果的方法。

以下是几种常见的流体增强技术：•涡流管：涡流管是一种具有特殊内部结构的管子，通过其内部结构可以产生涡流，增加热传导。

在流体流过涡流管时，会产生旋转的特殊流动方式，从而增强传热效果。

•翅片管：翅片管是一种在管子外表面增加翅片的传热设备。

通过增加翅片的表面积，可以增加热量传递的表面积，提高传热效率。

•螺旋管：螺旋管是一种将管道呈螺旋形布置的传热设备。

螺旋管的优势是能够增大流体流动的路径长度，从而增加传热效果。

材料表面处理技术材料表面处理技术是一种通过改变材料表面性质来实现强化传热效果的方法。

以下是几种常见的材料表面处理技术：•表面纳米结构：表面纳米结构是一种通过制备纳米级的表面结构来增强传热效果的方法。

管壳式换热器讲解管壳式换热器又称列管式换热器，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。

构成：管壳式换热器由管箱、壳体、管束等主要元件构成。

管束是管壳式换热器的核心，其中换热管作为导热元件，决定换热器的热力性能。

另一个对换热器热力性能有较大影响的基本元件是折流板（或折流杆）。

管箱和壳体主要决定管壳式换热器的承压能力及操作运行的安全可靠性。

工作原理：管壳式换热器属于间壁式换热器，其换热管内构成的流体通道称为管程，换热管外构成的流体通道称为壳程。

管程和壳程分别通过两不同温度的流体时，温度较高的流体通过换热管壁将热量传递给温度较低的流体，温度较高的流体被冷却，温度较低的流体被加热，进而实现两流体换热工艺目的。

类型：管壳式换热器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）固定管板换热器结构：管束连接在管板上，管板与壳体相焊。

优点：结构简单紧促，能承受较高压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时方便堵管或更换。

排管数比U形管换热器多。

缺点：管束与壳体的壁温或材料的线胀系数相差较大时，壳体和管束中将产生较大热应力，为此应需要设置柔性元件（如膨胀节）。

不能抽芯无法进行机械清洗。

不能更换管束，维修成本较高。

适用范围：壳程侧介质清洁不易结垢，不能进行清洗，管程与壳程两侧温差不大或温差较大但壳侧压力不高的场合。

2）浮头换热器结构：两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳体自由移动，称为浮头。

浮头由浮头管板，钩圈和浮头盖组成，是可拆连接，管束可从壳体中抽出。

第十七章管壳式换热器（shell and tube heat exchange）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℃）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。