吳麗冬　李旭

【摘要】在管殼式換熱器的傳熱過程中，對于傳熱器增強傳熱方式是目前人們主要的研究方向，但是管殼式傳熱器受影響的因素比較對，限制了傳熱器的傳熱方式選擇，人們?yōu)榱私档蛡鳠岢杀荆黾觽鳠崞鞯膫鳠嵝Ч?，如何通過控制來提高傳熱器的傳熱效率使人們比較關注的一項問題。也因此，筆者本文也主要分析管殼式換熱器的類型及其主要特點。

【關鍵詞】管殼式換熱器；類型；特點；改進措施

引言

隨著我國改革開放程度的不斷加深，社會經(jīng)濟的發(fā)展同時也促進了我國工業(yè)的發(fā)展，在目前我國工業(yè)生產(chǎn)中，比如在石化、冶金、造紙、紡織等工業(yè)領域里利用換熱設備很多，在目前最經(jīng)常使用的就是管殼式換熱器，此外還有時板式換熱器，本文將主要分析管殼式換熱器，因此對于時板式換熱器筆者這里不在過多分析。管殼式換熱器因具有機構(gòu)緊湊、換熱效果明顯等優(yōu)點，因此在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛引用，但同時，管殼式換熱式還存在著承載能力比較小，流動阻力大的缺點，但這并不影響管殼式換熱器的應用。

一、管殼式換熱器簡介

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(jié)構(gòu)較簡單，操作可靠，可用各種結(jié)構(gòu)材料（主要是金屬材料）制造，能在高溫、高壓下使用，是目前應用最廣的類型。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(nèi)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(nèi)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(shù)，通常在殼體內(nèi)安裝若干擋板。擋板可提高殼程流體速度，迫使流體按規(guī)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(shù)大；正方形排列則管外清洗方便，適用于易結(jié)垢的流體。

二、管殼式換熱器的類型

1、固定管板式換熱器管束兩端的管板與殼體聯(lián)成一體，結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(qū)，借助于管箱內(nèi)的隔板分成進出口兩室。此種換熱器完全消除了熱應力，結(jié)構(gòu)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(tài)來增加傳熱效果，當介質(zhì)經(jīng)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(jié)構(gòu)實現(xiàn)了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結(jié)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(shù)降低。

以上是幾種常見廣泛應用的管殼式換熱器，隨著技術的不斷進步，各行各業(yè)的不同需要，許多結(jié)構(gòu)形狀特殊、傳熱表面高強化以及傳熱面積及結(jié)構(gòu)體積比較大的新型換熱器也不斷被研制開發(fā)，換熱器的使用領域還在不斷地發(fā)展和擴大，除了煉油、化工和石油化工等行業(yè)里獲得了廣泛的應用外，在核能、醫(yī)藥、環(huán)保節(jié)能等行業(yè)中的應用也在逐步的擴大，在高溫高壓及大容量領域也有新的較大的發(fā)展。如集成管箱型管殼式換熱器、階梯式折流板換熱器、SMGK型換熱器、彈簧刮壁式管板式換熱器、螺旋折流板式換熱器等各種型式的管殼式換熱器被應用在各個領域中。

三、管殼式換熱器的特點

管板式換熱器是目前我國工業(yè)生產(chǎn)中最常使用的一種換熱器，相比較于其他換熱器來說，管板式換熱式的有點眾多，筆者將簡單介紹一下管板式換熱器的特點。1、高效節(jié)能，高效節(jié)能是管板式換熱器最主要的一項特點，也是人們最常使用他的主要原因，節(jié)能是他的特點同時也是優(yōu)點，管板式換熱式可以達到6000-8000W/m2.0C。2、使用壽命長，管板式換熱式基本都是采用全不銹鋼材制作的，耐腐性性比較高，同時也不生銹，延長了他的使用時間，一般每臺管板式換熱器可以使用接近20年的時間，這對于降低企業(yè)的生產(chǎn)成本是有極大好處的。3、采用納米技術，納米技術是當今世界最為先進的一項科技，在許多領域都有使用，在管板式換熱器上同樣収使用，采用納米技術的管板式換熱器的換熱效果比以前高了接近一倍左右，顯著增大了傳熱系數(shù)。4、應用領域廣闊，在目前我國大力發(fā)展工業(yè)的環(huán)境下，管板式換熱器的應用范圍也越來越廣，在我國熱電、廠礦、石油化工、城市集中供熱、食品醫(yī)藥、能源電子、機械輕工等領域都有使用，使用范圍非常廣闊。5、維修費用低，對于工業(yè)企業(yè)來說，換熱器的維修費用是比較受到關注的，但是管板式換熱器的維修保養(yǎng)費用是比較低的，并且操作性比較的簡單易學，使用非常靈活，設計結(jié)構(gòu)也可以根據(jù)生產(chǎn)要求進行更改，同時安裝也簡單方便。

結(jié)語

管殼式換熱器應用廣泛，不管新型換熱器如何發(fā)展，管殼式換熱器仍以它自身的獨特的優(yōu)勢在石油、化工、煉油、核能等行業(yè)有不可取代的地位。在今后的研究中，在管程和殼程傳熱面的強化傳熱方面，以及應用領域的擴展、新材料的選用以及抗震、反腐等方面是管殼式換熱器設計、生產(chǎn)、使用方主要注重的方向。為滿足節(jié)能、環(huán)保、低耗、高效的要求傳熱效率高，加工制造工藝簡單和安裝維修方便易行、占地面積小等特點將是今后管殼式換熱器的研制方向。

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