1、概述
管殼式換熱器又稱列管式換熱器。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。管殼式換熱器作為一種傳統(tǒng)的換熱設(shè)備，其應(yīng)用已經(jīng)有很悠久的歷史，尤其是在化工、石油、能源等行業(yè)中使用更為廣泛，而且至今仍在所有換熱器中占據(jù)主導(dǎo)地位。
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(jìn)行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動(dòng)，稱為管程流體；另一種在管外流動(dòng)，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(qiáng)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(dòng)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。
流體每通過管束一次稱為一個(gè)管程；每通過殼體一次稱為一個(gè)殼程。圖示為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(nèi)流體速度,可在兩端管箱內(nèi)設(shè)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(nèi)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(yīng)用。
管殼式換熱器由于管內(nèi)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(nèi)將產(chǎn)生很大熱應(yīng)力，導(dǎo)致管子彎曲、斷裂，或從管板上拉脫。因此，當(dāng)管束與殼體溫度差超過50℃時(shí)，需采取適當(dāng)補(bǔ)償措施，以消除或減少熱應(yīng)力。根據(jù)所采用的補(bǔ)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(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(jī)械清洗時(shí)的換熱操作。當(dāng)溫度差稍大而殼程壓力又不太高時(shí)，可在殼體上安裝有彈性的補(bǔ)償圈，以減小熱應(yīng)力。
②浮頭式換熱器 管束一端的管板可自由浮動(dòng)，消除了熱應(yīng)力;且整個(gè)管束可從殼體中抽出,便于機(jī)械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應(yīng)用較廣，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)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(jìn)出口兩室。此種換熱器消除了熱應(yīng)力，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡單，但管程不易清洗。
2、設(shè)備結(jié)構(gòu)
如圖1所示，管殼式換熱器是由封頭、隔板、連接法蘭、管板、孔法蘭、管板墊、管束、殼體、擋板以及底座組成。
3、材料
受壓元件所用材料的選用原則、鋼材標(biāo)準(zhǔn)、熱處理狀態(tài)及許用應(yīng)力值應(yīng)按GB 150的規(guī)定。易燃、致命或有毒操作工況中的受壓元件應(yīng)采用鑄鐵。
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散熱器組件
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材料
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殼體
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304、316、321、316L、Q235B、16MnR等
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管板
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304、316、321、316L、Q235B、16MnR等
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拆流板
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304、316、321、316L、Q235B、16MnR等
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封頭
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304、316、321、316L、Q235B、16MnR等
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換熱管
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304、316、321、316L、20#、銅管等
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接口
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304、316、321、316L、20#等
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支腿
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304、Q235B等
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