管壳式换热器的工作原理及结构

（山东华昱压力容器有限公司，济南250305）

随着今天快速发展的科技，换热器已广泛运用于我国各个生产区域，换热器跟人们生活一脉相连。用来热交换的机械设备就是所谓的换热器。本文综述了管壳式换热器的工作原理及结构。

标签：管壳式换热器;工作原理;结构

1 管壳式换热器的工作原理

属于间壁式换热器的就是管壳式换热器，其换热管内组成的流体通道称为管程，换热管外组成的流体通道称为壳程。管程以及壳程分别经过2个不一样温度的流体时，温度相对高的流体经过换热管壁把热量传递给温度相对低的流体，温度相对高的流体被冷却，温度相对低的流体被加热，进而完成两流体换热工艺的目标。（工作原理和结构见图1）

管壳式换热器关键由管箱、管板、管子、壳体以及折流板等组成。一般圆筒形为壳体;直管或U形管为管子。为把换热器的传热效能提高，也能使用螺纹管、翅片管等。管子的安排有等边三角形、正方形、正方形斜转45°以及同心圆形等几种方式，最为常见的是前面三种。依照三角形部署时，在一样直径的壳体内能排列相对多的管子，以把传热面积增加，但管间很难用机械办法清洗，也相对大的流体阻力。在管束中横向部署一些折流板，引导壳程流体几次改变流动目标，管子有效地冲刷，以把传热效能提高，同时对管子起支承作用。弓形、圆形以及矩形等是折流板的形状。为把壳程以及管程流体的流通截面减小、流速加快，以把传热效能提高，能在管箱以及壳体内纵向安排分程隔板，把壳程分为二程以及把管程分为二程、四程、六程以及八程等。管壳式换热器的传热系数，水换热在水时为1400～2850瓦每平方米每摄氏度〔W/（m（℃）〕;气体用水冷却时，为10～280W/（m（℃）;水蒸汽用水冷凝时，为570～4000W/（m（℃）。

2 管壳式换热器依据结构特征能分为下面2类

2.1 刚性构造的管壳式换热器：

固定管板式是这种换热器的另一个名称，一般能可分为单管程以及多管程2种。在两块管板上换热器的管端以焊接、胀接、胀焊并用的办法固定，而管板则以焊接的办法以及壳体相连。因为不存在弯管部分，污垢不容易在管内积聚，就算出现污垢也方便清洗。假如管子出现泄漏或损坏，也方便实施堵管或换管。但不能在管子的外表面实施机械清洗，而且很难检验，不适合解决脏的或有腐蚀性的介质。更关键的不足是当壳体以及管子的壁温或材料的线膨胀系数相差相对大时，在壳体以及管中将出现很大的温差应力。

2.2 管壳式换热器具备温差补偿装置：它能让受热部分自由膨胀

这构造方式又能分成：

（1）浮头式换热器：浮头式换热器针对固定管板式换热器的不足在构造上做了改进，只有一端与壳体固定的两端管板，而能够在壳体内自由移动的是另一端的管板，这端称为浮头。浮头端设计成能拆构造，让管束能够容易地插入或抽出，这样为检修、清洗供应了便捷。

（2）U形管式换热器：它只有一块管板，弯成U形的换热管，管子的两端都固定在这只有的一块管板上，把全部管子的入口端集中在半块管板上，在另半块管板上是出口端集中的地方，中间用管箱的分程隔板隔开。由里向外是U形管的排列，最里层的U形管一定要维持一个最小弯曲半径，于是造成壳程内发生了不炉排管的条形空间，就是影响构造的紧凑，防短路的中间挡板或挡管又要安装，U形管假如出现泄漏损坏，只可以把坏管堵塞而不可以更换。因此U形管换热器只适合用于管、壳程温差大，管内介质清洁但压力相对高的场合。

（3）填料函式换热器：对于某些腐蚀严重，温差相对大而常常要更换管束的冷却器，使用填料要比浮头式或固定式换热器优越的多的是函式换热器。它是具备浮头式换热器的优势，固定式换热器的不足又克服了，构造跟浮头相比简单，制造便捷，容易方便检修清洗。填料函式换热器的管板也只有一端和壳体固定，另一端使用填料函密封，它的管束也能够自由膨胀，因此也不需要思考因为管壁、壳壁温度引发的热应力。而且管程以及课程都可以清洗，加工制造的浮头容易简单，而且造价相对低。

3 主要技术特点：

3.1 通常管壳式换热器和别的类型换热器对比有下面关键技术特点：

（1）不怕高温不怕高压，牢固稳当实用;（2）历史悠久的制造运用，成熟的制造工艺和操作维检技术;（3）选材广泛，适用区域大。

3.2 管壳式换热器除具备上面说的特点外，独具下面主要技术特点

（1）换热管内外表面均呈螺旋状的螺旋管管壳式换热器，在管内呈三维螺旋运动状态向前流动的是管程流体，流速非常低时就能达到充足湍流，从而把管壳式换热器管程流体界膜传热系数相对低的不足克服了，明显把换热器的总传热系数提高了，流体阻力损失相对小了;（2）波节管式换热器的改进型的弧线管壳式换热器，具备波节管式换热器传热系数高，不容易结垢等所有的优点，同时把波节管式换热器受制造工艺约束而管壁相对薄、换热管相对短、管板以及换热管连结一定要另加焊接套等不足克服了，跟GB151国家规范完全符合，牢固实用;（3）离子束管壳式换热器和镍基渗层管壳式换热器的换热管通过离子束加工或镍基渗碳，其表面产生平均的微观凸凹面，使换热流体表面张力降低，从而把流体界膜传热系数提高，特别是对于冷凝传热，变膜状冷凝为珠状冷凝，把冷凝界

膜传热系数和换热器总传热系数大幅度提高。

4 结语

在经济水平飞速发展的现在社会，人们开始更多地重视生活上每一个细节的品质，也愈来愈需要更充裕更加便捷的热能供应形式，作为一种传统的换热设备的管壳式换热器，由于其构造简单，解决能力大、选材区域广，适应性强，容易制造而且成本相对低，方便清洗，在高温高压下也可以适用等很多的优点，依然在换热器中占主导位置。

参考文献：

[1]马小明.管壳式换热器[S].中国石化出版社出版，2010（01）：01.

[3]吴金星，董其伍.纵流式换热器的结构研究的发展[J].化工进展，2002（21）.

管壳式换热器的工作原理及结构

管壳式换热器的工作原理及结构一、管壳式换热器的基本概念管壳式换热器是一种常见的换热设备，其主要由管束和外壳两部分组成。其中，管束是由许多平行排列的管子组成，而外壳则是将这些管子包裹在一起的结构。通过这种结构，管壳式换热器可以实现两种介质之间的热量传递。二、工作原理 1. 热媒流动原理在管壳式换热器中，介质A和介质B分别通过内部的管子和外部的壳体进行流动。其中，介质A通常为高温流体，而介质B则为低温流体。当两种介质在内外两侧经过时，由于存在温度差异，会发生热量传递。 2. 热媒传递原理在介质A和介质B之间进行热量传递时，主要有三个过程：对流传热、传导传热和辐射传热。其中，对流传热是最主要的一种方式。

3. 工作过程在工作过程中，高温流体通过内部的管子进入到换热器中，并沿着管子表面流动。同时，低温流体从外部的壳体进入到换热器中，并沿着管子外表面流动。在这个过程中，高温流体和低温流体之间进行了热量传递，使得高温流体的温度降低，而低温流体的温度升高。三、结构特点 1. 管束结构管束是管壳式换热器的主要组成部分之一。在管束中，许多平行排列的管子被固定在两个端盖板上，并通过密封垫圈与外壳连接。由于管子间距离较小，因此可以有效地增加热量传递面积。 2. 壳体结构外壳是管壳式换热器的另一个重要组成部分。它通常由两个半球形或长方形壳体组成，并通过法兰连接。在使用过程中，外壳起到保护内部管束不受损坏的作用。 3. 密封结构

为了保证介质A和介质B之间不发生混合，在管壳式换热器中需要设置密封结构。这种密封结构通常采用密封垫圈或波纹垫片等材料制成，可以有效地防止介质泄漏。 4. 清洗结构由于管壳式换热器在使用过程中会产生一定的污垢和腐蚀物，因此需要定期进行清洗。为了方便清洗，管壳式换热器通常设置有进出口和排污口等结构。四、应用领域管壳式换热器广泛应用于化工、石油、制药、食品等领域中。在这些领域中，管壳式换热器可以实现高效的热量传递，提高生产效率，并减少能源消耗。此外，在一些特殊情况下，管壳式换热器还可以用作反应釜或蒸馏塔等设备的组成部分。五、总结综上所述，管壳式换热器是一种常见的换热设备，在化工、石油、制药、食品等领域中得到了广泛应用。通过其特殊的结构和工作原理，可以实现高效的热量传递，并提高生产效率。在今后的发展中，我们相信管壳式换热器将会得到更加广泛的应用和发展。

换热器的结构讲解

换热器的结构管壳式换热器就是具有换热管和壳体的一种换热设备，换热管与管板连接，再用壳体固定。按其结构型式，主要分为：固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器、填料函式换热器、方形壳体翅片管换热器等。详细结构如下：固定管板式换热器：固定管板式换热器结构如上图所示，换热器的两端管板采用焊接方法与壳体连接固定。换热管可为光管或低翅管。其结构简单，制造成本低，能得到较小的壳体内径，管程可分成多样，壳程也可用纵向隔板分成多程，规格范围广，故在工程中广泛应用。其缺点是壳侧不便清洗，只能采用化学方法清洗，检修困难，对于较脏或对材料有腐蚀性的介质不能走壳程。壳体与换热管温差应力较大，当温差应力很大时，可以设置单波或多波膨胀节减小温差应力浮头式换热器浮头式换热器结构如图所示，其一端管板与壳体固定，而另一端的管板可以在壳体内自由浮动。壳体和管束对热膨胀是自由的，故当两种介质的温差较大时，管束与壳体之间不会产生温差应力。浮头端设计成可拆结构，使管束可以容易地插入或抽出，这样为检修和清洗提供了方便。这种形式的换热器特别适用于壳体与换热管温差应力较大，而且要求壳程与管程都要进行清洗的工况。浮头式换热器的缺点是结构复杂，价格较贵，而且浮头端小盖在操作时无法知道泄漏情况, 所以装配时一定要注意密封性能 U形管式换热器

上图为双壳程U形管式换热器。U形管式换热器是将换热管弯成U形，管子两端固定在同一块管板上。由于换热管可以自由伸缩，所以壳体与换热管无温差应力。因U形管式换热器仅有一块管板，所以结构较简单，管束可从壳体内抽出，壳侧便于清洗，但管内清洗稍困难，所以管内介质必须清洁且不易结垢。U形管式换热器一般用于高温高压情况下，尤其是壳体与换热管金属壁温差较大时。壳程可设置纵向隔板，将壳程分为两程（如图中所示）。填料函式换热器上图为填料函式双管程双壳程换热器，填料函式换热器的换热管束可以自由滑动，壳侧介质靠填料密封。对于一些壳体与管束温差较大，腐蚀严重而需经常更换管束的换热器，可采用填料函式换热器。它具有浮头换热器的优点，又克服了固定管板式换热器的缺点，结构简单, 制造方便，易于检修清洗。填料函式换热器的缺点：使用直径小；不适于高温、高压条件下；壳程介质不适于易挥发、易燃、易爆、有毒等介质方形壳体翅片管换热器：

管壳式换热器毕业设计简介

管壳式换热器（过热蒸汽0.65MPa,295℃;水0.8MPa,50℃）摘要本设计说明书是关于固定管板是换热器的设计，设计依照GB151-1999《钢制管壳式换热器》进行，设计中对换热器进行化工计算、结构设计、强度计算。设计第一步是对换热器进行化工计算，主要根据给定的设计条件估算换热面积，初定换热器尺寸，然后核算传热系数，计算实际换热面积，最后进行阻力损失计算。设计第二步是对换热器进行结构设计，主要是根据第一步计算的结果对换热器的各零部件进行设计，包括管箱、定距管、折流板等。设计第三步是对换热器进行强度计算，并用软件SW6进行校核。最后，设计结果通过图表现出来。关键词：换热器，固定管板，化工计算，结构设计，强度计算。 Abtract The design statement is about the fixed tube sheet heat exchanger .In the design of the heat exchanger ,the chemical calculation,the structure design and the strength calculation must according to GB151-1999“Steel System Type Heat exchanger ”. The first step of the design is the chemical calculation .Mainly according to the given design conditions to estimate the heat exchanger area and select heat exchanger size.Then check the heat transfer coefficient, calculate the actual heat transfer area,and finally calculate the resistance loss.The second step of the design of heat exchanger is the structural design of the heat exchanger. The design of heat exchanger parts mainly according to the first step of calculation.such as tube boxes , the distance control tube, baffled plates .The third step of the design of heat exchanger is the strength calculation and using SW6 software to check. Finally, the design results are shown in figures. Key words: heat changer, fixed tude plate, chemical calculation,structure design, strength calculation. 一、前言管壳式换热器是目前应用最广的换热设备，它具有结构坚固、可靠性高、适用性强、选材广泛等优点。在石化领域的换热设备中占主导地位。随着工艺过程的深化和发展，换热器设备正朝着高温、高压、大型化的方向发展，而管壳式换热器的结构能够很好的完成这一工艺过程。本次毕业设计题目为管壳式换热器设计，设计的主要内容是固定管板式换热器的工艺计算、结构设计和强度校核。在设计过程中我尽量采用较新的国家标准，做到既满足设计要求，又使结构优化，降低成本，以提高经济效益为主，力争使产品符合实际生产需要。由于水平有限，在设计过程中一定存在许多疏漏和错误，恳请各位老师批评指正，特此致谢！二、管壳式换热器基本理论（一）工作原理管壳式换热器是以封闭在壳体内管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器由壳体传热管束管板折流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。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。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种管在外流动，称为壳程流体。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。（二）主要特性一般，管壳式换热器与其它类型的换热器比较有以下主要技术特性：

管壳式换热器的工作原理及结构

管壳式换热器的工作原理及结构随着科技高速发展的今天，换热器已广泛应用国内各个生产领域，换热器跟人们生活息息相关。换热器顾名思义就是用来热交换的机械设备。换热器是一种非常重要的换热设备，能够把热量从一种介质传递给另一种介质，在各种工业领域中有很广泛的应用。尤其在化工、能源、交通、机械、制冷、空调等领域应用更广泛。换热器能够充分利用工业的二次能源，并且能够实现余热回收和节能。换热器分为很多类型，管壳式换热器是很普遍的一种。管壳式换热器的传热强化技术主要包括管程和壳程的传热强化研究。本文对管壳式换热器的原理进行简单介绍。一、管壳式换热器的工作原理管壳式换热器由一个壳体和包含许多管子的管束所构成，冷、热流体之间通过管壁进行换热的换热器。管壳式换热器作为一种传统的标准换热设备，在化工、炼油、石油化工、动力、核能和其他工业装置中得到普遍采用，特别是在高温高压和大型换热器中的应用占据绝对优势。通常的工作压力可达4兆帕，工作温度在200℃以下，在个别情况下还可达到更高的压力和温度。一般壳体直径在1800毫米以下，管子长度在9米以下，在个别情况下也有更大或更长的。工作原理和结构图 1 [固定管板式换热器]为固定管板式换热器的构造。A 流体从接管1流入壳体内，通过管间从接管2流出。B流体从接管3流入，通过管内从接管4流出。如果A流体的温度高于B流体，热量便通过管壁由A流体传递给B流体；反之，则通过管壁由B流体传递给A流体。壳体以内、管子和管箱以外的区域称为壳程，通过壳程的流体称为壳程流体（A流体）。管子和管箱以内的区域称为管程，通过管程的流体称为管程流体（B流体）。管壳式换热器主要由管箱、管板、管子、壳体和折流板等构成。通常壳体为圆筒形；管子为直管或U形管。为提高换热器的传热效能，也可采用螺纹管、翅片管等。管子的布置有等边三角形、正方形、正方形斜转45°和同心圆形等多种形式，前3 种最为常见。按三角形布置时，在相同直径的壳体内可排列较多的管子，以增加传热面积，但管间难以用机械方法清洗，流体阻力也较大。管板和管子的总体称为管束。管子端部与管板的连接有焊接和胀接两种。在管束中横向设置一些折流板，引导壳程流体多次改变流动方向，有效地冲刷管子，以提高传热效能，同时对管子起支承作用。折流板的形状有弓形、圆形和矩形等。为减小壳程和管程流体的流通截面、加快流速，以提高传热效能，可在管箱和壳体内纵向设置分程隔板，将壳程分为2程和将管程分为2程、4程、6程和8程等。管壳式换热器的传热系数，在水-水换热时为1400～2850瓦每平方米每摄氏度〔W/（m（℃）〕；用水冷却气体时，为10～280W/（m（℃）；用水冷凝水蒸汽时，为570～4000W/（m （℃）。二、管壳式换热器的形式与结构管壳式换热器是把管子与管板连接，再用壳体固定。它的形式大致分为固

管壳式换热器的工作原理及结构

管壳式换热器的工作原理及结构（山东华昱压力容器有限公司，济南250305）随着今天快速发展的科技，换热器已广泛运用于我国各个生产区域，换热器跟人们生活一脉相连。用来热交换的机械设备就是所谓的换热器。本文综述了管壳式换热器的工作原理及结构。标签：管壳式换热器;工作原理;结构 1 管壳式换热器的工作原理属于间壁式换热器的就是管壳式换热器，其换热管内组成的流体通道称为管程，换热管外组成的流体通道称为壳程。管程以及壳程分别经过2个不一样温度的流体时，温度相对高的流体经过换热管壁把热量传递给温度相对低的流体，温度相对高的流体被冷却，温度相对低的流体被加热，进而完成两流体换热工艺的目标。（工作原理和结构见图1）管壳式换热器关键由管箱、管板、管子、壳体以及折流板等组成。一般圆筒形为壳体;直管或U形管为管子。为把换热器的传热效能提高，也能使用螺纹管、翅片管等。管子的安排有等边三角形、正方形、正方形斜转45°以及同心圆形等几种方式，最为常见的是前面三种。依照三角形部署时，在一样直径的壳体内能排列相对多的管子，以把传热面积增加，但管间很难用机械办法清洗，也相对大的流体阻力。在管束中横向部署一些折流板，引导壳程流体几次改变流动目标，管子有效地冲刷，以把传热效能提高，同时对管子起支承作用。弓形、圆形以及矩形等是折流板的形状。为把壳程以及管程流体的流通截面减小、流速加快，以把传热效能提高，能在管箱以及壳体内纵向安排分程隔板，把壳程分为二程以及把管程分为二程、四程、六程以及八程等。管壳式换热器的传热系数，水换热在水时为1400～2850瓦每平方米每摄氏度〔W/（m（℃）〕;气体用水冷却时，为10～280W/（m（℃）;水蒸汽用水冷凝时，为570～4000W/（m（℃）。 2 管壳式换热器依据结构特征能分为下面2类 2.1 刚性构造的管壳式换热器：固定管板式是这种换热器的另一个名称，一般能可分为单管程以及多管程2种。在两块管板上换热器的管端以焊接、胀接、胀焊并用的办法固定，而管板则以焊接的办法以及壳体相连。因为不存在弯管部分，污垢不容易在管内积聚，就算出现污垢也方便清洗。假如管子出现泄漏或损坏，也方便实施堵管或换管。但不能在管子的外表面实施机械清洗，而且很难检验，不适合解决脏的或有腐蚀性的介质。更关键的不足是当壳体以及管子的壁温或材料的线膨胀系数相差相对大时，在壳体以及管中将出现很大的温差应力。

管壳式换热器的工作原理及结构

管壳式换热器的工作原理及结构一、引言管壳式换热器作为一种常见的换热设备，在工业生产和能源领域得到广泛应用。它能够将热量从一个介质传递到另一个介质，实现能量的转移。本文将深入探讨管壳式换热器的工作原理及结构。二、工作原理管壳式换热器的工作原理可以概括为传导、对流和辐射三种方式的能量传递。 2.1 传导传热传导是指由于不同温度物体之间的热运动，热量通过颗粒的碰撞和传递实现。在管壳式换热器中，传导传热主要发生在管壳内部。热源通过传导方式将热量传递给管壳内的管道，然后通过管道的传导传递给另一介质。 2.2 对流传热对流传热是指热源通过流体的对流方式将热量传递给另一介质。在管壳式换热器中，热源和另一介质通过管道分别进入管壳内部，热源通过管壁将热量传递给管道内的流体，流体再通过对流方式将热量传递给另一介质。 2.3 辐射传热辐射传热是指热源通过辐射方式将热量传递给另一介质。辐射传热不需要介质的介入，可以在真空中传递热量。在管壳式换热器中，热源通过辐射方式将热量传递给管道内壁，然后再通过传导或对流方式将热量传递给另一介质。三、结构管壳式换热器由管壳和管束两部分组成，具有复杂的结构设计。

3.1 管壳管壳是管壳式换热器的外壳，起到固定管束和流体的作用。常见的管壳材料有碳钢、不锈钢和铜等。管壳主要由头盖、壳体、管板和尾盖等部分组成。 3.2 管束管束是管壳式换热器中的核心部件，由管子和管板组成。管子通常采用无缝钢管或螺旋钢管制成，根据换热要求可以采用不同的布管方式，如并列布管、单列布管和交叉布管等。管板用于固定管子，保证管子之间的间距。 3.3 流体分流器流体分流器位于管束的进出口处，起到将流体引导到相应的管子中去的作用。流体分流器的设计关系到换热效率和流体的流动状态。 3.4 密封装置密封装置用于防止热源和另一介质之间的交叉污染，同时保证换热过程中的密封性。四、工作过程管壳式换热器的工作过程可以分为进料、加热和出料三个阶段。 4.1 进料阶段进料阶段是指热源和另一介质通过管壳式换热器的进口进入管壳内部。热源经过管壳内的管道，通过传导、对流或辐射方式将热量传递给管道内的流体，然后流体被引导至相应的管子中。 4.2 加热阶段加热阶段是指热源通过管道将热量传递给流体，使流体温度升高。此时，流体与热源之间的热交换达到最大值。

管壳式换热器

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

管壳式换热器管壳式热交换器设备工艺原理

管壳式换热器管壳式热交换器设备工艺原理管壳式换热器概述管壳式换热器，也称为管式热交换器，是一种广泛应用于化工、石油、制药、食品、能源等行业的换热设备。它主要由热交换器管道（管束）和热交换器壳体（壳体）组成，是实现两种不同物质之间的热量传递的一种设备。管壳式换热器结构热交换器管道（管束）管束是管壳式换热器的核心组件，主要由多个平行管道组成。这些管道可以是直管、弯曲管等不同形状和长度的管道，通常采用不锈钢、钛、铜合金等耐腐蚀材料制成。热交换器壳体壳体是管壳式换热器的外壳部分，包裹着管束。壳体通常由钢板焊接而成，并装有进出口口和配套的密封等组件。热交换器管板管板使用于多传热室的管壳式换热器内部结构，并将热交换器分为不同的传热室，是管束定位、支撑和密封的基础。

热交换器密封件在管束与热交换器壳体之间、管板与壳体之间拼合处都需要设置密封垫或O型密封圈，从而保证热交换器内外流体不会相互混合，保证设备安全运行。管壳式换热器原理管壳式换热器是通过管壳式热交换器内和外两侧的不同介质之间的热量传递实现热交换的。管壳式换热器内的流体是管道（管束）中的介质，分别由进口和出口管道进出，在管束内部流动。而壳体外部则是流动着另一种介质的热交换模式。管壳式换热器内的热量传递基于热传导和对流传热两种传热方式。传导是介质之间的热量传递，而对流传热是通过流体流动和强制对流带来的。管壳式换热器使用这两种传热方式，通过热传导和对流传热将内外流体的热量进行传递和交换。管壳式换热器应用管壳式换热器广泛应用于化工、石油、制药、食品、能源等行业，用于不同种类流体之间的热量传递和温度调节。管壳式换热器通常也用于制冷和空调等设备中，以提高其制冷效率。管壳式换热器特点 1.传热效率高：采用管壳式结构，通过内部和外部流体传热方式，热量更充分交换。

化工原理课程设计--管壳式换热器.

设计一台换热器目录化工原理课程设计任务书设计概述试算并初选换热器规格 1. 流体流动途径的确定 2. 物性参数及其选型 3. 计算热负荷及冷却水流量 4. 计算两流体的平均温度差 5. 初选换热器的规格工艺计算 1. 核算总传热系数

2. 核算压强降经验公式设备及工艺流程图设计结果一览表设计评述参考文献化工原理课程设计任务书一、设计题目：设计一台换热器二、操作条件： 1、苯：入口温度80℃，出口温度40℃。 2、冷却介质：循环水，入口温度35℃。 3、允许压强降：不大于50kPa。 4、每年按300天计，每天24小时连续运行。三、设备型式：管壳式换热器四、处理能力： 99000吨/年苯五、设计要求：

1、选定管壳式换热器的种类和工艺流程。 2、管壳式换热器的工艺计算和主要的工艺尺寸的设计。 3、设计结果概要或设计结果一览表。 4、设备简图。（要求按比例画出主要结构及尺寸） 5、对本设计的评述及有关问题的讨论。 1.设计概述 1.1热量传递的概念与意义 1.热量传递的概念热量传递是指由于温度差引起的能量转移，简称传热。由热力学第二定律可知，在自然界中凡是有温差存在时，热就必然从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。 2. 化学工业与热传递的关系化学工业与传热的关系密切。这是因为化工生产中的很多过程和单元操作，多需要进行加热和冷却，例如：化学反应通常要在一定的温度进行，为了达到并保持一定温度，就需要向反应器输入或输出热量；又如在蒸发、蒸馏、干燥等单元操作中，都要向这些设备输入或输出热量。此外，化工设备的保温，生产过程中热能的合理利用以及废热的回收利用等都涉及到传热的问题，由此可见；传热过程普遍的存在于化工生产中，且具有极其重要的作用。总之，无论是在能源，宇航，化工，动力，冶金，机械，建筑等工业部门，还是在农业，环境等部门中都涉及到许多有关传热的问题。

换热器的工作原理

换热器的工作原理换热器是一种用于传递热量的设备，它在许多工业和日常生活中的应用非常广泛。换热器的工作原理是通过两个流体之间的热量传递来实现热能的转移。本文将详细介绍换热器的工作原理以及其在不同领域的应用。一、换热器的基本原理换热器的基本原理是利用热传导和对流传热的原理，将热量从一个流体传递到另一个流体。换热器通常由两个流体流经相互接触的金属表面而组成，这些金属表面被称为换热器的传热表面。热量从一个流体通过传热表面传递到另一个流体，从而实现热能的转移。二、换热器的工作流程换热器的工作流程包括以下几个步骤： 1. 流体进入：两个流体分别通过换热器的进口进入，一个流体通常被称为热流体，另一个被称为冷流体。 2. 流体分离：进入换热器后，热流体和冷流体通过不同的通道流动，彼此之间不直接接触。 3. 热量传递：热流体和冷流体通过传热表面进行热量传递。热量从热流体传递到冷流体，使冷流体的温度升高，而热流体的温度降低。 4. 流体出口：经过热量传递后，热流体和冷流体分别从换热器的出口流出，完成热量转移的过程。三、换热器的分类换热器根据其结构和工作原理的不同，可以分为多种不同类型，常见的换热器包括：

1. 管壳式换热器：管壳式换热器由一个管束和一个外壳组成，热流体通过管束内的管道流动，冷流体则在管束外的外壳内流动。 2. 板式换热器：板式换热器由一系列平行罗列的金属板组成，热流体和冷流体分别流经这些板之间的通道，热量通过板的表面传递。 3. 螺旋板式换热器：螺旋板式换热器由一根螺旋形的金属板制成，热流体和冷流体分别流经螺旋板内外的通道。 4. 管束式换热器：管束式换热器由一束平行罗列的管道组成，热流体和冷流体分别流经这些管道内外的通道。四、换热器的应用领域换热器在许多领域中都有广泛的应用，以下是一些常见的应用领域： 1. 工业领域：换热器被广泛应用于石化、电力、冶金、制药等工业领域。例如，在石油炼制过程中，换热器用于热解和冷却石油产品。 2. 制冷与空调：换热器在制冷与空调系统中起到关键作用。它们用于冷却制冷剂，使其从气态转变为液态，从而实现制冷效果。 3. 汽车工业：换热器被广泛应用于汽车发动机冷却系统中，通过将发动机产生的热量传递给冷却剂，从而保持发动机的正常工作温度。 4. 太阳能热水器：太阳能热水器利用换热器的原理，将太阳能转化为热能，用于加热水。 5. 化工过程中的热能转移：在化工过程中，换热器用于加热、冷却和蒸发等热能转移过程。总结：

九种换热器的工作原理

九种换热器的工作原理换热器是在不同温度的两种或两种以上流体间实现热量传递的节能设备，对于大面积供热而言，换热器的存在必不可少。按照换热器的传热方式，换热器可分为三大类：直接接触式换热器，也叫混合式换热器，是冷热流体进行直接接触并换热的设备。通常情况下，直接接触的两种流体是气体和汽化压力较低的液体；蓄能式换热器的工作原理，是利用固体物质的导热特性，具体而言，热介质先将固体物质加热到一定温度，冷介质再从固体物质获得热量，通过此过程可实现热量的传递；间壁式换热器，也是利用了中介物的热传导，冷、热两种介质被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换。对于供热企业而言，间壁式换热器的应用最为广泛。根据结构的不同，它还可划分为管式换热器、板式换热器和热管换热器。 1、管壳式换热器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。管壳式换热器根据所采用的补偿措施，管壳式换热器可分为固定管板式换热器、浮头式换热器、U型管式换热器、填料函式换热器等四种类型。 2、固定管板式换热器固定管板式换热器是管壳式换热器的一种。固定管板式换热器两端的管板采用焊接的方式与壳体连接，主要由外壳、管板、管束、顶盖（封头）等部件构成。

固定管板式换热器的优点是：结构简单；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。固定管板式换热器的缺点是：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℃）时会产生温差应力，解决措施是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；只适用于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工作场合。 3、浮头式换热器浮头换热器是管壳式换热器的一种，它有一端管板不与外壳相连，可以沿轴向进行自由浮动，也称为浮头。浮头由浮动管板、钩圈和浮头端盖组成，是可拆连接，管束可从壳体内抽出。浮头式换热器浮头式换热器的优点是：若换热管与壳体有温差存在，即壳体或换热管膨胀时，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。浮头式换热器的缺点是：结构较复杂，用材量大，造价高；如果浮头盖与浮动管板之间密封不严，会发生内漏，造成两种介质的混合。

管壳式换热器工作原理和结构

管壳式换热器工作【2 】道理和构造来自收集 2010-3-2 15:17:39 admin 管壳式换热器由一个壳体和包含很多管子的牵制所组成,冷.热流体之间经由过程管壁进行换热的换热器.管壳式换热器作为一种传统的标准换热装备,管壳式换热器在化工.炼油. 石油化工.动力.核能和其他工业装配中得到广泛采用,特殊是在高温高压和大型换热器中的运用占领绝对优势.平日管壳式换热器的工作压力可达4兆帕,工作温度在200℃以下,在个体情形下还可达到更高的压力和温度.一般壳体直径在1800毫米以下,管子长度在9米以下,在个体情形下也有更大或更长的. 工作道理和构造图1 [固定管板式换热器]

为固定管板式换热器的构造.A流体从接收1流入壳体内,经由过程管间从接收2流出.B流体从接收3流入,经由过程管内从接收4流出.假如A流体的温度高于B流体,热量便经由过程管壁由A流体传递给B流体;反之,则经由过程管壁由B流体传递给A流体.壳体以内.管子和管箱以外的区域称为壳程,经由过程壳程的流体称为壳程流体 (A流体).管子和管箱以内的区域称为管程,经由过程管程的流体称为管程流体(B流体).管壳式换热器重要由管箱.管板.管子.壳体和折流板等组成.平日壳体为圆筒形;管子为直管或U形管.为进步换热器的传热效能,也可采用螺纹管.翅片管等.管子的布置有等边三角形.正方形.正方形斜转45°和齐心圆形等多种情势,前3 种最为常见.按三角形布置时,在雷同直径的壳体内可分列较多的管子,以增长传热面积,但管间难以用机械办法清洗,流体阻力也较大.管板和管子的总体称为牵制.管子端部与管板的衔接有焊接和胀接两种.在牵制中横向设置一些折流板,引诱壳程流体多次转变流淌偏向,有用地冲刷管子,以进步传热效能,同时对管子起支承感化.折流板的外形有弓形.圆形和矩形等.为减小壳程和管程流体的流畅截面.加速流速,以进步传热效能,可在管箱和壳体内纵向设置分程隔板,将壳程分为2程和将管程分为2程.4程.6程和8程等.管壳式换热器的传热系数,在水-水换热时为1400～2850瓦每平方米每摄氏度〔W/(m(℃)〕;用水冷却气体时,为10～280W/(m(℃);用水冷凝水蒸汽时,为570～4000W/(m(℃). 管壳式换热器特色：管壳式换热器是换热器的根本类型之一,19世纪80年月开端就已运用在工业上.这种换热器构造牢固,处理才能大.选材规模广,顺应性强,易于制作,临盆成本较低,清洗较便利,在高温高压下也能实用.但在传热效能.紧凑性和金属消费量方面不及板式换热器.板翅式换热器和板壳式换热器等高效能换热器先辈. 管壳式换热器分类：管壳式换热器按构造特色分为固定管板式换热器.浮头式换热器.Ｕ型管式换热器.双重管式换热器.填函式换热器和双管板换热器等.前 3种运用比较广泛.

换热器的原理

换热器的原理换热器是一种用于传递热量的设备，由于其在工业、能源、建筑等领域的广泛应用，被广泛地研究和改进。在此文档中，我们将会介绍换热器的基本原理、分类、工作过程和性能评估等内容，让你了解更多与换热器相关的知识。一、换热器的基本原理换热器的基本原理是利用冷热物料之间的温差，让它们在交换热量的同时达到温度均衡，从而实现材料能量的转化。一般而言，我们称之为传热，其本质是通过热传递，使物体的热能从一处转移到另一处。热传递的方式主要有三种：传导、对流和辐射。而换热器主要是利用对流传热方式，在流体内部传递热量。二、换热器的分类根据换热器的结构和工作原理，可以将换热器分为以下几类： (1) 管式换热器：管式换热器是由一组管子和壳体组成的，流体从管子内部流动，通过管子与壳体之间的空间来达成传热。

(2) 板式换热器：板式换热器是利用多层金属薄板叠加的板叠式结构，将多个平面板相互密合，在板间的空隙内流动，实现对换某一种或多种物质的加热或冷却。 (3) 翅片式换热器：翅片式换热器是将翅片焊接在管道或受热面上，利用流体与翅片之间的这个小间隙来实现传热。翅片会增加管子表面积，使得流体与管子内部之间的热传递更加迅速地进行。三、换热器的工作过程不同类型的换热器具有不同的工作原理，但一般而言，其工作过程包括三个步骤：供给、分配和传热。 (1) 供给: 在换热器内部，供给热源和冷源的流体分别从管子和壳体中流入。 (2) 分配: 在换热器内部，热源和冷源的流体分别流入各个管子和壳体的不同位置，使得流体在管子和壳体之间形成流动。 (3) 传热: 在热源和冷源的交接点，热源的热能会通过管子向冷源的流体传递，从而达到传热效果。四、换热器的性能评估换热器的性能一般可由以下指标来评价：传热系数、热阻、热效率和压降。 (1) 传热系数：指单位面积内传热量和温度差之比，是评价换热器传热效率的重要指标。

换热常识｜九种换热器的工作原理详解

换热器是在不同温度的两种或两种以上流体间实现热量传递的节能设备，对于大面积供热而言，换热器的存在必不可少。按照换热器的传热方式，换热器可分为三大类：直接接触式换热器，也叫混合式换热器，是冷热流体进行直接接触并换热的设备。通常情况下，直接接触的两种流体是气体和汽化压力较低的液体；蓄能式换热器的工作原理，是利用固体物质的导热特性，具体而言，热介质先将固体物质加热到一定温度，冷介质再从固体物质获得热量，通过此过程可实现热量的传递；间壁式换热器，也是利用了中介物的热传导，冷、热两种介质被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换。对于供热企业而言，间壁式换热器的应用最为广泛。根据结构的不同，它还可划分为管式换热器、板式换热器和热管换热器。

一、管壳式换热器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。 ▲管壳式换热器根据所采用的补偿措施，管壳式换热器可分为固定管板式换热器、浮头式换热器、U型管式换热器、填料函式换热器等四种类型。二、固定管板式换热器固定管板式换热器是管壳式换热器的一种。固定管板式换热器两端的管板采用焊接的方式与壳体连接，主要由外壳、管板、管束、顶盖（封头）等部件构成。

▲固定管板式换热器固定管板式换热器的优点是： ◆结构简单； ◆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。固定管板式换热器的缺点是： ◆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℃）时会产生温差应力，解决措施是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； ◆只适用于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工作场合。三、浮头式换热器浮头换热器是管壳式换热器的一种，它有一端管板不与外壳相连，可以沿轴向进行自由浮动，也称为浮头。浮头由浮动管板、钩圈和浮头端盖组成，是可拆连接，管束可从壳体内抽出。

管壳式换热器的设计及计算

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。 1.2 强化传热技术所谓提高换热器性能，就是提高其传热性能。狭义的强化传热系指提高流体和传热面