管式热交换器原理图及分类详解

    随着人们对热能认识的加深，需求越来越大，很多人在工作或者生活中常会听到会见到这么一个东西——热交换器。热交换器是指将热流体内的热能传递到冷流体的器具，以满足规定的工艺要求的装置，是对流传热及热传导的一种工业应用。简单来说也就是一种内部接触面较大又相对密封的一种容器。家用的热交换器比较常见，咱们今天就说一下在工业领域中应用比较广泛的管式热交换器。

　　基本概念

　　在管式换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动，其行程称为管程;一种在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。为提高管外流体给热系数，通常在壳体内安装一定数量的横向折流档板。折流档板不仅可防止流体短路，增加流体速度，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加。常用的档板有圆缺形和圆盘形两种，前者应用更为广泛。

    流体在管内每通过管束一次称为一个管程，每通过壳体一次称为一个壳程。为提高管内流体的速度，可在两端封头内设置适当隔板，将全部管子平均分隔成若干组。这样，流体可每次只通过部分管子而往返管束多次，称为多管程。同样，为提高管外流速，可在壳体内安装纵向档板使流体多次通过壳体空间，称多壳程。在管式换热器内，由于管内外流体温度不同，壳体和管束的温度也不同。

　　基本分类

　　固定管板式

　　固定管板式换热器是将两端管板直接与壳体焊接在一起。主要由外壳、管板、管束、封头等主要部件组成。壳体中设置有管束，管束两端采用焊接、胀接或胀焊并有的方法将管子固定在管板上，管板外周围和封头法兰用螺栓紧固。固定管板式换热器的结构简单、造价低廉、制造容易、管程清洗检修方便，但壳程清洗困难，管束制造后有温差应力存在。当换热管与壳体有较大温差时，壳体上还应设有膨胀节。

　　浮头式

　　浮头式换热器一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动，也就是壳体和管束热膨胀可自由。故管束和壳体之间没有温差应力。一般浮头可拆卸，管束可以自由地抽出和装入。浮头式换热器的这种结构可以用在管束和壳体有较大温差的工况。管束和壳体的清洗和检修较为方便，但它的结构相对比较复杂，对密封的要求也比较高。

　　“U”型管式

　　U形管式换热器是将换热管炜成U形，两端固定在同一管板上。由于壳体和换热管分开，换热管束可以自由伸缩，不会由于介质的温差而产生温差应力。U形管换热器只有一块管板，没有浮头，结构比较简单。管束可以自由的抽出和装入，方便清洗，具有浮头式换热器的优点，但由于换热管做成半径不等的U形弯，最外层换热管损坏后可以更换外，其它管子损坏只能堵管。同时，它与固定管板式换热器相比，由于换热管受弯曲半径的限制它的管束中心部分存在空隙，流体很容易走短路，影响了传热效果。

　　以上就是工业中常用的管式热交换器的分类与细分分类下的结构原理图，原理简单而设计上又比较复杂，工艺、材质要求也较高，目的就是为了提升热交换器的换热效率。然而管式热交换器因为其特殊的管状构造，在使用过程中使用的流体肯定包含一些杂质等，很难彻底清洗。这也就造成了企业对于资源、时间、人力的浪费，今后在清洗方面将是主要发展的方向。