管壳式换热器是工业上应用广的一种换热器。它是把具有一定数量的壳程流体和管程流体在管与管之间进行热交换的设备。它可用于各种热交换,如蒸汽、空气、热水、各种腐蚀性介质及沸点很低的液体等。管壳式换热器由壳侧和管束组成,壳侧压力较高,一般为0.2-3 MPa,但对低温热媒,压力可达2-5 MPa。管束由一根或数根管子组成,管子本身也有一定数量的壳程,流体在管内流动,管束与管程流体之间不接触。由于壳侧流体只在一小段管程中流动,因此管壁阻力小,对流量不大的场合一般可认为不存在阻力。由于壳程流体有一定的温度差,所以传热系数较高。管壳式换热器采用螺旋管板结构。
管壳式换热器按壳程流体与管内介质的流动方向分为逆流换热和顺流换热两种。在一般情况下,顺流换热时流体流动方向与管壳式换热器壳侧的流体方向相反,而逆流换热时流体流动方向与管壳式换热器壳侧的流体方向相同。逆流换热时,两种介质在同一管内流动;而顺流换热时,两种介质在同一管内流动。另外在管壳式换热器中还设置有填料、盘管等附件。
一、工作原理
换热器的工作原理是通过管程与壳程之间的热交换实现的,管程处是热介质,壳程处是冷介质。热介质通过管程的流动到壳程,由换热器的壳程进行热交换。换热器上有许多个管程,每个管程内都有一个壳程,通过流体的逆流流动和顺流流动实现热交换。流体在换热器管中流动,使热量从冷介质传给热介质。在管壳式换热器中,一般把管与管板之间的距离称为管距,并以此来确定管子的大小和排列方式。根据换热器的结构形式和不同热媒的性质,换热器又有管板式换热器、壳体式换热器和板翅式换热器等多种形式。
二、优点
1、管壳式换热器换热效率高,可达到10:1,在同等条件下,管壳式换热器的传热系数是管壳式换热器的3倍。
2、管壳式换热器结构简单,制造、维修方便,体积小,重量轻。
3、管壳式换热器可用于高压低温及各种腐蚀性介质的热交换。
4、管壳式换热器不会发生相变,因此不会产生水击现象,也不会引起堵料现象。
5、管壳式换热器可应用于各种不同温度和压力范围内的各种热媒和冷媒的热交换,如蒸汽、空气、热水锅炉等。
6、管壳式换热器可用于空冷器和空调设备中,可以使空冷器和空调设备的使用寿命延长一倍以上。
三、应用范围
管壳式换热器一般用作传热系数高、压力降小、无腐蚀性的工艺设备。广泛应用于石油化工、化纤纺织、食品饮料、卫生和动力等工业部门。按壳程流体温度分,有常温、中温和高温三种,按结构形式分,有单管式、双管式和多管式三种。管壳式换热器按用途可分为通用型和**型两种。通用型换热器用于一般用途;**型换热器用于化工、石油、冶金、电站等部门的特殊用途,如核反应堆的冷却水系统、反应釜的冷却系统及高温高压锅炉的再热器等。**型换热器广泛用于炼油、化工、冶金、纺织等部门。