本篇文章给大家谈谈列管换热器，列管以及盘管式热交换器对应的换热换器知识点，希望对各位有所帮助，器盘不要忘了收藏本站喔。管式

列管式换热器的工作原理

列管式换热器 的工作 原理

列管式换热器又称管壳式换热器，是列管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，换热换器操作可靠，器盘可用各种结构材料（主要是管式金属材料）制造，能在高温、热交高压下使用，列管是换热换器目前应用最广的换热器类型。

结构组成：

管壳式换热器由管箱、器盘壳体、管式管束等主要元件构成。热交管束是管壳式换热器的核心，其中换热管作为导热元件，决定换热器的热力性能。另一个对换热器热力性能有较大影响的基本元件是折流板（或折流杆）。管箱和壳体主要决定管壳式换热器的承压能力及操作运行的安全可靠性。

工作原理：

管壳式换热器属于间壁式换热器，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。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。

主要类型：

管壳式换热器由于管内外流体的温度不同，因之换热器的壳体与管束的温度也不同。如果两温度相差很大，换热器内将产生很大热应力，导致管子弯曲、断裂，或从管板上拉脱。因此，当管束与壳体温度差超过50℃时，需采取适当补偿措施，以消除或减少热应力。根据所采用的补偿措施，管壳式换热器可分为以下几种主要类型：

1）固定管板式换热器

结构： 管束连接在管板上，管板与壳体相焊。

优点： 结构简单紧促，能承受较高压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时方便堵管或更换。排管数比U形管换热器多。

缺点： 管束与壳体的壁温或材料的线胀系数相差较大时，壳体和管束中将产生较大热应力，为此应需要设置柔性元件（如膨胀节）。不能抽芯无法进行机械清洗。不能更换管束，维修成本较高。

适用范围： 壳程侧介质清洁不易结垢，不能进行清洗，管程与壳程两侧温差不大或温差较大但壳侧压力不高的场合。

2）浮头换热器

浮头式列管视频介绍

结构： 两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳体自由移动，称为浮头。浮头由浮头管板，钩圈和浮头盖组成，是可拆连接，管束可从壳体中抽出。管束与壳体的热变形互不约束，不会产生热应力。

优点： 可抽式管束，当换热管为正方形或转角正方形排列时，管束可抽出进行机械清洗，适用于易结垢及堵塞的工况。一端可自由浮动，无需考虑温差应力，可用于大温差场合。

缺点： 结构复杂，造价高，设备笨重，材料消耗大。浮头端结构复杂影响排管数。浮头密封面在操作时，易产生内漏。

适用范围： 适用于壳体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。浮头换热器在炼油行业或乙烯行业中应用较多，由于内浮头结构限制了使用压力和温度一般情况Pmax≤6.4MPa,Tmax≤400℃。、

3）U型管换热器

结构： 只有一块管板，管束由多根U型管组成，管的两端固定在同一块管板上，换热管可以自由伸缩。

优点： 以U型管尾部的自由浮动解决了温差应力的问题。结构简单，价格便宜，承压能力强。

缺点： 由于受管弯曲半径的限制，布管较少。壳程流体易形成短路。坏一根U形管相当于两根管，报废率较高。

适用范围： 是换热器中唯一可用于高温，高压，高温差的换热器。适用于管壳壁温差较大或壳程介质结垢需要清洗，又不适宜采用浮头式和固定管板的场合。

列管式换热器运行一段时间后，很容易发生结垢现象，严重影响生产效率，还容易发生安全事故。SPEET无源动力强化换热系统，是由深圳中创鼎新工业节能智能化技术有限公司自主研发的一项革新性的工业高效节能技术，可广泛应用于化工、冶金、石油、制盐、制糖、造纸、制药、海水淡化、制冷等行业的列管式换热器，有效解决换热系统因设计或运行等原因导致的换热效率不足的问题，有效提高换热效率20%以上。

与传统的换热器清洗方式相比，SPEET具有无腐蚀、无污染、免拆卸、对设备无损伤、高可靠性、高效节能的优势。

SPEET工作原理为，沿着介质流向将SPEET纽带插入到每一根换热管中，当设备运行时，利用介质自身流速驱动SPEET装置不停地快速旋转，一方面打破管内温度分层，将流体边界滞留层厚度降低一个数量级，实现强化换热；另一方面通过强化扰流和对管壁不规则刮扫，减少垢的析出，阻止垢的附着，加快垢的剥蚀，防止换热管壁结晶或结疤，从而实现在线除垢防垢。通过这两方面共同作用，将换热器的换热系数K值提高20%-50%以上，从而达到节能降耗的目的。

SPEET安装便捷，无需停工或改动换热器主体；无需专人维护，节省化学清洗及人工清洗费用，投资回报周期6到12个月，经济效益十分显著，大幅提升大工业用户能源利用效率，助力工业企业低碳绿色发展。

列管式换热器的结构及工作原理

在暖气工程设备中， 列管式换热器 是一种高效节能的设备。由于其结构坚固，使用弹性大，适应性强，近些年来又对结构、工艺和材料等方面作了大量改进，使它的技术性能更趋于合理与先进。在供暖设施中的运用尤为关键，而且现在在我们的生活中也越来越受到广泛的运用因此，在门类众多的热交换器中， 列管式换热器 仍居于重要位置。下面我就为大家介绍一下列管式换热器的相关知识。

什么是列管式换热器

管式换热器是设备中很关键的一种装置，日常生活中，我们更为熟悉的称列管式换热器是做管壳式换热器，其实就是一种间壁式换热器，目前在暖气的运输过程中，列管式换热器仍然在各种换热器中占据领先的地位。我们可以见到的列管式换热器一般情况下，由壳体、管束、管板和封头四部分组成。

列管式换热器类型

列管式换热器类型有哪些？常见的类型是固定管板式，通过管与壳体的焊接，使得列管式换热器在固定性上很坚固，也保证了列管式换热器在安装时候安装的工艺比较简便。但是列管式换热器的壳体比较难清洗，因为重量的原因，不好翻转。此外，还有一种浮头式换热器，这种列管式换热器的管箱比较大，而壳体比较灵活，方便移动，是一款可以随意移动的列管式换热器。

“u”型列管式换热器，这种换热器的造型上的“U”型，而且列管式换热器的壳体与换热器在设计上选择了分开，这样的设计保证了列管式换热器可以自由进行伸缩，结构简单是这款列管式换热器的代表，因此在列管式换热器的清洁上是比较方便的。而且这款列管式换热器的传热效果也还是不错的，虽说比不上上述的两款列管式换热器。

列管式换热器结构与工作原理

列管式换热器结构是什么？列管式冷却器，由外部壳体以及内部冷却体两大部份组成.由于结构方式不同，外部连接形式分为管螺纹式和法兰式两种；从安装形式分为卧式和立式；从浮动形式分为浮动盘式和浮动头式；从冷却管结构分为螺管式和翅片管式；从折流的结构分为弓形折流板、矩形折流板、双堰形折流板和圆形折流板等多种结构形式，均按具体条件选用。

外部壳体包括：筒体、分水盖和回水盖.其上设有进、出油管和进、出 水管 ，并附设排油、排水、排气螺塞、锌棒安装孔连温度计接口等.

冷却体由冷却管、定孔盘、动孔盘、折流板等组成.冷却管两端与定、动孔盘连接；定孔盘和外体法兰连接，动孔盘可在外体内自由伸缩，以消除温度对冷却管由于热胀冷缩而产生的影响.折流板起强化传热及支承冷却管的作用。

列管式换热器工作原理是怎样的？列管式冷却器的热介质是由筒体上的接管进口，顺序经各折流通道，曲折地流至接管出口.而冷却介质则采用双管程流动，即冷却介质由进水口经分水盖进入一半冷 却管之后，再从回水盖流入另一半冷却管进入另一侧分水盖及出水管.冷介质在双管程流过程中，吸收热介质放出的余热由出水口排出，使工作介质保持额定的工作温度。

列管式换热器使用与操作

1、在冷却器设备不发生下沉的情况下，留出足够的空间以便能从壳体内抽出管束，设备就位时应按吊装规范进行，待水平找正后拧紧地脚螺丝，连接冷热介质的进出管.

2、冷却器启动前应放尽腔内的空气，以提高传热效率，其步骤：（1）、松开热、冷介质端的放气螺塞，关闭介质排出阀；（2）、缓慢打开热、冷介质的进水阀，使热、冷介质从放气孔溢出为止，然后拧紧放气螺塞，关闭进水阀.

3、当水温升高5～10℃后，打开冷却介质的进水阀（注意：切忌快速打开进水阀，因冷却水大量流过冷却器时，会使换热器表面长期形成一层导热性很差的“过 冷层”），再打开热介质的出入阀，使之处于流动状态，然后注意调整冷却介质的流量，使热介质保持在最佳使用温度.

4、如果冷却水一侧发生电化腐蚀，可在指定位置安装锌棒.

5、较脏的介质通过冷却器之前，应设有过滤装置.

6、被冷却介质的压力应大于冷却介质的压力。

编辑总结：以上就是列管式换热器的结构及工作原理的相关知识介绍，希望能够帮助到有这方面需求的朋友们！如需了解更多相关资讯，请继续关注我们网站，后续将呈现更多精彩内容。

列管式换热器的管径和长度对传热过程产生哪些影响

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管壳式换热器也称列管式换热器，是一种以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。管壳式换热器具有结构坚固、适应性强、选材广、易于制造及成本低等优点，在炼油、石油化工、医药、化工以及其他工业中广泛运用，他适用于冷却、冷凝、加热、蒸发和废热回收等各方面［1］。本文通过对影响传热系数的因素－ 换热器结构、流体物理性质和污垢热阻等进行分析，以便在设计过程中合理调整结构参数使换热器提高化热性能，在换热器使用过程中合理维护防止换热性能恶化。

1· 传热系数

传热速率方程式［2］:

Q = AKΔtm( 1)

式中: Q———传热速率( 冷、热负荷) ，W

A———传热面积，m2

K———总传热系数，W· ( m2·℃) － 1

Δtm———平均温差，℃

在传热量Q 和冷、热流体温差确Δtm的情况下，设法提高传热系数K 可减小传热面积A，即减小换热器的结构尺寸，这一点在工程应用上有重要经济意义。

在绝大部分的化工操作中，两个传热流体是不相互混合的，两流体间的传热是通过管壁进行的。热流体向冷流体传递热量需经过三个过程。即热量通过层流底层的传热过程，热量通过间壁传热的过程，以及热量通过冷流体的层流底层的传热过程［1］。在化工操作过程中，随着时间的推移，作为冷、热流体的介质往往会在传热间壁的两边结垢，这种污垢的存在会影响传热。由于污垢的厚度和导热系数难以获得，因此，在工程一般用一个系数( 污垢热阻) 来计污垢对传热的影响。故传热系数可以用下式计算:



2 ·传热系数的影响因素

Nusselt 准数关系式:



对于一定的传热面和流动情况，当Re 和Pr 确定后，强制对流式的Nu 也就被决定。强制湍流下对流传热系数的准数关系式［2］:



2. 1 列管换热器结构

对流传热是流体主体中的对流和层流底层中的热传导的复合现象。任何影响流体流动的因素( 引起流动的原因、流动型态和有无相变化等) 必然对对流传热系数有影响［2］。Reynolds准数表示惯性力和粘滞力之比，是表征流动状态的准数。



2. 1. 1 换热管规格

换热管可选择外径规格在Φ14 ～ Φ57 mm 之间标准管。由于小直径换热管具有单位体积传热面积大，换热器结构紧凑，金属耗量少，传热系数高的特点，在换热器结构设计中，对于管程介质清洁、不易结垢的介质，采用小管径管束能有效增加换热面积。在换热面积相同条件下，采用Φ19 mm 管束比采用Φ25 mm 管束提高流体流速约30%，从而增加了湍流程度。

2. 1. 2 管子布局

标准换热器设计规范中规定了四种排列角度。30°和60°排列紧凑，相同壳径下可获得较大传热面积，具有较高的换热系数，但压降较高，且不利于机械清洗。而45°和90°排列适用于需要机械清洗的场合，且压降较小。从传热效果及压降角度分析90° ＞ 45° ＞ 60° ＞ 30°，其中30°和45°使用较多，采用30°排列可以比45°多排列约17%的换热管［3］。根据换热器设计规范要求，管间距t( mm) 不应小于1. 25 倍管外径，常用的管间距有25 mm( Φ19) 和32 mm( Φ25) 。

2. 1. 3 管程数



为增加换热面积，必须增加换热管数量N，而介质在管束中的流速随着换热管的增加而下降，结果反而是流体的传热系数降低，故增加换热管不一定达到所需换热要求。因此要保持流体在换热管束中较大流速可将管束分成若干程数，使流体依次通过各程换热管，以增加流体流速，提高对流传热系数［4］。换热器常用推荐流速范围见表1。

2. 1. 4 壳程内径

换热器通常采用多管程结构，壳程内径可根据经验计算:



2. 1. 5 折流板

为增进对壳程流体的扰动、提高壳程流体的对流传热系数，同时支撑换热管束以防止其挠曲变形，在列管式换热器的壳程通常设置有折流挡板，常见有弓形折流板、矩形折流板和圆盘—圆环形折流板，其中以圆缺形( 又称单弓形) 的构造最简单、对壳程流体的扰动最剧烈、支撑效果最佳，标准列管换热器中多采用此种。国内换热器设计标准规定折流板间距B( mm)最小为1 /5 壳程直径，且不小于50 mm。建议切割部分高度在0. 2 ～ 0. 45 倍壳体内径，通常选择切割率为20% ～ 25%。



通过式( 8) 可以看出减小折流板间距B 和壳程内径D 可以减小壳程流通截面积So，即在流量一定的条件下提高壳程流速，加强扰动。

2. 1. 6 折流杆

传统的装有折流板的管壳式换热器存在着影响传热的死区，流体阻力大，且易发生换热管振动与破坏。为了解决传统折流板换热器中换热管的切割破坏和流体诱导振动，并且强化传热提高传热效率，近年来开发了一种新型的管束支承结构—折流杆支承结构。

2. 2 换热管材质及厚度

换热管常用材料常用的为碳钢、低合金钢、不锈钢、铜、铜镍合金、铝合金等。由于物质导热系数和物质的组成、结构、密度、压力和温度等有关，在工作压力、温度、介质腐蚀性等条件满足的情况下选择导热系数与壁厚比值较大者，即减小壁间传热导热热阻，提高传热系数。

2. 3 流体物理性质

导热系数、粘度、比热、密度等对对流传热系数α 的值影响也比较大。



Prandtle 准数表示速度边界层和热边界层相对厚度的一个参数，反映与传热有关的流体物理性质。

2. 4 污垢热阻

污垢热阻表示换热设备传热面上因沉积物而导致传热效率下降程度的数值，即换热面上沉积物所产生的传热阻力，又称污垢系数，指换热器换热表面上积有某种污垢( 如水垢、污泥、油污和烟灰等) 。污垢热阻的逐步形成，必将导致换热器传热系数的相应减小，促使换热器的传热性能日益恶化。对于容易结垢的介质，尽量提高流体流速，换热器间壁应定期清洗，以防止传热系数K 值的明显下降。

3 ·强化传热技术

对于管壳式换热器，强化传热［5 － 6］方法按是否消耗外加功率可分为有源技术( Active Technology ) 和无源技术( PassiveTechnology) ，前者消耗外加能量，后者不消耗能量。后者主要是使传热壁面的温度边界层减薄或调换传热壁面附近的流体。主要有2 种实施途径［7 － 10］: ( 1) 对传热表面的结构、形状适当加以处理与改造; ( 2) 在传热面或传热流路上设置湍流增进器，或在流体中加入添加剂，特别是加入适当的固体颗粒，不仅强化传热，还可以防垢和除垢。

4· 结论

( 1) 合理设计换热器结构，对实现工艺过程、提高传热效率、节省能源及降低设备投资等方面有重要意义。因此，设计换热器时应反复计算，综合分析，不断调整优化换热器结构，从而进一步提高整体传热效果，以获得满足工艺要求的最优结果。

( 2) 传热系数K 总是接近于α 小的流体的对流传热系数，且永远小于α 的值。因此传热系数K 受α 小的一侧控制。

( 3) 如传热间壁上的污垢很厚时，污垢热阻会大大降低设备的传热效果。因此容易结垢的介质，换热间壁应定期经常清洗，以防止换热器换热效果恶化。

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