1、概述

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。管壳式换热器作为一种传统的换热设备，其应用已经有很悠久的历史，尤其是在化工、石油、能源等行业中使用更为广泛，而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。

管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）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。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；正方形排列，则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。

流体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。图示为最简单的单壳程单管程换热器,简称为1-1型换热器。为提高管内流体速度,可在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分成若干组。这样流体每次只通过部分管子，因而在管束中往返多次，这称为多管程。同样，为提高管外流速，也可在壳体内安装纵向挡板，迫使流体多次通过壳体空间，称为多壳程。多管程与多壳程可配合应用。

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：管束两端的管板与壳体联成一体，结构简单,但只适用于冷热流体温度差不大,且壳程不需机械清洗时的换热操作。当温度差稍大而壳程压力又不太高时，可在壳体上安装有弹性的补偿圈，以减小热应力。

2、浮头式换热器：管束一端的管板可自由浮动，完全消除了热应力;且整个管束可从壳体中抽出,便于机械清洗和检修。浮头式换热器的应用较广，但结构比较复杂，造价较高。

3、U型管式换热器 ：每根换热管皆弯成U形，两端分别固定在同一管板上下两区，借助于管箱内的隔板分成进出口两室。此种换热器完全消除了热应力，结构比浮头式简单，但管程不易清洗。

4、涡流热膜换热器：涡流热膜换热器采用最新的涡流热膜传热技术，通过改变流体运动状态来增加传热效果，当介质经过涡流管表面时，强力冲刷管子表面，从而提高换热效率。最高可达10000W/m2℃。同时这种结构实现了耐腐蚀、耐高温、耐高压、防结垢功能。其它类型的换热器的流体通道为固定方向流形式，在换热管表面形成绕流，对流换热系数降低。

2、设备结构

如图1所示，管壳式换热器是由封头、隔板、连接法兰、管板、孔法兰、管板垫、管束、壳体、挡板以及底座组成。

3、材料

受压元件所用材料的选用原则、钢材标准、热处理状态及许用应力值应按GB 150的规定。易燃、致命或有毒操作工况中的受压元件应采用铸铁。

4、应用场景

1. 石油化工：用于原油炼制时的冷热油交换、化工反应釜进料预热与产物冷却
2. 能源电力：火电厂汽轮机凝汽器（蒸汽冷凝）、锅炉给水预热；核电站冷却剂换热
3. 食品医药：牛奶巴氏杀菌、药液灭菌后冷却，满足卫生级温度调控需求
4. 制冷空调：中央空调冷水机组、冷库制冷剂冷凝，实现冷热介质交换
5. 冶金工业：冶炼炉高温烟气冷却、轧钢设备润滑油降温，保障生产稳定