在石化和化工制药设备的换热器系统中管壳式换热器以其结构坚固、可靠性高、适应性强等优点在化工生产和应用中一直占主导地位,被广泛应用在精馏塔的塔顶冷凝器、冷却器和塔底再沸器等。在管壳式换热器的设计和使用中,积极考虑强化传热的新技术、新工艺,以提高能源利用率、减少金属材料的消耗,对推进石油化工制药行业的节能减排工作有着重要意义。
管壳式换热器是在石油化工行业中应用广泛的换热器。
水暖管壳式换热器
在石化和化工制药设备的换热器系统中管壳式换热器以其结构坚固、可靠性高、适应性强等优点在化工生产和应用中一直占主导地位,被广泛应用在精馏塔的塔顶冷凝器、冷却器和塔底再沸器等。在管壳式换热器的设计和使用中,积极考虑强化传热的新技术、新工艺,以提高能源利用率、减少金属材料的消耗,对推进石油化工制药行业的节能减排工作有着重要意义。
管壳式换热器是在石油化工行业中应用广泛的换热器。纵然各种板式换热器的竞争力不断上升，管壳式换热器依然在换热器市场中占主导地位。目前各国为提高这类换热器性能进行的研究主要是强化传热，提高对苛刻的工艺条件和各类腐蚀介质适应性材料的开发以及向着高温、高压、大型化方向发展所作的结构改进。
强化传热的主要途径是提高传热系数、扩大传热面积和增大传热温差等方式，其中提高传热系数是强化传热的重点，主要是通过强化管程传热和壳程传热两个方面得以实现。目前，管壳式换热器强化传热方法主要有：采用改变传热元件本身的表面形状及其表面处理方法，以获得粗糙的表面和扩展表面；用添加内插物的方法以增加流体本身的扰流；将传热管的内外表面轧制成各种不同的表面形状，使管内外流体同时产生揣流并达到同时扩大管内外有效传热面积的目的，提高传热管的传热性能；将传热管表面制成多孔状，气泡核心的数量大幅增加，从而提高总热系数并可增加其抗污垢能力；改变管束支撑形式以获得良好的流动分布，充分利用传热面积等。
管壳式换热器种类分类有哪些
管壳式换热器种类之固定管板式换热器,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
管壳式换热器分类之浮头式换热器
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。
管壳式换热器种类分类之U形管式换热器
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,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部分存在空隙,流体很容易走短路,影响了传热效果。
【管壳式换热器标准制定历史】
管板是管壳式换热器重要的受力元件之一，管板的设计合理与否直接关系到换热器的制造成本的高低及综合性能的优劣。管板的强度计算作为管板设计的关键一环，一直是许多相关部门的研究，管板强度的计算方法也在不断地发展和完善。
1975年以来，美国的ASME VIII-I尝试给出适合各种管板类型的设计规范，在1983年板中给出U形管式换热器的简支和整体结构的管板计算方法，在1992年版中又加入了固定式换热器管板计算方法。法国压力容器规范CODAP于1986年出版的非规定附录里，给出了包括U形管式、浮头式、固定式换热器的管板计算方法。
多年来，主要工业都已有自己的管板设计计算公式或规定，如英国的BS 5500标准、美国的TEMA、日本工业标准JIS、捷克压力容器计算准则、管板计算公式及TEMA修正计算公式、前苏联的锅炉监察手册及联邦德国的AD规范等。
为促进承压设备在欧盟成员国内的自由贸易，2002年3月欧盟成员国正式表决通过了修改后的表尊EN13445，并于同年5月30日颁布了该标准版，并且要求，所有与此相抵触的欧盟成员国同类迟于2002年11月废弃。
EN13445适用于设计压力大于0.05MPa、材料为铁素体或奥氏体钢的非直接接触火焰压力容器，设计温度以钢材蠕变控制其许用应力强度的相应温度，但不适用于如移动式压力容器、失效后导致辐射影响的核设施上的压力容器、能产生110度以上过热水蒸汽的压力容器等承压设备。
对于管板的设计、EN13445中提出了两种方法，一种是传统方法，考虑内外压、几何尺寸等因素严格计算各种载荷状态引起的管板应力，并严格校核；另一种是分析方法，通过管板的分析，确定许用应力载荷。
1、卧室壳程凝聚膜的传热系数比垂直管或管外超出跨越数倍，不凝聚物不会在死角积聚，不易排出。
2、冷却水管便于清洗水垢。包管水管内的高流量，有利于降低结垢速度，提高水膜的传热系数。
3、卧式管式冷凝器使冷却水进口的低水位管道，使凝聚水在底层积聚，从而降低凝聚水的温度。在外冷凝系统中，进一步冷却冷凝水长短常主要的。如果冷凝系统温度较高，接触空气中的有机气体会有大量挥发。一般要求凝聚水入口温度在60℃以下。当然，你也可以此外加一个冷却器，但会增加成本。
（作者： 来源：）
