管殼式換熱器(shell and tube heat exchanger)又稱列管式換熱器。是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。這種換熱器結(jié)構(gòu)簡單、造價低、流通截面較寬、易于清洗水垢；但傳熱系數(shù)低、占地面積大?？捎酶鞣N結(jié)構(gòu)材料（主要是金屬材料）制造，能在高溫、高壓下使用，是應(yīng)用廣的類型。 

管殼式換熱器有固定管板式汽-水換熱器、帶膨脹節(jié)管殼式汽-水換熱器、浮頭式汽-水換熱器、U形管殼式汽-水換熱器、波節(jié)型管殼式汽-水換熱器、分段式水-水換熱器等幾種類型。管殼式換熱器的主要控制參數(shù)為加熱面積、熱水流量、換熱量、熱媒參數(shù)等。

管殼式換熱器結(jié)構(gòu)：

管殼式換熱器由殼體、傳熱管束、管板、折流板（擋板）和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形，內(nèi)部裝有管束，管束兩端固定在管板上。進行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動，稱為管程流體；另一種在管外流動，稱為殼程流體。為提高管外流體的傳熱分系數(shù)，通常在殼體內(nèi)安裝若干擋板。擋板可提高殼程流體速度，迫使流體按規(guī)定路程多次橫向通過管束，增強流體湍流程度。換熱管在管板上可按等邊三角形或正方形排列。等邊三角形排列較緊湊，管外流體湍動程度高，傳熱分系數(shù)大；正方形排列則管外清洗方便，適用于易結(jié)垢的流體。

管殼式換熱器的主要控制參數(shù)為加熱面積、熱水流量、換熱量、熱媒參數(shù)等。

流體每通過管束一次稱為一個管程；每通過殼體一次稱為一個殼程。圖示為簡單的單殼程單管程換熱器，簡稱為1-1型換熱器。為提高管內(nèi)流體速度,可在兩端管箱內(nèi)設(shè)置隔板，將全部管子均分成若干組。這樣流體每次只通過部分管子，因而在管束中往返多次，這稱為多管程。同樣，為提高管外流速，也可在殼體內(nèi)安裝縱向擋板，迫使流體多次通過殼體空間，稱為多殼程。多管程與多殼程可配合應(yīng)用。

湖北宜化集團化工機械設(shè)備制造安裝有限公司提供一種連續(xù)螺旋折流板列管式換熱器，由多個螺旋板片組合成封閉流道連續(xù)型螺旋折流板換熱器，其有益效果在于螺旋折流板中心孔小，殼程換熱面積利用率更高，且加工工序簡單、精度高、速度快，適合工業(yè)化生產(chǎn)。公司解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是：一種連續(xù)螺旋折流板管殼式換熱器，包括連續(xù)螺旋折流板1、換熱管2、折流板固定組件3、殼體4、管板5、殼體接管6、管箱7、管箱接管8，其特征在于：1.螺旋面為直紋曲面；2.曲面各處法向等厚；3.直紋曲面螺旋折流板開孔前處處連續(xù)；4.螺旋折流板從旋轉(zhuǎn)中心到外徑連續(xù)，中間無斷開；5.無論螺旋折流板外直徑多么大，中心孔螺旋線都趨向于直線；6.折流板管孔在管板平面上的投影為正圓形，且靠近中軸線處的大傾斜角度位置也嚴格按尺寸開孔。

理論上單殼程管殼式換熱器均可采用連續(xù)螺旋折流板結(jié)構(gòu)，經(jīng)測算，螺旋折流板換熱器與相同規(guī)格的傳統(tǒng)弓形折流板換熱器對比，具有4大優(yōu)點：殼程傳熱效率提高20～50%，殼程阻力降降低了10～30%；殼程結(jié)垢速率平均降低50%以上；振動改善超過10%。

連續(xù)螺旋折流板1由多塊螺旋旋轉(zhuǎn)角度為90～360度螺旋板片拼接而成，拼接處可焊接連接，或用緊固件連接，或不連接。換熱管2的外徑大于等于10mm，小于等于57mm，螺旋折流板1通過折流板固定組件3固定。折流板固定組件3可以采用拉桿、定距管結(jié)構(gòu)，或采用型材定距機構(gòu)或型材與螺旋折流板焊接固定，或采用拉桿、定距管與型材相組合的結(jié)構(gòu)。連續(xù)螺旋折流板1的管孔對著管板5的投影為正圓，且投影圓直徑不大于換熱管2外徑加1mm。連續(xù)螺旋折流板1的內(nèi)孔直徑數(shù)值小于螺距數(shù)值的1/2。連續(xù)螺旋折流板1的內(nèi)孔可以作為換熱管2的管孔，或者設(shè)置實心管，或者設(shè)置空心管，或者留空。連續(xù)螺旋折流板1的外徑在100~2000mm之間，螺距在20~500mm之間，厚度在2～30mm之間。螺旋折流板1內(nèi)徑與外徑之間為一塊整板，且具有連續(xù)平滑的螺旋面。連續(xù)螺旋折流板1端面與管板5可貼合，或留下小于一個螺距的間隙，或在螺旋折流板1端面與管板5之間連接一塊擋板。

連續(xù)螺旋折流板換熱器的加工攻克了多個加工技術(shù)難題：1.螺旋基板的成型；2.管孔的加工，特別是靠近軸心處；3.管孔加工的定位控制；4.螺旋折流板整體的同心度。該技術(shù)成果的引進與轉(zhuǎn)化，將實現(xiàn)連續(xù)螺旋折流板換熱器產(chǎn)品的批量生產(chǎn)，從而推動換熱器智能制造，進而推動壓力容器智能制造，進一步提升宜化化機品牌形象，增強核心競爭力，促進企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

管殼式換熱器分類：

管殼式換熱器由于管內(nèi)外流體的溫度不同，因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩溫度相差很大，換熱器內(nèi)將產(chǎn)生很大熱應(yīng)力，導(dǎo)致管子彎曲、斷裂，或從管板上拉脫。因此，當管束與殼體溫度差超過50℃時，需采取適當補償措施，以消除或減少熱應(yīng)力。根據(jù)所采用的補償措施，管殼式換熱器可分為以下幾種主要類型：

①固定管板式換熱器管束兩端的管板與殼體聯(lián)成一體，結(jié)構(gòu)簡單,但只適用于冷熱流體溫度差不大,且殼程不需機械清洗時的換熱操作。當溫度差稍大而殼程壓力又不太高時，可在殼體上安裝有彈性的補償圈，以減小熱應(yīng)力。

②浮頭式換熱器管束一端的管板可自由浮動，消除了熱應(yīng)力;且整個管束可從殼體中抽出,便于機械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應(yīng)用較廣，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價較高。

③ U型管式換熱器 每根換熱管皆彎成U形，兩端分別固定在同一管板上下兩區(qū)，借助于管箱內(nèi)的隔板分成進出口兩室。此種換熱器消除了熱應(yīng)力，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡單，但管程不易清洗。

④渦流熱膜換熱器渦流熱膜換熱器采用新的渦流熱膜傳熱技術(shù)，通過改變流體運動狀態(tài)來增加傳熱效果，當介質(zhì)經(jīng)過渦流管表面時，強力沖刷管子表面，從而提高換熱效率。高可達10000W/m2℃。同時這種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結(jié)垢功能。其它類型的換熱器的流體通道為固定方向流形式，在換熱管表面形成繞流，對流換熱系數(shù)降低。

管殼式換熱器特點：

1.節(jié)能，該換熱器傳熱系數(shù)為6000-8000W/m2.0C。

2.全不銹鋼制作，使用壽命長，可達20年以上。

3.改層流為湍流，提高了換熱效率，降低了熱阻。

4.換熱速度快，耐高溫（400℃），耐高壓（2.5Mpa）。

5.結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，重量輕，安裝方便，節(jié)約土建投資。

6.設(shè)計靈活，規(guī)格齊全，實用針對性強，節(jié)約資金。

7.應(yīng)用條件廣泛，適用較大的壓力、溫度范圍和多種介質(zhì)熱交換。

8.維護費用低，易操作，清垢周期長，清洗方便。

9.采用納米熱膜技術(shù)，顯著增大傳熱系數(shù)。

10.應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，可廣泛用于熱電、廠礦、石油化工、城市集中供熱、食品醫(yī)藥、能源電子、機械輕工等領(lǐng)域。

11.傳熱管采用外表面軋制翅片的銅管,導(dǎo)熱系數(shù)高，換熱面積大。

12.導(dǎo)流板引導(dǎo)殼程流體在換熱器內(nèi)呈折線形連續(xù)流動，導(dǎo)流板間距可根據(jù)佳流速進行調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)堅固，能滿足大流量甚至超大流量、脈動頻率高的殼程流體換熱。

13.當殼程流體為油液時，適用于粘度低和較清潔的油液換熱。

管殼式換熱器選用要點：

1）、根據(jù)已知冷、熱流體的流量，初、終溫度及流體的比熱容決定所需的換熱面積。初步估計換熱面積，一般先假定傳熱系數(shù)，確定換熱器構(gòu)造，再校核傳熱系數(shù)K值。

2）、選用換熱器時應(yīng)注意壓力等級，使用溫度，接口的連接條件。在壓力降，安裝條件允許的前提下，管殼式換熱器以選用直徑小的加長型，有利于提高換熱量。

3）、換熱器的壓力降不宜過大，一般控制在0.01～0.05MPa之間；

4）、流速大小應(yīng)考慮流體黏度，黏度大的流速應(yīng)小于0.5～1.0m/s；一般流體管內(nèi)的流速宜取0.4～1.0m/s；易結(jié)垢的流體宜取0.8～1.2m/s。

5）、高溫水進入換熱器前宜設(shè)過濾器。

6）、熱交換站中熱交換器的單臺處理和配置臺數(shù)組合結(jié)果應(yīng)滿足熱交換站的總供熱負荷及調(diào)節(jié)的要求。在滿足用戶熱負荷調(diào)節(jié)要求的前提下，同一個供熱系數(shù)中的換熱器臺數(shù)不宜少于2臺，不宜多于5臺。

管殼式換熱器安裝要點：

1）、熱交換器應(yīng)以大工作壓力的1.5倍做水壓試驗，蒸汽部分應(yīng)不低于蒸汽供汽壓力加0.3MPa；熱水部分應(yīng)不低于0.4MPa。在試驗壓力下，保持10min壓力不降。

2）、管殼式換熱器前端應(yīng)留有抽卸管束的空間，即其封頭于墻壁或屋頂?shù)木嚯x不得小于換熱器的長度，設(shè)備運行操作通道凈寬不宜小于0.8m。

3）、各類閥門和儀表的安裝高度應(yīng)便于操作和觀察。

4）、加熱器上部附件（一般指安全閥）的高點至建筑結(jié)構(gòu)低點的垂直凈距應(yīng)滿足安裝檢測的要求，并不得小于0.2m。

管殼式換熱器執(zhí)行標準：

產(chǎn)品標準

《管殼式換熱器》GB151-2014

《導(dǎo)流型容積式水加熱器和半容積式水加熱器(U型管束)》CJ/T 163-2002

工程標準

《建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50242-2002

管殼式換熱器腐蝕分析：

管殼式換熱器的材料一般以碳鋼、不銹鋼和銅為主，其中碳鋼材質(zhì)的管板在作為冷卻器使用時，其管板與列管的焊縫經(jīng)常出現(xiàn)腐蝕泄漏，泄漏物進入冷卻水系統(tǒng)污染環(huán)境又造成物料浪費。

管殼式換熱器在制作時，管板與列管的焊接一般采用手工電弧焊，焊縫形狀存在不同程度的缺陷，如凹陷、氣孔、夾渣等，焊縫應(yīng)力的分布也不均勻。使用時管板部分一般與工業(yè)冷卻水接觸，而工業(yè)冷卻水中的雜質(zhì)、鹽類、氣體、微生物都會構(gòu)成對管板和焊縫的腐蝕，這就是我們常說的電化學(xué)腐蝕。研究表明，工業(yè)水無論是淡水還是海水，都會有各種離子和溶解的氧氣，其中氯離子和氧的濃度變化，對金屬的腐蝕形狀起重要作用。另外，金屬結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度也會影響腐蝕形態(tài)。因此，管板與列管焊縫的腐蝕以孔蝕和縫隙腐蝕為主。從外觀看，管板表面會有許多腐蝕產(chǎn)物和積沉物，分布著大小不等的凹坑。以海水為介質(zhì)時，還會產(chǎn)生電偶腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕就是介質(zhì)的腐蝕，換熱器管板接觸各種各樣的化學(xué)介質(zhì)，就會受到化學(xué)介質(zhì)的腐蝕。另外，換熱器管板還會與換熱管之間產(chǎn)生一定的雙金屬腐蝕。

影響因素

綜上所述，影響管殼式換熱器腐蝕的主要因素有：

（1）介質(zhì)成分和濃度：濃度的影響不一，例如在鹽酸中，一般濃度越大腐蝕越嚴重。碳鋼和不銹鋼在濃度為50%左右的硫酸中腐蝕嚴重，而當濃度增加到60%以上時，腐蝕反而急劇下降；

（2）雜質(zhì)：有害雜質(zhì)包括氯離子、硫離子、氰離子、氨離子等，這些雜質(zhì)在某些情況下會引起嚴重腐蝕

（3）溫度：腐蝕是一種化學(xué)反應(yīng)，溫度每提升 10℃，腐蝕速度約增加1~3倍，但也有例外；

（4）ph值：一般ph值越小，金屬的腐蝕越大；

（5）流速：多數(shù)情況下流速越大，腐蝕也越大。