管壳式换热器(shell tube heat exchanger)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。这种专业换热管换热器结构较简单,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,是目前应用zui广的类型。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。换热管换热器设备壳体多为圆筒形,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。
列管式冷凝器中的专业换热管换热器材质是低肋翅片紫铜管,并采用横向折流板,纵向紊流板结构及机械胀管等制造工艺。在实际使用过程中,要冷却换热管换热器相同流量和初始温度液压油,采用规格相同的两台列管式冷凝器,并且还要有各自的水路,相同流量和入口温度的冷却水。这两台既可以并联使用,也可以串联使用。
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zui简单的单壳程单管程换热管换热器,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,为提高换热管换热器设备管外流速,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。
管壳式换热器由于其专业换热管换热器结构简单、易清洗维修和造价低等优点,被广泛作为精馏塔的冷凝器、再沸器和换热器使用。但因其换热管换热器设备为普通的无缝钢管(光滑直管),并胀焊于两端的管板上,这种结构应用于高沸点、高凝固点特殊物系的分离提纯存在着一些问题,尤其是在冷凝水水质不好的场合。
在合理设计之时,应根据专业换热管换热器内部流体性质,从有利于传热,减少设备腐蚀,减少压力降和便于清洗选定。在确定管壳式换热器设计时应考虑以下因素:1.有毒性的介质走管程,泄露的机会较少。2.如果两种介质传热系数相差较大时,宜将膜传热系数高的介质走换热管换热器设备壳程。3.管壳式换热器有常压和高压,对于压力高的介质应走管程,以免壳体受压而增加厚度,多耗钢材,造价增大。其中氟塑料材质的管壳式换热器是属于低温低压设备。