隨著人們對熱能認識的加深，需求越來越大，很多人在工作或者生活中常會聽到會見到這么一個東西——熱交換器。熱交換器是指將熱流體內(nèi)的熱能傳遞到冷流體的器具，以滿足規(guī)定的工藝要求的裝置，是對流傳熱及熱傳導(dǎo)的一種工業(yè)應(yīng)用。簡單來說也就是一種內(nèi)部接觸面較大又相對密封的一種容器。家用的熱交換器比較常見，咱們今天就說一下在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用比較廣泛的管式熱交換器。

基本概念

在管式換熱器內(nèi)進行換熱的兩種流體，一種在管內(nèi)流動，其行程稱為管程;一種在管外流動，其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。為提高管外流體給熱系數(shù)，通常在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)量的橫向折流檔板。折流檔板不僅可防止流體短路，增加流體速度，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯流通過管束，使湍動程度大為增加。常用的檔板有圓缺形和圓盤形兩種，前者應(yīng)用更為廣泛。

    流體在管內(nèi)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。為提高管內(nèi)流體的速度，可在兩端封頭內(nèi)設(shè)置適當隔板，將全部管子平均分隔成若干組。這樣，流體可每次只通過部分管子而往返管束多次，稱為多管程。同樣，為提高管外流速，可在殼體內(nèi)安裝縱向檔板使流體多次通過殼體空間，稱多殼程。在管式換熱器內(nèi)，由于管內(nèi)外流體溫度不同，殼體和管束的溫度也不同。

基本分類

固定管板式

固定管板式換熱器是將兩端管板直接與殼體焊接在一起。主要由外殼、管板、管束、封頭等主要部件組成。殼體中設(shè)置有管束，管束兩端采用焊接、脹接或脹焊并有的方法將管子固定在管板上，管板外周圍和封頭法蘭用螺栓緊固。固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、制造容易、管程清洗檢修方便，但殼程清洗困難，管束制造后有溫差應(yīng)力存在。當換熱管與殼體有較大溫差時，殼體上還應(yīng)設(shè)有膨脹節(jié)。

浮頭式

浮頭式換熱器一端管板固定在殼體與管箱之間，另一端管板可以在殼體內(nèi)自由移動，也就是殼體和管束熱膨脹可自由。故管束和殼體之間沒有溫差應(yīng)力。一般浮頭可拆卸，管束可以自由地抽出和裝入。浮頭式換熱器的這種結(jié)構(gòu)可以用在管束和殼體有較大溫差的工況。管束和殼體的清洗和檢修較為方便，但它的結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，對密封的要求也比較高。

“U”型管式

U形管式換熱器是將換熱管煒成U形，兩端固定在同一管板上。由于殼體和換熱管分開，換熱管束可以自由伸縮，不會由于介質(zhì)的溫差而產(chǎn)生溫差應(yīng)力。U形管換熱器只有一塊管板，沒有浮頭，結(jié)構(gòu)比較簡單。管束可以自由的抽出和裝入，方便清洗，具有浮頭式換熱器的優(yōu)點，但由于換熱管做成半徑不等的U形彎，最外層換熱管損壞后可以更換外，其它管子損壞只能堵管。同時，它與固定管板式換熱器相比，由于換熱管受彎曲半徑的限制它的管束中心部分存在空隙，流體很容易走短路，影響了傳熱效果。

以上就是工業(yè)中常用的管式熱交換器的分類與細分分類下的結(jié)構(gòu)原理圖，原理簡單而設(shè)計上又比較復(fù)雜，工藝、材質(zhì)要求也較高，目的就是為了提升熱交換器的換熱效率。然而管式熱交換器因為其特殊的管狀構(gòu)造，在使用過程中使用的流體肯定包含一些雜質(zhì)等，很難徹底清洗。這也就造成了企業(yè)對于資源、時間、人力的浪費，今后在清洗方面將是主要發(fā)展的方向。