捷邦带您深入了解管壳式换热器结构
固定管板换热器的结构示意图
管箱结构
常见的管箱结构大致可以分为以下几类，如图所示。
A 型管箱可用于单管程和多管程，优点是便于清洗换热器的管程；缺点是管箱盖结构用材较多，当尺寸较大时，需要锻件，故建议A 型管箱宜用于DN≤900mm 的场合。
B 型管箱用于单管程和多管程，优点是结构简单，便于制造；缺点是检修和清洗管程的换热管内时，需将管箱上的接管法兰和设备法兰拆开，并取下整体管箱。
C 型管箱该管箱是多管程换热器的返回管箱。
D 型管箱该管箱用于单管程换热器的进出口管箱。
管箱平盖是管箱的重要组成部分，不同的平盖可以根据用途、材料耗费、方便清洁等方面进行选择。
管箱平盖的结构型式如图所示
a) 图1为整体结构的管箱盖，主要用于管箱为碳钢或低合金钢材料的场合。
b) 图2 为复合结构的管箱盖，用于管箱为不锈钢或耐蚀合金材料的场合。
c) 图3 是采用衬板塞焊的管箱盖，但不适用于真空状态的场合。
管板
根据管板与管箱、壳体的连接结构，管板可分为：
a) 延长部分兼作法兰的固定管板。
b) 不兼作法兰，且与壳程、管程筒体焊成一体的固定管板。
根据管板的使用功能（用途），管板分为：
a) 固定管板换热器的固定管板；
b) 浮头换热器的固定管板和浮动式管板；
c) U 形管式换热器的固定管板；
d) 双管板换热器的双管板；
e) 薄管板。
在固定管板换热器中，为避免壳体和换热管拉伸破坏，换热管失稳，换热管从管板上拉脱，因此，必须在壳体中间设一挠性补偿元件——膨胀节，以降低壳体与换热管的轴向载荷，且可降低热膨胀差所引起的管板应力，从而适当地减薄管板厚度。
膨胀节的形式较多，按截面的形状，有U 型、Ω形，S 型等，在固定管板式换热器中，采用最多也最普遍的是U 形波形膨胀节。
U 形膨胀节主要由波形管、直边段两部分组成，需要时还可能设内衬筒，加强环等，见图所示：
换热器用膨胀节也可分为单层和多层膨胀节
a) 对于固定管板换热器，在保证设计要求的承载能力，补偿呈刚度和疲劳寿命的前提下，应优先选用单层波形膨胀节。
b) 在下列情况子下，可选用多层波形膨胀节
1）须承受较高压力，且要求较大的位移补偿能力；
2）承受较高的疲劳寿命的要求；
采用多层波形膨胀节结构的特点如下：
1) 柔性好，补偿能力高；
2) 疲劳寿命比单层结构高（国外资料介绍是单层的6 倍）；
3) 结构紧凑，节省材料；
4) 在高压情况下，不会突然破裂，不易有危险性。
换热管是换热器的核心部分，不同的管径、形状、排列形式的换热管等都会影响换热器的效率。
换热管的推荐定尺长度为1.5，2.0，2.5，3.0，4.5，6.0，7.5，9.0，12.0m。
换热管的常用规格见下表
U 形换热管
U 形管弯管段的弯曲半径R（如下图所示）应不小于两倍的换热管外径，常用换热管的最小弯曲半径R min 按表2选取。
当U 形管内流速过高或有腐蚀时，应适当加厚弯管半径较小的U 形管的壁厚。
换热管标准的排列形式见图
a） 三角形排列
三角形排列（包括正三角形排列和转角三角形排列）是最为普遍的排列形式，特别是用在壳程介质较清洁，换热管外不需要清洗的固定管板换热器中。
b） 正方形排列
正方形排列一般多用于需对换热管外进行清洗的浮头换热器和U 形管换热器中。
c） 正三角形排列和转角正方形排列（见图a、d），在传热上称为错列，介质流动时可形成湍流，对传热有利。
而转角三角形和正方形排列（见图b、c）在传热上称为直列，介质流动时有一部分是层流，对传热有不利影响。
因此，对于无相变的换热器，因其传热与介质流动状态关系较大。故宜采用正三角形或转角正方形排列。对于有相变的冷凝器，因为传热与介质的流动关系较小，仅与管壁凝液流动方向的关系较大，一般可采用转角三角形和正方形排列。
常见的典型的壳程元件组成见下表
折流板
折流板的作用
a）增加壳程管间的介质流速，提高传热效果。
b）对换热管起支承作用。
c）调整折流板间距，对避免管束诱发振动有一定的作用。
折流板的形状
常用的折流板和支持板的形状有弓形和圆盘-圆环形两种。此外根据需要还有其它形式的折流板和支持板，如矩形孔圆板和矩形挡板等，见图所示：
a） 单弓形折流板（图 a）：是最常采用的一种形式，其形式简单，但压降较大。
1) 上下排列（水平切口）即指物料进口与弓形缺口是成垂直设置的，以造成介质的剧烈扰动来增大传热系数。
2) 左右排列（竖直缺口）是指物料进口与弓形缺口是成平行设置的。多用于卧式冷凝器或蒸发器，便于冷凝液和气体的流动。
3) 转角排列，一般用于换热管正方形排列，可使流体形成湍流，以提高传热效率。
b） 双弓形（图b）和三弓形折流板（图c）：适用于壳程流量较大的物流，或壳程流体为密度低的低压时，此时压降会有大的下降，而传热系数的下降要小得多；同时这种形式还有利于防止介质流动过程中诱发的振动。
c）圆盘—圆环形折流板（图d）：由圆盘和圆环交错排列，介质流动特征是与轴心对称。
d）矩形折流板（图e）：矩形折流板可横放，也可竖放，而横放一般用于壳程介质为气相时，竖放用于壳程介质为液相或有冷凝液的场合。这两种形式通常在大直径和大流量情况下采用。
折流板、支持板的固定一般采用拉杆或拉杆和定距管与管板固定。常用的固定结构有两种，即拉杆定距管结构和点焊结构，见图所示：
a） 拉杆定距管结构，用于换热管外径大于或等于 19mm 的管束。
b） 拉杆与折流板点焊结构，用于换热管外径小于或等于 14mm 的管束。
拉杆的连接尺寸按图所示和表4确定。
拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘。对于大直径的换热器，在布管区内或靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆。
在壳程内安装一平行于换热管轴线的矩形平板，即纵向隔板，将壳程一分为二，即双壳程，见图所示。这种结构可以提高壳程物料流速，改善传热效果，即提高传热系数，从经济角度，一台双壳程换热器比两台单管程换热器便宜。
以上主要介绍了管壳式换热器中固定管板式换热器的，因为换热的零部件结构很多都是通用的，以上这些零部件结构仅供参考。
