壳管式列管换热器是一种通过管壁实现两种流体间接热交换的间壁式设备，广泛应用于化工、石油、医药、食品及电力等行业。

列管式换热器（又称管壳式换热器）壳管式列管换热器是一种通过管壁实现两种流体间接热交换的间壁式设备，广泛应用于化工、石油、医药、食品及电力等行业。以下从结构、工作原理、类型、应用领域及优缺点五个方面进行详细说明：

一、壳管式列管换热器结构组成

列管式换热器由五大核心部件构成：

1. 壳体：包裹管束和流体，承受压力，为热交换提供空间。

2. 管束：由多根平行管组成，一侧流体走管内（管程），另一侧流体走管外（壳程），管束表面积即为传热面积。

3. 管板：固定管束末端，分隔壳程与管程，同时密封壳体。

4. 折流板：安装在壳体内，引导壳程流体反复横掠管束，增强湍流，提高传热效率。

5. 封头：位于换热器两端，连接管道并控制流体进出，部分封头内设隔板实现多管程结构。

二、工作原理

列管式换热器通过热传导与对流传热的协同作用实现热量交换：

• 热传导：热量通过管壁从高温流体（如蒸汽、导热油）传递至低温流体（如冷却水、工艺气体）。

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• 对流传热：流体湍流强化换热效率，折流板引导壳程流体多次改变方向，形成螺旋流动，湍流强度提升40%，传热系数可达10000 W/(m²·℃)。

例如，在炼油厂中，高温炉气通过管程将热量传递给壳程的原油，使原油温度从50℃升至150℃，炉气温度降至200℃以下，实现余热高效回收。

三、类型及特点

根据温差补偿措施，列管式换热器可分为以下类型：

1. 固定管板式：

• 结构：两端管板与壳体连接成一体，结构简单，造价低廉。

• 适用场景：壳程流体较洁净且不易结垢，两流体温度差不大（一般不超过70℃）。

• 局限性：壳程不易检修和清洗，温差过大时可能产生热应力。

2. 浮头式：

• 结构：一端管板不与壳体固定连接（浮头），管束可自由伸缩。

• 优点：能补偿热膨胀，管束可从壳体中抽出，便于清洗和检修。

• 应用：石油化工、电力、造船等领域，特别适用于温差大、压力高的工况。

• 局限性：结构复杂，金属耗量多，造价较高。

3. U型管式：

• 结构：管束呈U型，一端固定，另一端自由。

• 优点：适用于高温高压条件，无小浮头泄漏问题。

• 应用：大型石化、合成氨、电站等行业，适合壳程介质易结垢或需要化学清洗的情况。

4. 填料函式：

• 结构：通过填料函密封管束与壳体，允许管束有一定的位移。

• 应用：某些特定化工流程和反应器的热交换段，适用于压力波动大或介质有腐蚀性的场合。

5. 釜式：

• 结构：壳体上部设置蒸发空间，管束可为固定管板式、浮动或U型管式。

• 优点：清洗方便，能承受高温高压。

• 应用：液-气式换热器（如液体沸腾汽化）、废热锅炉。

四、应用领域

列管式换热器凭借其高效、可靠的性能，广泛应用于以下行业：

1. 化工行业：用于反应器冷却、废热回收、蒸馏塔再沸器等。

2. 石油行业：用于原油加热、油品冷却、气体冷凝等。

3. 医药行业：用于药物合成、灭菌、浓缩等工艺。

4. 食品行业：用于牛奶巴氏杀菌、果汁浓缩、啤酒发酵等。

5. 电力行业：用于蒸汽冷凝、冷却水循环等。

五、优缺点分析