工业应用中*常见的传热设备类型是管壳式换热器的各种配置。管壳式热交换器适用于一定范围的压力和温度条件，其坚固性足以应付腐蚀性甚至致命的流体。

　　壳管式热交换器的设计允许通过管壁在两个独立的加压室之间进行热传递。该设计由一系列管组成，这些管的每一侧都连接到称为管板的平板上。管板也将交换器的管壳和管壳分开。管外部的挡板引导壳侧流体在管之间来回流动，以促进热量传递。过程流体可以流经外壳或管子一侧，另一侧通常充当服务侧（通常是加热或冷却介质）。交换器的两侧也可以有过程流体。

　　对于大多数管壳式换热器，针对特定过程设计换热器的**步是热设计。在给定工艺条件和传热要求的情况下，热设计确定交换器的尺寸，形状，管的数量和尺寸，挡板的数量和挡板的间距等。在此阶段考虑的其他因素包括通过交换器的允许压降，任何空间单元的约束，单元的潜在结垢以及所提出的设计所引起的任何由流动引起的振动。

　　在通过热设计确定了交换器的尺寸之后，便进行了机械设计。该步骤确定所有零件的厚度以及温度和压力条件所需的焊接细节。

　　管壳式热交换器有许多不同的配置。每种设计都有优缺点，这取决于诸如工艺和热要求，可用空间，财务预算和清洁要求等因素。本文提供了几种*广泛使用的配置的信息，并简要讨论了规划和选择热交换器配置时要考虑的一些问题。

　　管状交换器制造商协会（简称TEMA）发布了一项标准，该标准建立了管壳式交换器的设计，制造，公差，安装和维护。该标准和ASME规范是用于设计和制造交换器的主要标准，以及任何适用的客户规范。TEMA标准还定义了交换器的类和主要配置样式。

　　图1显示了来自TEMA标准的交换器组件的可用组合。名称类型分别对前端，外壳和后端类型使用字母代码。例如，一种常见的类型是BEM。它的两端都有螺栓固定的阀帽，固定的管板和单程阀壳部分。另一个示例是AES型，它具有带螺栓固定的前通道和可移动的盖，具有单通道外壳和浮动的后管板。

　　图1.来自TEMA标准的此表显示了交换器组件的可用组合。名称类型分别对前端，外壳和后端类型使用字母代码。

　　直管固定管板式热交换器

　　直管，固定管板式换热器类型是*常见且通常*便宜的设计。这些热交换器配置的示例包括BEM，AEL和NEN。

　　这些设计的一个缺点是管束部分不可拆卸。因此，壳侧不容易清洗。如果壳侧流体引起频繁的结垢或沉积物堆积，则可能是一个问题。另一个缺点是管板是固定的，由于管和壳体之间的热膨胀差异，会在单元中产生应力。有时需要使用伸缩缝来减轻这种压力，但是增加伸缩缝会增加总成本。

　　当需要频繁清洁管子侧面时，与BEM型相比，NEN型交换器更为可取。这是因为在NEN换热器中，可以通过拆下端盖来接近管端进行清洁，而不必断开与入口和出口喷嘴的任何管道连接。

　　决定热交换器配置时要考虑的因素

　　·捆绑包是否需要拆卸才能进行定期清洁？

　　·管子是否需要直管才能进行常规清洁，或者管子是否可以弯曲成U型？

　　·是否需要在不拆卸任何入口/出口管道的情况下进入管端？

　　·管壳和管子侧面的工作温度有很大差异吗？

　　·设备是水平的还是垂直的？

　　·可用于交换器的预算是多少？

　　可移动U型管束类型

　　这些类型的热交换器的常见示例是BEU，BKU和AEU。由于束是可移动的，因此与固定式交换器相比，壳侧可以更彻底地清洁。U型管配置的另一个好处是，这些管可以随温度差异自由伸缩，而不会在壳体中造成应力。这些管甚至可以以不同的速率分别膨胀，而不会产生任何有害影响。这些设计**不需要伸缩缝。如果需要，可以相对容易地更换捆。

　　选择这种类型的热交换器的一个潜在的缺点是，可能难以清洁管的内部，特别是在弯曲部分。不建议使用直径超过36英寸的可拆卸管束，因为这些管束很重，难以拆卸和安装。

　　可移动捆绑，浮动管板类型

　　后端头P，S，T和W型管壳式换热器装有浮动式后管板。尽管每种类型提供的设计略有不同，但任何浮动管板设计通常比可移动U型管或直管固定管板设计的成本更高。

　　但是，可拆装的，浮动的管板设计具有优势。由于它们包括可移动的捆，因此清洁和维护更加容易。管束没有难以清洁的U形弯头，可以根据需要接近管束的壳侧。捆绑包更换也更容易。另外，像U型管束一样，这些类型允许管束基于热差而自由膨胀，并且不会在交换器的其他部分引起应力。

　　P型和W型交换器的缺点是它们需要填料密封。这会导致可靠性问题，因为这些密封件不如垫圈型密封件坚固。S和T型包括隐藏的内部垫圈，可能难以更改。

　　双管板类型

　　任何热交换器的常见故障点之一是管对管板连接处的泄漏。该接头的故障可能导致壳体侧的流体泄漏到管侧，反之亦然。在必须避免交叉污染（出于工艺或安全原因）的应用中，可以使用双管板设计。

　　双管板设计增加了辅助管板和密封件，以进一步分隔交换器的外壳和管侧。管到管板接头处的任何泄漏在到达另一侧之前都包含在第二室中。由于管板是交换器中*昂贵的组件之一，因此该选项可能会大大增加单价。

　　伸缩缝注意事项

　　在具有固定管板设计的热交换器中，不同的热膨胀会在管，管板或壳体中引起过大的应力。通常，当壳管侧和管壁的工作温度相差很大时，就是这种情况。因此，对于设计人员而言，重要的是要了解任何预期工作情况下每一侧流体的预期工作温度（包括启动，关闭或清洁操作期间的温度）。

　　伸缩缝的两种主要类型是法兰通气和波纹管。法兰和通气式为厚壁膨胀节设计。尽管它允许较少的膨胀，但它比波纹管类型耐用得多，并且不太可能泄漏。法兰和烟道接头可以串联连接，以减轻额外的热应力并允许更大的膨胀。

　　当管和壳体之间的膨胀量较大时，需要波纹管型接头。这是一种薄壁设计，具有多个卷积以允许扩展。由于壁薄，任何轻微的机械损坏都可能导致泄漏，维修费用很高。因此，波纹管型接头通常配有防护罩。

　　总之，尽管管壳式换热器具有各种尺寸，形状和配置，但几乎可以满足任何传热要求，都可以生产出具有成本效益的设计。尽管这些是*常见的管壳式换热器类型，但也存在其他类型。通过仔细考虑换热器的要求和约束，可以做出明智的决定来**或购买任何换热器。

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