管壳式换热器是在供暖方面一个重要应用,汽水换热器换热需要两种物质进行交换才能完成换热,汽水换热器就是将A物质蒸汽里的热量交换到B物质水里,使水的温度升高的设备。
比如,现在的城市集中供热,无论是中央空调、水暖、地暖等等供暖方式都需要有热水作为热源,而锅炉出来的热水热量高,流量小,因为升温慢,所以无法用于城市的供暖问题。电厂等工矿企业又有大量的蒸汽需要排除,这样汽水换热器应运而生。
将A介质蒸汽和B介质水都接到换热器上,通过换热器,水瞬间变为可以供暖的热水。一般温度在60度左右,蒸汽变为汽水混合物。这样热水通过管道送往千家万户。
管壳式换热器又称列管式换热器。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,是目前应用最广的类型。
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。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。挡板可提高壳程流体速度,迫使流体按规定路程多次横向通过管束,增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑,管外流体湍动程度高,传热分系数大;正方形排列则管外清洗方便,适用于易结垢的流体。
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。图示为最简单的单壳程单管程换热器,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。
在石化和化工制药设备的换热器系统中管壳式换热器以其结构坚固、可靠性高、适应性强等优点在化工生产和使用中一直占主导地位,被广泛使用在精馏塔的塔顶冷凝器、冷却器和塔底再沸器等。在管壳式换热器的设计和使用中,积极考虑强化传热的新技术、新工艺,以提高能源利用率、减少金属材料的消耗,对推进石油化工制药行业的节能减排工作有着重要意义。