管壳式换热器，又称列管式换热器，是一种广泛应用于工业领域的热交换设备。以下是关于管壳式换热器的详细介绍：

一、基本定义与结构

管壳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。它主要由壳体、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。

二、工作原理

管壳式换热器的工作原理基于热传导的基本原理。热源和冷却源分别通过外壳和管束中的管道流动，使得两种流体相互接触并在内部传递热能。热源的流体在管束中流动，从而在管壳内部升温；同时，冷却源的流体在外壳中流动，从管束的外部吸收热量，使其温度降低。这种设计使得热量从高温流体传递到低温流体，实现了热交换的目的。

三、主要类型与特点

管壳式换热器根据结构特点可分为多种类型，如固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器等。每种类型都有其优点和适用范围：

固定管板式换热器：

结构简单紧凑，能承受较高压力，造价低。

管程清洗方便，管子损坏时方便堵管或更换。

但不能抽芯进行机械清洗，维修成本较高。

适用于壳程侧介质清洁、不易结垢，且管程与壳程两侧温差不大或温差较大但壳侧压力不高的场合。

浮头式换热器：

可抽式管束设计，便于机械清洗，适用于易结垢及堵塞的工况。

一端可自由浮动，无需考虑温差应力，可用于大温差场合。

但结构复杂，造价高，设备笨重，材料消耗大。

浮头密封面在操作时易产生内漏。

适用于壳体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。

U形管式换热器：

以U形管尾部的自由浮动解决了温差应力的问题。

结构简单，价格便宜，承压能力强。

但受管弯曲半径的限制，布管较少；壳程流体易形成短路；坏一根U形管相当于坏两根管，报废率较高。

适用于高温、高压、高温差的场合，特别是管壳壁温差较大或壳程介质结垢需要清洗的工况。

五、应用领域

管壳式换热器广泛应用于化工、石油、电力、食品加工等领域。它可用于加热、冷却、蒸发、冷凝等多种工艺过程，如 预热、 冷却、锅炉给水加热、汽轮机冷凝、巴氏杀菌等。其结构紧凑、传热面积大、传热效率高，是工业领域中不可或缺的重要设备。

综上所述，管壳式换热器以其结构和广泛的应用领域在工业中发挥着重要作用。随着技术的不断进步和应用需求的不断增加，管壳式换热器的性能也将不断优化和提升。

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