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管壳式换热器的形式和整体结构
1、换热器分类换热器是传热设备的总称，用于将高温流体的热量传递到低温流体，广泛应用于石油、[wiki]化工[/wiki]、电力、食品等工业部门，并占有相当重要的地位。换热器的分类方法很多，方法也不一样。
(1)换热器可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器等。
(2)根据其传热方式和作用原理，可分为混合式换热器、蓄热式换热器、间壁式换热器等。其中间壁式换热器为工业应用最为广泛的一种换热器。可分为管式换热器、板式换热器、扩展表面换热器等。其中，管壳式换热器应用最广泛，通过换热管的管壁传热。它是目前应用最广泛的换热器，具有结构简单、制造简单、材料范围广、可靠性高等优点。(重点介绍管壳式换热器后，简要介绍其他类型的换热器:混合式、蓄热式、板式、管翅式、套管式、螺旋管式等。
二、管壳式换热器的整体结构
1.管壳式换热器的主要部件:外壳、前后管箱、管板、管束、折流板或支撑板 管、法兰、(包括管法兰与容器法兰)支座及附件等组成。
2.管壳式换热器的整体结构 一般由前端管箱、外壳和后端结构组成。
(1)前端管箱-指有管程入口的管箱。
(2)后端结构——是指与前端管箱对应的另一个管箱结构。
（3）外壳-是指由钢管或金属板焊接在前端管箱和后端结构之间的气缸。换热管放置在外壳周围的空间中，两端与管板相连，管板与外壳和管箱相连。换热器分为外壳范围和管程两部分。
三、管程与壳程 分离的目的：提高流量以提高传热系数，但程数不应过多。管程-换热器中的换热管和与换热管相连的空间称为管程。壳程-换热器中的换热管和与之相连的空间称为壳程。
4.管程数和壳程数管程数——指热交换管中介质沿热交换管长度方向往返的次数。一般为偶数，主要有1、2、4、6、8、10、12等。壳程数——指壳程中介质沿壳体轴向往返的次数。一般为单壳程，最多为双壳程。(说明多折流板不代表多壳程，强调轴向往返次数)几点说明:
1.并非所有管壳式换热器都有后端管箱。如果U型管式换热器没有后端 管箱。
2.后管箱内多管程换热器无物料进出口。
3.管壳式换热器支座-鞍式支座，垂直耳座(也可用于其他类型，但一般不用)。
4.介绍管箱详细结构第四章。
三、管壳式换热器的形式 管壳式换热器可分为固定管板式换热器、浮头式换热器、U管式换热器、填料函式换热器、釜式重沸器等。
1.固定管板式换热器由管箱、管板、换热管、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管等组成。结构特点：管板与壳体焊接连接。管板两端固定，可为单管程或多管箱， 管束不可拆卸，管板可延长兼作法兰。优点：结构简单，制造方便，壳体内径最小，管程分程方便。缺点：壳体范围不能机械清洗，壳体范围检查困难，壳体与管道之间无温差补偿元件会产生较大的温差应力，即膨胀节或波纹管等补偿元件需要降低温差应力。
2、浮头式换热器组成：管箱、管板、换热管、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管、钩圈、浮头盖等。结构特点：一端管板与壳体固定，另一端管板（浮动管板）与壳体无约束，可在壳体内自由浮动。管道面积小于固定管板式换热器，管板不能作为法兰，一般有管束滑道。优点：无温差应力，浮头可拆卸，管束易于拔出或插入，便于维护和清洗。缺点：结构复杂，操作时难以检查浮头盖的密封情况。
3、U管式换热器由管箱、管板组成U换热管、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管等。结构特点：只有一个管板和一个管箱，壳体与换热管不相连，管束可从壳体中抽出或插入。只有多管程，管板不能作为法兰，一般有管束滑道。总重量轻于固定管板式换热器。优点：结构简单，成本低，无温差应力，外管清洗方便。缺点：由于管道呈U形，管道内清洗困难，管束内换热管更换困难，管束固有频率低，易引起振动。
4.填料函换热器由管箱、管板、管束、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管、填料函等组成。结构特点：一侧管箱可滑动，壳体与滑动管箱之间用填料密封。管束可抽出，管板不兼作法兰。优点:填料函结构比浮头简单，维护清洗方便；无温差应力(具有浮头换热器的优点，消除了固定管板换热器的缺点)。缺点：密封性能差，不适用于挥发性、易燃性、易爆性和有毒介质。(简要介绍滑动管板式换热器，即填料函式换热器的变形。将填料函式换热器中的滑动管箱改进为滑动管板，管箱部分固定。双管板结构简要介绍。)
5.釜式重沸器 固定管板式换热器、浮头式换热器U管式换热器外壳的变形主要是为了增加外壳空间，并在结构上留下一定的蒸发空间。类似于当前的体积式换热器。（体积式换热器外壳介质一般为水，用于加热。
四、管壳式换热器型号表示方法
1.管壳式换热器型号的组成: X——前端管箱形式代码(如表1-1所示) Y——壳体形式代码(如表1-1所示) Z——后端结构形式代码(如表1-1所示) DN——换热器的公称直径(mm)，卷筒为内径，钢筒为钢管外径，釜式重沸器，分子为管箱内径，分母为壳体内径。 Ps、Pt——管程和壳程设计的压力分别表示(MPa)，当管程壳程压力相等时，只写Pt。 A——公称换热面积(m2)是以换热管外径为基准，扣除伸入管板的换热管长度后计算的管束外表面积。一般不包括弯管段的面积。 LN——换热器的公称长度(m)，换热管为直管时，取直管长度为公称长度；取U管时，取U管直管段长度为换热器公称长度。 d——换热管的外径(mm)。(强调d不是换热管的公称直径) B——当换热管为Al、Cu、Ti分别记录管时Al、Cu、Ti；换热管为钢管时，不标记。 NT、NS——管程数和壳程数分别标记在单壳程中NT即可。 C——对制换热管，I级管束时为I，II级管束时为II。I级管束是指采用高级冷拨管的管束；II级管束是指采用普通冷拨管的管束。
管壳式换热器的选择
一、选型时要考虑的因素换热器的选型，就是根据换热器的结构特点、使用条件、投资与运行费用等综合因素来选择一种相对合理的换热器形式。在选型前，必须熟悉各种换热器的结构特点、工作特性，根据具体条件做出方案，比较各方案做出最优的选择。
1.选择时要考虑的因素有:材料、介质、压力、温差、压降、结垢、维护清洗方法等。
2.安全因素是换热器选择中最重要的因素。它包括足够的强度、刚度、可靠的结构、满足密封要求的材料和介质。（例温差应力、密封等）
3.能够满足工艺要求——有足够的传热面积，良好的介质有利于传热流动，经济合理。(例如，U形管、管、壳程的清洗、分离、介质粘度对流动的影响、可拆卸结构等。 4.有利于制造、安装和维护——制造简单，运行性能好，运行成本低。二、选型一般原理温差小，壳程介质结垢不严重，壳程可采用化学清洗时，选用固定管板式换热器。当温差较大时，可选用浮头式换热器U管式换热器、填料函式换热器和滑动管板式换热器。机械清洗壳程时，可选用管束可抽出的结构。U形管式换热器可用于高温高压。壳体介质易燃、易爆、有毒或挥发，使用压力和温度高时，不宜使用填料函式换热器。双管板结构的换热器可用于管程介质和壳程介质不允许混合。
壳式换热器的设计内容
管壳式换热器的设计包括以下五个方面，相互交叉，不断调整。
1、结构设计：根据设计任务选择换热器的形式，初步确定结构尺寸（如管径、长度、气缸外径等）
二、热计算：计算所需的传热面积， 调整尺寸使结构设计的传热面积大致等于计算的传热面积。
3、流体阻力计算：计算阻力降低，确保阻力降低在允许范围内（压力通常根据整个过程确定）
4、强度、刚度和稳定性设计：壳体直径的确定和壳体壁厚的计算。换热器密封件的选择和厚度计算。管板强度计算和尺寸确定（包括温差应力计算）管道拉力和脱力计算。支架计算（包括水平和垂直支架计算）开口加固计算等。
5、绘图：根据计算结果确定各部件的结构和一些标准部件的选择（如容器法兰、折叠板和支撑板、拉杆和定距管等），然后绘制结构设计图和施工图。
以下是钢管壳式换热器的最新标准：
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