工業應用中*常見的傳熱設備類型是管殼式換熱器的各種配置。管殼式熱交換器適用于一定范圍的壓力和溫度條件，其堅固性足以應付腐蝕性甚至致命的流體。

　　殼管式熱交換器的設計允許通過管壁在兩個獨立的加壓室之間進行熱傳遞。該設計由一系列管組成，這些管的每一側都連接到稱為管板的平板上。管板也將交換器的管殼和管殼分開。管外部的擋板引導殼側流體在管之間來回流動，以促進熱量傳遞。過程流體可以流經外殼或管子一側，另一側通常充當服務側（通常是加熱或冷卻介質）。交換器的兩側也可以有過程流體。

　　對于大多數管殼式換熱器，針對特定過程設計換熱器的**步是熱設計。在給定工藝條件和傳熱要求的情況下，熱設計確定交換器的尺寸，形狀，管的數量和尺寸，擋板的數量和擋板的間距等。在此階段考慮的其他因素包括通過交換器的允許壓降，任何空間單元的約束，單元的潛在結垢以及所提出的設計所引起的任何由流動引起的振動。

　　在通過熱設計確定了交換器的尺寸之后，便進行了機械設計。該步驟確定所有零件的厚度以及溫度和壓力條件所需的焊接細節。

　　管殼式熱交換器有許多不同的配置。每種設計都有優缺點，這取決于諸如工藝和熱要求，可用空間，財務預算和清潔要求等因素。本文提供了幾種*廣泛使用的配置的信息，并簡要討論了規劃和選擇熱交換器配置時要考慮的一些問題。

　　管狀交換器制造商協會（簡稱TEMA）發布了一項標準，該標準建立了管殼式交換器的設計，制造，公差，安裝和維護。該標準和ASME規范是用于設計和制造交換器的主要標準，以及任何適用的客戶規范。TEMA標準還定義了交換器的類和主要配置樣式。

　　圖1顯示了來自TEMA標準的交換器組件的可用組合。名稱類型分別對前端，外殼和后端類型使用字母代碼。例如，一種常見的類型是BEM。它的兩端都有螺栓固定的閥帽，固定的管板和單程閥殼部分。另一個示例是AES型，它具有帶螺栓固定的前通道和可移動的蓋，具有單通道外殼和浮動的后管板。

　　圖1.來自TEMA標準的此表顯示了交換器組件的可用組合。名稱類型分別對前端，外殼和后端類型使用字母代碼。

　　直管固定管板式熱交換器

　　直管，固定管板式換熱器類型是*常見且通常*便宜的設計。這些熱交換器配置的示例包括BEM，AEL和NEN。

　　這些設計的一個缺點是管束部分不可拆卸。因此，殼側不容易清洗。如果殼側流體引起頻繁的結垢或沉積物堆積，則可能是一個問題。另一個缺點是管板是固定的，由于管和殼體之間的熱膨脹差異，會在單元中產生應力。有時需要使用伸縮縫來減輕這種壓力，但是增加伸縮縫會增加總成本。

　　當需要頻繁清潔管子側面時，與BEM型相比，NEN型交換器更為可取。這是因為在NEN換熱器中，可以通過拆下端蓋來接近管端進行清潔，而不必斷開與入口和出口噴嘴的任何管道連接。

　　決定熱交換器配置時要考慮的因素

　　·捆綁包是否需要拆卸才能進行定期清潔？

　　·管子是否需要直管才能進行常規清潔，或者管子是否可以彎曲成U型？

　　·是否需要在不拆卸任何入口/出口管道的情況下進入管端？

　　·管殼和管子側面的工作溫度有很大差異嗎？

　　·設備是水平的還是垂直的？

　　·可用于交換器的預算是多少？

　　可移動U型管束類型

　　這些類型的熱交換器的常見示例是BEU，BKU和AEU。由于束是可移動的，因此與固定式交換器相比，殼側可以更徹底地清潔。U型管配置的另一個好處是，這些管可以隨溫度差異自由伸縮，而不會在殼體中造成應力。這些管甚至可以以不同的速率分別膨脹，而不會產生任何有害影響。這些設計**不需要伸縮縫。如果需要，可以相對容易地更換捆。

　　選擇這種類型的熱交換器的一個潛在的缺點是，可能難以清潔管的內部，特別是在彎曲部分。不建議使用直徑超過36英寸的可拆卸管束，因為這些管束很重，難以拆卸和安裝。

　　可移動捆綁，浮動管板類型

　　后端頭P，S，T和W型管殼式換熱器裝有浮動式后管板。盡管每種類型提供的設計略有不同，但任何浮動管板設計通常比可移動U型管或直管固定管板設計的成本更高。

　　但是，可拆裝的，浮動的管板設計具有優勢。由于它們包括可移動的捆，因此清潔和維護更加容易。管束沒有難以清潔的U形彎頭，可以根據需要接近管束的殼側。捆綁包更換也更容易。另外，像U型管束一樣，這些類型允許管束基于熱差而自由膨脹，并且不會在交換器的其他部分引起應力。

　　P型和W型交換器的缺點是它們需要填料密封。這會導致可靠性問題，因為這些密封件不如墊圈型密封件堅固。S和T型包括隱藏的內部墊圈，可能難以更改。

　　雙管板類型

　　任何熱交換器的常見故障點之一是管對管板連接處的泄漏。該接頭的故障可能導致殼體側的流體泄漏到管側，反之亦然。在必須避免交叉污染（出于工藝或安全原因）的應用中，可以使用雙管板設計。

　　雙管板設計增加了輔助管板和密封件，以進一步分隔交換器的外殼和管側。管到管板接頭處的任何泄漏在到達另一側之前都包含在第二室中。由于管板是交換器中*昂貴的組件之一，因此該選項可能會大大增加單價。

　　伸縮縫注意事項

　　在具有固定管板設計的熱交換器中，不同的熱膨脹會在管，管板或殼體中引起過大的應力。通常，當殼管側和管壁的工作溫度相差很大時，就是這種情況。因此，對于設計人員而言，重要的是要了解任何預期工作情況下每一側流體的預期工作溫度（包括啟動，關閉或清潔操作期間的溫度）。

　　伸縮縫的兩種主要類型是法蘭通氣和波紋管。法蘭和通氣式為厚壁膨脹節設計。盡管它允許較少的膨脹，但它比波紋管類型耐用得多，并且不太可能泄漏。法蘭和煙道接頭可以串聯連接，以減輕額外的熱應力并允許更大的膨脹。

　　當管和殼體之間的膨脹量較大時，需要波紋管型接頭。這是一種薄壁設計，具有多個卷積以允許擴展。由于壁薄，任何輕微的機械損壞都可能導致泄漏，維修費用很高。因此，波紋管型接頭通常配有防護罩。

　　總之，盡管管殼式換熱器具有各種尺寸，形狀和配置，但幾乎可以滿足任何傳熱要求，都可以生產出具有成本效益的設計。盡管這些是*常見的管殼式換熱器類型，但也存在其他類型。通過仔細考慮換熱器的要求和約束，可以做出明智的決定來**或購買任何換熱器。

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