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摘 要：本文介绍了管壳式换热器的工作原理和结构形式，详细介绍了管壳式换热器3种应用比较普遍的类型。并对管壳式换热器常见问题和检修方法做了介绍。
关键词：管壳式换热器；工作原理；分类；构造；检修
在化工生产中，换热器是用来实现物料之间能量传递过程的传热设备，管壳式换热器作为一种传统的换热设备，因其结构简单，处理能力大、选材范围广，适应性强，易于制造且成本较低，易清洗，在高温高压下也能适用等诸多的优点，仍在换热器中占主导地位。
1.管壳式换热器工作原理和结构图
管壳式换热器是由一个壳体和包含许多管子的管束所构成，冷、热流体之间通过管壁进行换热的换热器。其换热管内构成的流体通道称为管程，换热管外构成的流体通道称为壳程。管程和壳程分别通过两不同温度的流体时，温度较高的流体通过换热管壁将热量传递给温度较低的流体，温度较高的流体被冷却，温度较低的流体被加热，进而实现两流体换热工艺目的。
2.管壳式换热器分类
管壳式换热器按结构特点分为固定管板式换热器、浮头式换热器、U型管式换热器、双重管式换热器、填函式换热器和双管板换热器等。前 3种应用比较普遍。因此我们对前三种换热器进行简单的介绍。
2.1 固定管板式换热器
固定管板式换热器由管箱、壳体、管板、管子等零部件组成，其结构较紧凑，排管较多，在相同直径下面积较大，制造较简单。
固定管板式换热器的结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在一起，管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。这种换热器管程可以用隔板分成任何程数。
2.2 浮头式换热器
浮头式换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。管子受热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。
2.3 U型管式换热器
因其换热管成U形而得名。U 形管式换热器仅有一个管板，管子两端均固定于同一管板上。
U型换热器的特点是管束可以自由伸缩，不会因管壳之间的温差而产生热应力，热补偿性能好；管程为双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好；承压能力强；管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。但管内清洗不便，管束中间部分的管子难以更换，又因最内层管子弯曲半径不能太小，在管板中心部分布管不紧凑，所以管子数不能太多，且管束中心部分存在间隙，使壳程流体易于短路而影响壳程换热。
3.管壳式换热器常见问题与维护检修
正因为换热器是化工生产中应用最普遍的单元设备，几乎每套设备中都会出现，因此其数量之大是不言而喻的，随之而来的检修工作量也就非常重。但是管壳式换热器的检修相对比较简单，主要是根据运行中出现的问题，进行针对性的检修和修复。
管壳式换热器在使用过程中常见问题和检修方法如下：
（1）换热器管子泄漏是管壳式换热器最常见的故障之一，泄漏一般采用堵管的方法。首先坼开换热器的封头，采用充水、充气或用液氨渗透的方法检查泄漏的管子部位，再加工管子堵头，一般加工成有锥度的楔状堵头，有的是堵后焊接，根据管子在管板上布置的形式，堵后不应焊接，因为焊接时，管子局部受热就容易使周围的管子和管板处也同时受热，从而对管子有一种拉脱的作用，造成周围的列管也松动，在运行中很可能产生泄漏。现在采用的是用手枪式射堵头工具，一次最大可产生10MPa的压力，把堵头打到泄漏的管子上，待有机会可把堵头拿下时才更换新的管子。所以，堵管时，一定要选好材质，原则上堵头应和管子的材质相同，以防产生电化学反应。
（2）换热器的防腐蚀维护工作做的不好就会导致腐蚀泄漏，因此要做好防腐蚀工作。防腐蚀主要针对换热器的管子，做法是配制好防腐蚀的液体，让换热管粘取部份使之在管壁上形成很薄的防护膜，起到防腐蚀的作用。实践证明，这种措施，可延长换热器2倍的使用寿命，在化工行业中被广泛的使用。
（3）换热器的清洗也是常见检修维护项目之一，换热器在循环水系统中，由于所处的位置不同，虽然在设计时考虑了系统的各种阻力，可能因为水量的随时调节不及时，造成标高位置较高，管子末端的换热器超温结垢，必须进行清洗，清洗前首先取垢分析，找出结垢原因，合理的在循环水中加药稳定水质。过去常采用的化学清洗的办法，现场需要重新配管，比较花时间。现大多数采用高压水冲洗的办法，对不同的换热器采用不同的旋转水枪头，可心是刚性的也可是挠性的，压力从10MPa到200MPa自由调节。高压水冲洗换热器效果最好。
（4）对于固定管板式换热器，堵管多了影响传热面积，必须进行换管，首先利用拔管专用工具将泄漏的管子拔出。需要说明的是拔管专用工具有各种不同的形型式，如液压推进式、螺纹拉力式。在检修中不管用什么型式的拔管器，但必须保证管板的完整，不能破坏管板上的胀管槽和周围的换热管。管子拔出后，对管板孔、折流板孔进行清理，测量管板孔和折流板的中心线是否偏斜，再进行穿管，并用丙酮、酒精清理好管板的胀焊部位，换管后的焊接一定用氩弧焊，保证管板的不变形。管板上管孔直径的允许偏差要在规定的范围内。
参考文献：
[1]张莉伯.新型高效换热技术简介.设备管理与维修，1996.19-21
[2]马小明.管壳式换热器.中国石化出版社出版，2010.1-01
关键词：管壳式换热器；工作原理；分类；构造；检修
在化工生产中，换热器是用来实现物料之间能量传递过程的传热设备，管壳式换热器作为一种传统的换热设备，因其结构简单，处理能力大、选材范围广，适应性强，易于制造且成本较低，易清洗，在高温高压下也能适用等诸多的优点，仍在换热器中占主导地位。
1.管壳式换热器工作原理和结构图
管壳式换热器是由一个壳体和包含许多管子的管束所构成，冷、热流体之间通过管壁进行换热的换热器。其换热管内构成的流体通道称为管程，换热管外构成的流体通道称为壳程。管程和壳程分别通过两不同温度的流体时，温度较高的流体通过换热管壁将热量传递给温度较低的流体，温度较高的流体被冷却，温度较低的流体被加热，进而实现两流体换热工艺目的。
2.管壳式换热器分类
管壳式换热器按结构特点分为固定管板式换热器、浮头式换热器、U型管式换热器、双重管式换热器、填函式换热器和双管板换热器等。前 3种应用比较普遍。因此我们对前三种换热器进行简单的介绍。
2.1 固定管板式换热器
固定管板式换热器由管箱、壳体、管板、管子等零部件组成，其结构较紧凑，排管较多，在相同直径下面积较大，制造较简单。
固定管板式换热器的结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在一起，管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。这种换热器管程可以用隔板分成任何程数。
2.2 浮头式换热器
浮头式换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。管子受热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。
2.3 U型管式换热器
因其换热管成U形而得名。U 形管式换热器仅有一个管板，管子两端均固定于同一管板上。
U型换热器的特点是管束可以自由伸缩，不会因管壳之间的温差而产生热应力，热补偿性能好；管程为双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好；承压能力强；管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。但管内清洗不便，管束中间部分的管子难以更换，又因最内层管子弯曲半径不能太小，在管板中心部分布管不紧凑，所以管子数不能太多，且管束中心部分存在间隙，使壳程流体易于短路而影响壳程换热。
3.管壳式换热器常见问题与维护检修
正因为换热器是化工生产中应用最普遍的单元设备，几乎每套设备中都会出现，因此其数量之大是不言而喻的，随之而来的检修工作量也就非常重。但是管壳式换热器的检修相对比较简单，主要是根据运行中出现的问题，进行针对性的检修和修复。
管壳式换热器在使用过程中常见问题和检修方法如下：
（1）换热器管子泄漏是管壳式换热器最常见的故障之一，泄漏一般采用堵管的方法。首先坼开换热器的封头，采用充水、充气或用液氨渗透的方法检查泄漏的管子部位，再加工管子堵头，一般加工成有锥度的楔状堵头，有的是堵后焊接，根据管子在管板上布置的形式，堵后不应焊接，因为焊接时，管子局部受热就容易使周围的管子和管板处也同时受热，从而对管子有一种拉脱的作用，造成周围的列管也松动，在运行中很可能产生泄漏。现在采用的是用手枪式射堵头工具，一次最大可产生10MPa的压力，把堵头打到泄漏的管子上，待有机会可把堵头拿下时才更换新的管子。所以，堵管时，一定要选好材质，原则上堵头应和管子的材质相同，以防产生电化学反应。
（2）换热器的防腐蚀维护工作做的不好就会导致腐蚀泄漏，因此要做好防腐蚀工作。防腐蚀主要针对换热器的管子，做法是配制好防腐蚀的液体，让换热管粘取部份使之在管壁上形成很薄的防护膜，起到防腐蚀的作用。实践证明，这种措施，可延长换热器2倍的使用寿命，在化工行业中被广泛的使用。
（3）换热器的清洗也是常见检修维护项目之一，换热器在循环水系统中，由于所处的位置不同，虽然在设计时考虑了系统的各种阻力，可能因为水量的随时调节不及时，造成标高位置较高，管子末端的换热器超温结垢，必须进行清洗，清洗前首先取垢分析，找出结垢原因，合理的在循环水中加药稳定水质。过去常采用的化学清洗的办法，现场需要重新配管，比较花时间。现大多数采用高压水冲洗的办法，对不同的换热器采用不同的旋转水枪头，可心是刚性的也可是挠性的，压力从10MPa到200MPa自由调节。高压水冲洗换热器效果最好。
（4）对于固定管板式换热器，堵管多了影响传热面积，必须进行换管，首先利用拔管专用工具将泄漏的管子拔出。需要说明的是拔管专用工具有各种不同的形型式，如液压推进式、螺纹拉力式。在检修中不管用什么型式的拔管器，但必须保证管板的完整，不能破坏管板上的胀管槽和周围的换热管。管子拔出后，对管板孔、折流板孔进行清理，测量管板孔和折流板的中心线是否偏斜，再进行穿管，并用丙酮、酒精清理好管板的胀焊部位，换管后的焊接一定用氩弧焊，保证管板的不变形。管板上管孔直径的允许偏差要在规定的范围内。
参考文献：
[1]张莉伯.新型高效换热技术简介.设备管理与维修，1996.19-21
[2]马小明.管壳式换热器.中国石化出版社出版，2010.1-01