隨著人們對熱能認識的加深，需求越來越大，很多人在工作或者生活中常會聽到會見到這么一個東西——熱交換器。熱交換器是指將熱流體內的熱能傳遞到冷流體的器具，以滿足規(guī)定的工藝要求的裝置，是對流傳熱及熱傳導的一種工業(yè)應用。簡單來說也就是一種內部接觸面較大又相對密封的一種容器。家用的熱交換器比較常見，咱們就說一下在工業(yè)領域中應用比較廣泛的管式熱交換器。
基本概念
在管式換熱器內進行換熱的兩種流體，一種在管內流動，其行程稱為管程;一種在管外流動，其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。為提高管外流體給熱系數(shù)，通常在殼體內安裝一定數(shù)量的橫向折流檔板。折流檔板不僅可防止流體短路，增加流體速度，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯流通過管束，使湍動程度大為增加。常用的檔板有圓缺形和圓盤形兩種，前者應用更為廣泛。
流體在管內每通過管束一次稱為一個管程，每通過殼體一次稱為一個殼程。為提高管內流體的速度，可在兩端封頭內設置適當隔板，將全部管子平均分隔成若干組。這樣，流體可每次只通過部分管子而往返管束多次，稱為多管程。同樣，為提高管外流速，可在殼體內安裝縱向檔板使流體多次通過殼體空間，稱多殼程。在管式換熱器內，由于管內外流體溫度不同，殼體和管束的溫度也不同。
管式熱交換器基本分類
固定管板式
固定管板式換熱器是將兩端管板直接與殼體焊接在一起。主要由外殼、管板、管束、封頭等主要部件組成。殼體中設置有管束，管束兩端采用焊接、脹接或脹焊并有的方法將管子固定在管板上，管板外周圍和封頭法蘭用螺栓緊固。固定管板式換熱器的結構簡單、造價低廉、制造容易、管程清洗檢修方便，但殼程清洗困難，管束制造后有溫差應力存在。當換熱管與殼體有較大溫差時，殼體上還應設有膨脹節(jié)。
管式熱交換器浮頭式
浮頭式換熱器一端管板固定在殼體與管箱之間，另一端管板可以在殼體內自由移動，也就是殼體和管束熱膨脹可自由。故管束和殼體之間沒有溫差應力。一般浮頭可拆卸，管束可以自由地抽出和裝入。浮頭式換熱器的這種結構可以用在管束和殼體有較大溫差的工況。管束和殼體的清洗和檢修較為方便，但它的結構相對比較復雜，對密封的要求也比較高。
管式熱交換器“U”型管式
U形管式換熱器是將換熱管煒成U形，兩端固定在同一管板上。由于殼體和換熱管分開，換熱管束可以自由伸縮，不會由于介質的溫差而產(chǎn)生溫差應力。U形管換熱器只有一塊管板，沒有浮頭，結構比較簡單。管束可以自由的抽出和裝入，方便清洗，具有浮頭式換熱器的優(yōu)點，但由于換熱管做成半徑不等的U形彎，外層換熱管損壞后可以更換外，其它管子損壞只能堵管。同時，它與固定管板式換熱器相比，由于換熱管受彎曲半徑的限制它的管束中心部分存在空隙，流體很容易走短路，影響了傳熱效果。
以上就是工業(yè)中常用的管式熱交換器的分類與細分分類下的結構原理圖，原理簡單而設計上又比較復雜，工藝、材質要求也較高，目的就是為了提升熱交換器的換熱效率。然而管式熱交換器因為其特殊的管狀構造，在使用過程中使用的流體肯定包含一些雜質等，很難徹底清洗。這也就造成了企業(yè)對于資源、時間、人力的浪費，今后在清洗方面將是主要發(fā)展的方向。
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