列管式换热器的基本原理、结构与工作机制解析

列管式换热器的基本原理、结构与工作机制解析

列管式换热器，又称管壳式换热器，是工业领域中应用的热交换设备之一。其核心原理是通过冷热流体在管程与壳程间的间接接触实现热量传递。热流体通常从换热器顶部进入管程，沿换热管内壁向下流动，将热量通过管壁传导至壳程中的冷流体。冷流体则从壳体底部进入，在折流挡板的引导下横向冲刷管束，形成湍流以强化换热效率。这种逆流或错流设计可显著提升平均温差，例如在无相变流体换热中，逆流布置能使温差应力降低30%以上。

从结构组成来看，典型列管式换热器包含六大核心部件：壳体采用高强度碳钢或不锈钢制成，需承受0.6-10MPa的工作压力；换热管多选用紫铜管或304不锈钢管，管径范围DN15-DN50，单台设备管数可达数千根；管板作为关键连接件，厚度通常为管径的1.5-2倍，通过胀接或焊接工艺固定管束；折流挡板间距需根据流体粘度优化，间距过小会导致压降激增，过大则影响湍流强度。

根据热补偿方式的不同，列管式换热器演进出多种结构形式。固定管板式换热器通过在壳体设置Ω形膨胀节应对温差应力，适用于温差≤50℃的工况；浮头式换热器采用可拆卸浮头结构，允许管束自由伸缩，温差适应范围扩展至120℃；U型管式换热器则通过管束弯曲实现热补偿，单管程长度可达12米，特别适用于高温高压蒸汽冷凝场景。