反应器冷却列管换热器：工业换热系统的核心装备解析

壳体：通常为圆柱形结构（少数特殊工况采用方形），材质根据介质腐蚀性选择 —— 普通工况用 Q345R 碳钢，强腐蚀工况（如酸碱反应）用 304/316L 不锈钢，工况（如高温高压、含氯离子介质）用哈氏合金、钛合金等特种材料。壳体的主要作用是容纳列管与壳程流体，同时承受系统压力（设计压力通常为 0.6-10MPa，设计温度 - 40℃至 400℃）。

列管：作为热量传递的核心载体，列管呈均匀排布状态，两端固定在管板上。列管的规格（直径、长度）需根据换热面积需求计算确定，常见直径为 19mm、25mm、32mm，长度为 1-6m；管壁厚度通常为 2-4mm，需同时满足导热效率与抗压强度要求。为提升换热效率，部分列管会采用 “翅片管" 或 “螺纹管" 设计，通过增加表面积强化热量传递。

管板：分为固定管板与浮动管板两种类型。固定管板结构简单、成本低，适用于温差较小（≤100℃）、无剧烈振动的工况；浮动管板则通过 “可滑动" 设计补偿温差引起的热膨胀，避免列管因热应力断裂，适用于高温差（＞100℃）或介质易结垢的工况。管板与列管的连接采用 “焊接 + 胀接" 工艺，确保密封性，防止壳程与管程流体窜流。

折流板：安装在壳程内，主要作用是改变壳程流体的流动方向（从 “轴向流动" 变为 “横向流动"），避免流体短路，同时支撑列管防止振动变形。常见的折流板形式有弓形、圆盘 - 圆环形，折流板的间距需根据流体流速计算确定 —— 间距过小会增加流动阻力，过大则会降低换热效率，通常取列管长度的 1/5-1/3。

封头：位于换热器两端，与管板共同构成管程的封闭空间。封头材质与壳体一致，内部通常设置 “分程隔板"，将管程分为多程（如 2 程、4 程），通过增加流体在管内的流速提升换热效率。

接管：包括壳程进口、壳程出口、管程进口、管程出口，以及排污口、排气口、测温口等辅助接口。接管的直径需根据流体流量确定，接口法兰规格需符合工业标准（如 HG/T 20592、ANSI B16.5），确保与上下游管道的兼容性。

A 为换热面积（m²）；

Q 为热负荷（W），由反应放热速率、物料流量、进出口温度差决定；

K 为总传热系数（W/(m²・℃)），与介质导热系数、管壁材质、流体流速、污垢热阻相关（需根据实际工况修正，如粘性大、易结垢的介质需降低 K 值）；

Δtₘ为对数平均温差（℃），反映冷热流体的温度差水平。

腐蚀性：若壳程 / 管程介质为强酸（如硫酸、盐酸）、强碱（如氢氧化钠）或含氯离子、硫化物的介质，需优先选择不锈钢、钛合金等耐腐蚀材质，同时避免采用碳钢等易腐蚀材料；

粘性与结垢性：高粘性介质（如重油、聚合物）或易结垢介质（如含悬浮物的水溶液）需选择大直径列管、大折流板间距，同时增加排污口与清洗接口，便于定期除垢；

易燃易爆性：若介质为易燃易爆流体（如甲醇、乙醇），需采用 “防爆设计"，包括选用防爆型阀门、仪表，壳体焊接处进行无损检测（UT/RT），确保设备无泄漏风险。

温度：根据冷热流体的最高温度选择材质的耐温性能，如碳钢的长期耐温上限为 425℃，304 不锈钢为 870℃，超过该范围需选用特种合金；同时，若温差较大（＞150℃），需采用浮动管板或 U 型管结构，补偿热膨胀；

压力：设计压力需高于实际运行压力的 1.1-1.2 倍，确保设备在压力波动时的安全性；同时，根据压力等级选择壳体厚度与法兰规格，如高压工况（＞10MPa）需采用整体锻造壳体，避免焊接缺陷。