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更新时间：2025-09-03 
浏览次数：159壳体：通常为圆柱形耐压容器，材质根据流体腐蚀性、温度压力条件选择，常见有碳钢、不锈钢、钛合金或衬里材料（如聚四氟乙烯），作用是容纳壳程流体并提供密封空间。
管束：由多根金属管（如无缝钢管、不锈钢管）组成，管内流通管程流体，是热量传递的核心载体。管束的排列方式（如正三角形、正方形、转角正方形）会影响壳程流体的流动状态，进而影响换热系数 —— 正三角形排列换热面积更大、效率更高，适合清洁流体；正方形排列便于清洗，适用于易结垢流体。
管板：位于壳体两端，用于固定管束并隔离管程与壳程流体，避免串流。管板与管束的连接方式（胀接、焊接、胀焊结合）需根据操作压力和温度确定，例如高压场景多采用焊接，低压清洁流体可采用胀接。
封头与接管：封头位于管板外侧，形成管程流体的进出口通道；接管则分别设置在壳体和封头上，用于连接工艺管路，实现流体的进出。部分设备还会在封头内设置 “折流杆" 或 “导流板"，优化管程流体的流动分布，避免局部死区。
折流元件：为打破壳程流体的 “短路流"，提升湍流程度，壳体内通常会安装折流板（弓形、圆盘 - 圆环型）或折流杆。折流板的间距是关键参数 —— 间距过小会增加流动阻力，过大则会降低换热效率，需根据流体流速和黏度平衡设计。
固定管板式换热器：管束两端管板与壳体刚性连接，结构简单、成本低、占地面积小，但壳程无法拆卸清洗，且因管壳材质热膨胀系数不同，易产生温差应力。适用于管程、壳程流体清洁无结垢，且温差较小（通常≤50℃）的场景，如常规溶剂冷却、低压蒸汽加热。
浮头式换热器：一端管板固定，另一端（浮头）可随温度变化自由伸缩，解决了温差应力问题；同时浮头端可整体拆卸，壳程与管程均便于清洗。但其结构复杂、造价较高，且浮头密封处存在泄漏风险。适用于温差大（如≥100℃）、流体易结垢（如含悬浮物的污水、黏稠物料）或腐蚀性较强的场景，如原油蒸馏装置、化工反应釜换热。
U 型管式换热器：管束呈 U 型，仅一端管板固定，另一端自由，同样能补偿热膨胀；且结构比浮头式简单，成本更低，管程可实现多程流动（提升流速、强化换热）。但 U 型管底部清洗困难，管束更换不便，且不适用于管程流体含颗粒或易堵塞的场景。常用于高压、高温且管程流体清洁的场合，如合成氨装置中的废热回收、高压蒸汽冷凝。
填料函式换热器：通过填料密封实现浮头的可移动性，结构介于固定管板式与浮头式之间，维护成本较低，但密封性能受填料寿命影响，不适用于高压或有毒有害流体。多用于低压、常温的清洁流体换热，如制药行业中的药液预热。
管程流体对管壁的对流传热：管程流体在管内流动时，通过分子运动和涡流扩散将热量传递给管壁，其传热系数（hᵢ）与流体流速、黏度、导热系数相关 —— 流速越高，湍流程度越强，hᵢ越大（但阻力也随之增加）。
管壁的导热传热：热量通过管壁自身的导热作用从管程侧传递到壳程侧，其热阻取决于管壁厚度（δ）和材质导热系数（λ），即热阻 r = δ/λ。因此，薄壁、高导热系数的管材（如铜、铝、钛合金）更有利于减少导热热阻。
管壁对壳程流体的对流传热：与管程类似，壳程流体通过对流传热从管壁吸收热量（或释放热量），其传热系数（hₒ）受折流元件、流体流速、壳程流道结构影响较大 —— 折流板的设置可打破层流边界层，显著提升 hₒ。
异形管应用：将传统圆管替换为螺旋槽管、横纹管、缩放管等异形管，通过改变管内流体的流动状态，增加湍流程度，同时扩大传热面积（如螺旋槽管比同直径圆管传热面积增加 15%~30%），可使管程传热系数提升 30%~50%。
新型折流元件：用折流杆、螺旋折流板替代传统弓形折流板。例如，螺旋折流板可使壳程流体呈螺旋状流动，避免 “死区" 和 “横流冲刷"，不仅提升壳程传热系数 15%~25%，还能减少流体阻力（降低能耗），同时减轻管束振动和腐蚀。
管程多程设计：通过在封头内设置隔板，将管程分为 2 程、4 程或多程，使管内流体多次往返流动，提升流速（在相同流量下，程数越多，流速越高），从而强化对流传热。但需注意，程数过多会增加流动阻力，需结合能耗成本综合权衡。
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