列管式換熱器的基本原理、結構與工作機制解析

列管式換熱器，又稱管殼式換熱器，是工業(yè)領域中應用的熱交換設備之一。其核心原理是通過冷熱流體在管程與殼程間的間接接觸實現(xiàn)熱量傳遞。熱流體通常從換熱器頂部進入管程，沿換熱管內(nèi)壁向下流動，將熱量通過管壁傳導至殼程中的冷流體。冷流體則從殼體底部進入，在折流擋板的引導下橫向沖刷管束，形成湍流以強化換熱效率。這種逆流或錯流設計可顯著提升平均溫差，例如在無相變流體換熱中，逆流布置能使溫差應力降低30%以上。

從結構組成來看，典型列管式換熱器包含六大核心部件：殼體采用高強度碳鋼或不銹鋼制成，需承受0.6-10MPa的工作壓力；換熱管多選用紫銅管或304不銹鋼管，管徑范圍DN15-DN50，單臺設備管數(shù)可達數(shù)千根；管板作為關鍵連接件，厚度通常為管徑的1.5-2倍，通過脹接或焊接工藝固定管束；折流擋板間距需根據(jù)流體粘度優(yōu)化，間距過小會導致壓降激增，過大則影響湍流強度。

根據(jù)熱補償方式的不同，列管式換熱器演進出多種結構形式。固定管板式換熱器通過在殼體設置Ω形膨脹節(jié)應對溫差應力，適用于溫差≤50℃的工況；浮頭式換熱器采用可拆卸浮頭結構，允許管束自由伸縮，溫差適應范圍擴展至120℃；U型管式換熱器則通過管束彎曲實現(xiàn)熱補償，單管程長度可達12米，特別適用于高溫高壓蒸汽冷凝場景。