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列管式换热器的基本结构及选型计算
冶金工程
1.列管式换热器的基本结构
列管式换热器又称管壳式换热器，是目前应用最广的一种冶金工程间壁式换热器。其结构简单，易于加工，处理能力大，适应性强，操作弹性大，尤其在高温、高压和大型装置中使用更为普遍。
列管式换热器由壳体、管束、管板（又称花板）和封头（又称端盖）等部件组成。如图1-3-34所示，在圆筒形壳体中装设有由多根平行管组成的管束，管束两端胀接或焊接在管板上。管子在管板上的排列方式可以是三角形、六角形或正方形。为了增加管隙间流体的流速，可在壳体内安装横向或纵向折流挡板，挡板可以是半圆形或圆形。
当冷、热两种流体在列管式换热器中进行热交换时，一种流体在管内流过，其行程称为管程；另一种流体在管外流过，其行程称为壳程。管束的表面积即为传热面积。管内流体每通过一次管束称为一个管程。当所需传热面积较大时，为提高流体流速以增大传热系数！在换热器的顶盖可加挡板，使之变为双管程或多管程。
列管式换热器操作时，由于两种流体温度不同，其壳体与管束的膨胀程度也不相同。情况严重时可导致设备变形，或使管子扭弯，或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。因此，当温差较大时，必须从结构上采取措施减少甚至消除这种膨胀的影响。目前常用的方法为补偿法，补偿法又可分为:①浮头补偿；②补偿圈补偿；③U形管补偿等。各种补偿式换热器的结构形式如图1-3-35所示。
浮头式换热器的两端管板之一不与壳体连接，该端称为浮头，当壳体与管束受热(或受冷)时，管束连同浮头可以自由伸缩，而与壳体的膨胀无关。
补偿圈式换热器[图1-3-35(b)]则在壳体的适当部位焊上一个补偿圈，当壳体与管束热膨胀不同时，补偿圈发生弹性变形(拉伸或压缩），以适应壳体与管束的不同热膨胀程度。
U形管式换热器[图1-3-35(c)]则将管子弯成U形，管子的两端固定在同一管板上，因而使每根管子可自由伸缩，而与其他管子和壳体无关。
以上几种形式的换热器，国内已有系列标准可供选用。
2.列管式换热器的选型计算
(1)换热器内间壁两侧流体的流动方式及平均温差
换热器内冷、热两种流体的流动方式大致有以下四种类型（图1-3-36)，即并流、逆流、

图1-3-34列管式换热器1-管板2-挡板3-管束4-壳体5-封头错流和折流。生产中，以并流和逆流应用最为普遍。两种流体的温度沿传热面的变化情况如图1-3-36所示。tl，t2分别表示冷流体的进、出口温度，TpT2分别表示热流体的进、出口温度，AtpAt2分别表示冷、热流体在进、出口两端的温度差，且>!t2。由于热量是由热流体传给冷流体，因此，在传热面上的任何位置，热流体的温度必定高于冷流体的温度。
在换热器的设计及传热计算中，进、出口平均温差常用对数平均值计算。下面以并流和逆流为例讨论平均温差计算式的推导。
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