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列管换热器（管壳式换热器）工作原理
一、核心工作原理
列管换热器通过 两种流体在管程和壳程中的流动，利用金属管壁作为传热介质，实现热量从高温流体向低温流体的传递。其核心是 对流换热 和 导热 的结合。
二、工作流程
流体分配：
管程流体：从换热器一端的封头进入，流经多根平行排列的换热管内部。
壳程流体：从壳体侧面的入口进入，围绕管束外部流动，通过折流板引导形成特定路径。
热量传递：
高温流体（如蒸汽或热水）通过管壁将热量传导至低温流体（如冷水或冷空气）。
流体流出：
管程流体从另一端封头流出，壳程流体从壳体出口排出，完成热交换。
三、关键设计对传热的影响
折流板的作用：
强制壳程流体横向冲刷管束，增强湍流，破坏边界层，显著提高传热效率。
常见折流板类型：弓形、圆盘-环形。
流动方向配置：
顺流：两种流体同方向流动，传热温差小，适合低温差工况。
逆流：两种流体反方向流动，传热温差大，效率更高（大多数设计采用逆流）。
三角形排列：紧凑度高，传热效率好，但压降大。
正方形排列：便于清洗，压降低，适合易结垢流体。
四、热传递机制
对流换热：
管程和壳程流体通过流动与管壁发生对流换热。
流速越高，对流换热系数越大，但压降和能耗也增加。
导热：
热量通过金属管壁（如不锈钢、铜）从高温侧传导至低温侧。
管壁材质的热导率直接影响传热效率（例如铜的导热性优于不锈钢）。
五、实际应用中的工作参数
典型工况：
温度范围：-50°C 至 500°C（根据材质和设计压力）。
压力范围：真空至 30 MPa。
流速控制：管程流速 1-3 m/s，壳程流速 0.5-1.5 m/s。
效率优化：
增加换热面积（如翅片管、扩展表面）。
提高湍流程度（如减少折流板间距）。
定期清洗防止结垢（化学清洗或机械清洗）。
六、示例：蒸汽-水列管换热器
管程流体：冷水（入口 20°C → 出口 80°C）。
壳程流体：蒸汽（入口 120°C → 出口 100°C，冷凝为水）。
传热过程：蒸汽在壳程冷凝释放潜热，通过管壁加热管程冷水。
七、优缺点总结
优点缺点
结构坚固，耐高压高温体积较大，占地面积多
适用介质广泛（气、液、相变）清洗和维修复杂（需拆装管束）
可通过增减管数灵活调整能力高流速下压降较大
八、应用场景
化工厂：反应器进料预热、精馏塔冷凝。
发电厂：锅炉给水加热、汽轮机排气冷凝。
制冷系统：冷水机组中的冷凝器和蒸发器。
船舶：柴油机冷却水换热。
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