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管壳式换热器设计参数的选择

摘要：文章探讨了管壳式换热器设计过程中管箱、壳体、管束、折流板和防

冲板等参数的选择，提出了对设计过程中常见问题的解决方案，可以为此类换热

器的设计提供参考。

关键词：管壳式换热器，管箱，壳体，管束，折流板，防冲板，设计

ParametersDetermineinShell-TubeHeatExchangerDesigning

ZhouHai-ge*,SUNAi-jun

(ChinaTextileIndustryEngineeringInstitute,Beijing100037)

Abstract:Parametersdetermineoftubebox,shell,bundle,baffleand

impingementinshell-tubeheatexchangerdesigningisdiscussedinthisarticle.

Proposethesolutiontoordinaryquestionindesigning.Itiscanbethereferencefor

thistypeexchangerdesigning.

Keywords:shell-tubeheatexchanger,tubebox,shell,bundle,baffle,

impingement,design

引言

管壳式换热器是石化行业中应用最广泛的间壁式传热型换热器，适用范围从

真空到超高压（超过100MPa），从低温到高温（超过1100℃），约占市场多于65%

的份额[1]，因此对于工程设计人员来说，管壳式换热器的设计十分重要。

管壳式换热器的主要组合部件包括壳体、前端管箱和后端结构（含管束）三

部分。管箱、壳体、管束、折流板、防冲板等设计参数决定了换热器的类型、规

格及性能特点。

1.管箱

1.1前端管箱的选择原则

GB151中分别列出了A、B、C、N、D五种前端管箱型式[2]。这五种前端

管箱都是固定的。从其结构上看，B型管箱维护时，需要移去整个前端管箱，比

较麻烦，但其造价便宜，适合清洁介质；A、C、N型管箱都可以通过拆除前端

管箱的法兰盖进行维护；C型管箱的管板与管箱是集成一体的；N型管箱除管板

管箱集成外，还将管板和壳体之间直接焊接，以减少泄漏；D型管箱为特殊高压

管箱。

根据前端管箱的结构特点，选择前端管箱时主要考虑的是维护需要、管壳程

流体混合的危害以及管程压力等。

1.2后端管箱的选择原则

GB151中分别列出了L、M、N、P、S、T、U、W八种后端管箱形式。根

据它们的结构特点大致可以分为四类[3]，即：

表1后端管箱形式及特点

根据后端管箱的特点，选择后端管箱时主要考虑热应力、管壳程流体混合的

危害、介质泄漏对环境的影响、介质特性、管程压力以及维护要求和成本等。

2.壳体

GB151中列出了E、Q、F、G、H、I、J、K、O九种壳体型式，比TEMA

标准中多了Q、I型和O型。TEMA标准中还有一种X型壳体，共有七种壳体型

式。

E型换热器为单壳程换热器；Q型换热器是单进单出的冷凝器壳体，是相对

于J型壳体的，适用于小流量蒸汽冷凝的工况；J型壳体为无隔板分流的冷凝器

壳体，壳体有两个入口，一个出口或者两个出口，一个入口两种型式，适用于大

流量蒸汽冷凝的工况，壳体压降较小；F型为双壳程型壳体，这种壳体型式在实

际中很少使用，因为容易引起漏流，且制作和维护困难；G型和H型壳体常用

于水平热虹吸管再沸器、冷凝器以及其他有相变的情况，壳侧压降较低，但是换

热效果稍差；I型为U型管式换热器壳体；K型壳体常用在壳程大量沸腾的再沸

器设计中；O型为外导流型壳体，适用于壳程进出口接管较大的情况，可以起

到导流和防冲挡板的作用；X型为交叉流换热器壳体，壳侧压降最低，常用于真

空冷凝的情况。

上述壳体型式中，E型壳体具有最好的传热效率，制造简单，成本低廉，因

而是应用最普遍的壳体型式。在选择壳体