管壳式热交换器是一类热交换器设计。它是炼油厂和其他大型化工过程中常见的热交换器类型,适合于高压应用。顾名思义,这种类型的热交换器由一个外壳(一个大型压力容器)组成,里面有一束管子。一种流体穿过管子,另一种流体流过管子(穿过外壳),在两种流体之间传递热量。这组管子被称为管束,可以由几种类型的管子组成:普通管、纵向翅片管等。也可能有多种排列方式,包括U型管、固定管或浮头结构。
两种不同起始温度的液体流经热交换器。一种流经管子(管子侧),另一种流在管子外面,但在壳内(壳侧)。热量通过管壁从一种液体转移到另一种液体,或者从管侧转移到壳侧,或者反过来。液体可以是液体,也可以是壳侧或管侧的气体。为了有效地传递热量,应该使用大的传热面积,从而导致使用许多管子。通过这种方式,废热可以被利用起来。这是节约能源的一种有效方式。
每侧只有一相(液体或气体)的热交换器可称为单相或单相热交换器。两相热交换器可用于加热液体,使其沸腾为气体(蒸汽),有时称为锅炉,或冷却蒸汽并将其冷凝为液体(称为冷凝器),相变通常发生在壳侧。蒸汽机车的锅炉通常是大型的,通常是圆柱形的壳管式热交换器。在有蒸汽驱动涡轮机的大型发电厂中,管壳式表面冷凝器被用来将涡轮机排出的蒸汽冷凝成冷凝水,再循环到蒸汽发生器中变成蒸汽。
壳管式表面冷凝器还用于液冷式冷却器,在蒸发器和冷凝器的制冷剂和水之间传递热量,而在风冷式冷却器中只用于蒸发器。
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