管式换热器的作用有哪些

来源：fyjjxd.com 发布日期： 2025年06月24日

管式换热器是一种通过管束壁面实现冷热流体热量传递的设备，广泛应用于化工、石油、电力、食品等工业领域。其核心作用是利用管内、外流体的温度差，将高温流体的热量传递给低温流体，以满足工艺过程中的加热、冷却、冷凝或蒸发等需求。以下从具体功能、应用场景及技术优势等方面详细说明：

管式换热器是一种通过管束壁面实现冷热流体热量传递的设备，广泛应用于化工、石油、电力、食品等工业领域。其核心作用是利用管内、外流体的温度差，将高温流体的热量传递给低温流体，以满足工艺过程中的加热、冷却、冷凝或蒸发等需求。以下从具体功能、应用场景及技术优势等方面详细说明：
一、核心作用与功能分类
1. 加热与升温
功能：将低温流体通过管束外侧或内侧的高温介质（如蒸汽、导热油）加热，使其达到工艺所需温度。
应用场景：
化工反应前预热原料（如合成氨装置中用合成气加热原料气）；
原油输送前加热以降低黏度（如输油管道的加热炉配套管式换热器）。
2. 冷却与降温
功能：用冷却水、空气等低温介质带走高温流体的热量，使其温度降低至目标值。
应用场景：
压缩机出口气体冷却（如空分装置中压缩空气的降温）；
化工产品生产后冷却（如聚乙烯颗粒生产中的熔融物料冷却）。
3. 冷凝与液化
功能：将高温气态介质（如蒸汽、有机蒸气）通过低温流体冷却，使其凝结为液态。
应用场景：
蒸馏塔塔顶蒸气冷凝（如乙醇精馏过程中塔顶乙醇蒸气的冷凝回收）；
制冷系统中制冷剂气体的冷凝（如空调冷凝器）。
4. 蒸发与汽化
功能：利用高温流体加热液态介质，使其蒸发为气态（如产生蒸汽或汽化制冷剂）。
应用场景：
锅炉中的水蒸发成蒸汽（管式换热器作为锅炉受热面）；
液化天然气（LNG）气化站中 LNG 通过海水或空气加热汽化。
二、典型应用领域与场景
1. 化工与石油工业
炼油厂常减压装置：
用管式换热器将原油与高温馏分油换热，回收热量并预热原油，降低加热炉负荷（换热效率可达 70%-80%）。
合成氨生产：
在变换工序中，用管式换热器将高温变换气与原料气换热，使原料气升温至反应温度（约 300-400℃），同时冷却变换气。
2. 电力行业
汽轮机凝汽器：
作为管式换热器的一种，用循环水冷却汽轮机排汽，使其凝结为水并回收至锅炉（换热面积可达数千平方米）。
余热回收系统：
利用烟气或高温蒸汽通过管式换热器加热给水，提高电厂热效率（如燃气 - 蒸汽联合循环机组中的余热锅炉）。
3. 制冷与空调
水冷式冷水机组：
冷凝器采用壳管式换热器，用冷却水带走制冷剂（如 R410A）的热量，使其冷凝为液态；蒸发器则通过制冷剂汽化吸热冷却冷冻水。
冷库系统：
管式蒸发器（如排管式换热器）安装在冷库内，制冷剂流过时吸收热量，使库内温度降低至 - 18℃以下。
4. 食品与医药
食品杀菌与冷却：
牛奶巴氏杀菌设备中，用管式换热器通过热水加热牛奶至 72℃保持 15 秒，再用冷水冷却至常温（热回收率达 90% 以上）。
医药溶剂回收：
在药物合成过程中，用管式换热器冷凝回收有机溶剂（如乙醇、丙酮），减少浪费并降低环保处理成本。
三、技术优势与结构特点
1. 高效传热机制
结构设计：
管束排列方式（如正三角形、正方形）和折流板设计（如弓形折流板）可增强流体湍流程度，减少边界层热阻，传热系数可达 200-1500 W/(m²・K)（视介质和流速而定）。
可扩展性：
通过增加管束数量或壳体直径，可灵活调整换热面积（从几平方米到上万平方米），适应大规模工业需求。
2. 适应复杂工况
耐高压与高温：
管壳式换热器（最常见的管式换热器类型）的壳体和管束可选用不锈钢、钛合金等材料，承受压力可达 10MPa 以上，温度范围 - 200℃至 800℃（如高压加氢装置中的换热器）。
抗腐蚀与结垢：
针对腐蚀性介质（如硫酸、海水），可采用石墨管、陶瓷管或涂层管（如特氟龙涂层），延长设备寿命。
3. 操作与维护便利
可拆卸结构：
浮头式、U 形管式换热器的管束可整体抽出，便于清洗管内、外表面的结垢（如每年用高压水清洗一次）。
流程灵活设计：
可通过并联或串联多台换热器，实现多股流体同时换热（如原油预处理中的多股换热网络）。

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