我要描述的是一种叫做管壳式换热器的设备,它也被称为列管式换热器。这种换热器通过将管束封闭在一个壳体内部,形成的间壁来进行传热。它的结构比较简单,操作可靠,而且可以用各种材料(主要是金属)制造,可以在高温和高压下使用,这使得它成为目前最常用的类型。
这个管壳式换热器由几个关键部件组成:壳体、传热管束、管板、折流板和管箱。壳体通常是圆筒形,里面装有管束,而这两端固定在一起通过管板。在这个过程中,有两种流体参与到换热中,一种是在内侧流动,被称为“内循环”或“冷媒”,另一种是在外侧流动,被称为“外循环”或“暖媒”。为了提高外循环流体的传导系数,我们通常会在壳体内部安装一些挡板,这样可以增加外循环流体速度,使其多次横向穿过每个单独的管束,从而增强湍动程度。
我们还可以根据需要对这些传递温度的装置进行排列方式调整,比如按照等边三角形或者正方形排列。如果采用等边三角形排列,那么它们之间相互紧凑,能够促进更多的湍动,从而提高效率;如果采用正方形排列,则清洁起来更容易,因为适合处理那些易于结垢的问题。
这里,“每经过一次通道就算一个完整周期”的概念同样适用于内循环和外循环,每一段从开始到结束都被认为是一个完整周期。而图示中的1-1型换热器就是这样的设计形式,只不过没有设置隔板来分割整个系统。但如果我们想要提高水流量,我们可以在两个端点添加隔板,将所有线路均匀地分成若干组。这意味着液态物质只会通过部分线路,因此需要更长时间才能完成一次全程通行,即所谓多通道化。此类设计与提升另一方向——即增加沿着主轴方向移动液态物质时能量消耗,以此达到加快运动效果并因此进一步加速交换效率——也有可能结合使用,即同时实现多通道化和多周期化以优化整套系统性能。