管壳式空分换热器是较有代表性的间壁式热交换器。它具有悠久的应用历史,并且仍然在所有换热器中占据主导地位。
管壳式换热器主要由壳体,管束,管板和头部组成。壳体大部分是圆形的,内部有平行的管束,管束的两端都固定在管板上。壳管式热交换器中有两种流体进行热交换,一种流体在管中流动,其行程称为管程。另一个在管外流动,其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。为了提高管外流体的给热系数,通常在壳体中安装一定数量的横向折流档板。折流档板不仅可以防止流体短路并提高流体速度,而且可以根据预定路径迫使流体多次流过管束,从而大大增加了湍动程度。常用的折流档板是圆形和圆盘形的,前者的用途更广泛。流体在管内每通过管束一次称为一个管程,每通过壳体一次称为一个壳程。为了提高管中流体的速度,可以在头的两端设置适当的隔板,将全部管子平均分隔成若干组。这样,流体一次只能通过一部分管子往返管束多次,称为多管程。类似地,为了增加管外部的流速,可以在壳体中安装纵向折流档板,以使流体多次通过壳体空间,称多壳程。在管壳式换热器中,由于管内部和外部的流体温度不同,壳和管束的温度也不同。如果两者之间的温差较大,则在热交换器内部将存在较大的热应力,这可能导致管弯曲,折断或从管板上松动。因此,当管束与壳体之间的温差超过50°C时,应采取适当的温差补偿措施以消除或减小热应力。