壳管式换热器的建模方法：结构与设计

壳管式冷凝器也是非常常用的一种换热器形式，常见的有立式壳管换热器和卧式壳管换热器两种。

立式壳管换热器： 主要应用于大型制冷系统中，比如氨制冷系统等，耗材比较多；

卧式壳管换热器： 主要应用于大中小型制冷系统中，氟利昂系统与氨制冷系统都有应用；

由于本书的内容是小型制冷装置的设计，所以本书主要讲解的是卧式壳管式换热器的相关内容。

换热管和壳体水平放置,在压力作用下的冷却水在冷凝器换热管内多程往返流动，带走制冷剂的热量，使得气态制冷剂冷凝成液态制冷剂，实现换热的过程。

以下为我们一套壳管式的3D模型图：

内部结构图如下：

主要组成部分：

冷却水进出口：连接冷却水的进出水口，一般下进上出；

冷媒进出口：连接制冷系统氟利昂的进出口，一般上进下出；

换热管：对于氟利昂用卧式壳管式冷凝器，换热管通常采用的是低肋螺纹铜管；

氟利昂用的壳管换热器常用的换热管规格有两种：φ16mm*1.5mm；φ19mm*1.5mm；

换热管布置的几种形式：等边三角形、同心圆行、正方形；

管板上管孔中心间距s=(1.25~1.30)d，d为管外径。使用小管径传热管时,管孔净间距不得小于4mm，最外层传热管与壳体内壁间距s1≥5mm。

折流板：改变制冷剂的流动方向，增加氟利昂的流程；使流体横掠管束,增加流速,增强换热；

筒体（壳体）：小型制冷装置用卧式壳管式冷凝器的壳体一般采用无缝钢管制作，亦可用钢板卷制而成。当采用无缝钢管时,应符合《结构用无缝钢管》(GB8162)中的有关规定,使用最普遍的是10号和20号无缝钢管；最常用的规格为φ159mm×6mm、φ219mm×6mm、φ273mm×7mm等。

支座：固定壳管换热器用；

端盖：盖子作用；

管程：

流体每通过管束（换热管）一次,称为一个管程。

为提高管内流速,管箱内设隔板,使流体在管束中往返多次,形成多管程(根据换热管数量、流速、流动阻力等综合确定合适程数)

单管程：

双管程：（增加一个隔板，可以变成双管程）

那么根据国标的要求，管程数一般为：1、2  、4  、6   、8  、10  、12  等管程数；

壳程：壳体+折流板=壳程；

折流板：使流体横掠管束,增加流速,增强换热；

◆流体每通过壳体一次,称为一个壳程。

◆壳体内安装折流板，迫使流体多次折流，为多壳程。

壳管式冷凝器(卧式)的特点：

01、传热系数高；K值为800-1200

02、水侧多管程

03、对冷却水水质要求高,清洗不方便(相对于立式而言)

04、水侧流动阻力大

05、适用于大中型制冷机组

壳管换热器的原理：

冷流体：冷却水—换热管内流动，即管程流体，下进上出；

热流体：氟利昂—换热管外流动，及壳程流体，上进下出；