管壳式换热器分为以下两种类型。

　　一、硬质结构的管壳式换热器：这种换热器又变成固定管板式，一般分为单管程和多管程两种。其优点是结构简单紧凑，成本低，适用面广;缺点是管外无法进行机械清洗。

　　具有温差补偿装置的管壳式换热器，可使受热部位自由膨胀。这种结构形式也可以分为：

　　浮头式热交换器：这种热交换器的管板一端可自由伸缩，称为“浮头”。用于管壁及壳壁温差较大，管束空间清洁频繁。但是其结构比较复杂，加工制造成本也比较高。

　　U形管式换热器：只有一块管板，所以在加热或冷却时，管子可以自由伸缩。该热交换器结构简单，但制造弯管的工作量较大，而且由于需要具有一定的弯管半径，管板利用率低，难以对管子进行机械清洗，拆换管子也不容易，因此要求管子内的流体是干净的。该换热器适用于温差变化大、高温、高压等场合。

　　c.填充函数式换热器：它有两种形式，一种是在管板上每根管的端部分别用填充密封，保证管子能自由伸缩，当管子数较少时，才采用这种结构，但管距较大，结构复杂。二是将管端与管壳一端做成浮式结构，在浮动处采用整填函密封，结构简单，但这种结构在直径大、压力高的情况下不易使用。目前很少使用填料式换热器。

设计条件审查：

　　一、用户应提供设计条件(工艺参数)的换热器设计：

　　(一)管道和壳程的工作压力(必须提供)，作为判断设备是否上料的条件之一。

　　b管子和壳体的工作温度(进/出)

　　金属壁温(按工艺计算(用户提供))

　　材料的名称和特性。

　　7)腐蚀容限。

　　程数。

　　换热区域。

　　换热管规格，排列方式(三角形或正方形)

　　折流板或支撑板的数量。

　　隔热材料和厚度(以确定铭牌座的突出高度)

　　㈥涂料：Ⅰ.如果用户有特殊要求，请提供产品的牌号、颜色。

　　用户无特殊要求，由设计者自行选择。

　　2.若干重点设计条件。

　　工作压力：必须提供，作为判断设备是否上料的条件之一。

　　材料性质：如果用户不提供材料名称，则必须提供该材料的毒性等级。

　　由于介质的毒性程度与设备的无损检测，热处理，锻造等有关。

　　在高级设备中，也涉及到对设备的划分。

　　(a)GB15010.8.2.1(f)图样中标明有毒性的介质有极端危险或有高度危险。

　　百分之百的RT容器。

　　b.10.4.1.3图样表明，容器中装有毒性极高或危险性极高的介质，应进行焊后热处理(不能采用奥氏体不锈钢的焊接接头)

　　(c)锻件.对于毒性极高或危险性极高的使用介质，其锻件应符合Ⅲ或Ⅳ要求。

　　c管道规格：

　　碳钢中常见的19×2,25×2.5,32×3,38×5都是碳钢。

　　不锈φ19×2，φ25×2，φ32×2.5，φ38×2.5。

　　换热管排布形式：三角形、转角三角形、方形、转角方形。

　　当需要机械清洗换热管间时，应采用正方形布置。

　　确定了基本的设计参数。

　　设计压力、设计温度、焊接接头系数。

　　二、直径：DN<400，管子采用钢管。

　　采用钢板卷制DN≥400的圆筒。

　　十六"钢管------与用户协商采用钢板卷制。

　　3.布局说明：

　　按换热管的传热面积和规格布图，确定换热管的数量。

　　如使用者提供布管图，还应检查布管是否在布管限定圈内。

　　★布管原则：

　　在布管限定圆内填塞管子;

　　2.多道工序的每道工序数量应尽可能相等。

　　换热管应对称布置。

　　四、材料。

　　当管板本身是凸肩的，并且与圆筒(或封头)连接时，应该使用锻件。因为采用这种结构的管板一般用于压力较高、易燃、易爆，且毒性程度为极端、高度危害的场合，对管板要求高，管板厚度也较厚。为了避免凸肩部位产生加渣分层现象，改善凸肩部位纤维受力的状况，减少加工量，节省材料，采用凸肩与管板直接锻造的整体锻造件制造管板。

　　五、热交换器与管板的连接。

　　管与管板之间的连接是管壳式换热器设计中的重要结构部分。不但要处理大量的工作，而且要使各接头处于设备运行状态，确保介质不漏水，并能承受介质压力。

　　管与管板之间的连接方式主要有以下三种：a胀接;b焊接;c膨胀焊。

　　膨胀管与管壳之间的介质泄漏不会造成不良后果的情况下，尤其适用于材料可焊性差的情况(如碳钢换热管)和工厂中的超负荷工作。焊接时膨胀端处于塑性变形状态，存在残余应力，残余应力随温度升高而消失;

　　如此使得管道端部的密封性和粘结强度的作用降低，因此胀接结构受压力和温度的限制，一般适用于设计压力≤4Mpa，设计温度≤300度，且在使用过程中不会产生剧烈的振动，温度变化过大，不会产生明显的应力腐蚀;

　　本实用新型生产简单，效率高，连接可靠。由于焊管对管板具有良好的增将作用，而且还具有可降低管孔加工要求、节省加工工时、检修方便等优点，故应优先采用。

　　另外，当介质毒性很大，且介质与空气混合容易发生爆炸，有放射性的介质或管内、管外的材料混合将产生不良影响时，为保证接头的密封性，也常采用焊接的方法。这种焊接方法虽然有许多优点，但却不能完全避免“缝隙腐蚀”和焊接节点的应力腐蚀，而且很难在薄壁管和厚壁管板之间获得可靠的焊接。

　　虽然较膨胀的焊接方法可以使温度更高，但由于高温循环应力的作用，焊口极易出现疲劳裂纹，列管与管孔之间存在间隙，受腐蚀介质的侵蚀，列管与管孔之间会加速接头的损坏。

　　由此产生了焊接与胀接同时进行的方法。这不仅可以改善接头的抗疲劳性能，而且还可以减少缝隙腐蚀，因此它比单一的焊接方式的使用寿命要长。焊接与胀接并用在什么场合下适用，目前还没有一个统一的标准。

　　当温度较低、压力较高或介质极易泄漏时，通常采用强度膨胀加密封焊(密封焊是指仅靠防止泄漏而不保证强度的焊接)。如果压力和温度都很高，则采用强度焊加膨胀法，(强度焊是一种即使焊缝比较紧，也能保证接头具有较大的拉脱力的焊接，通常是指焊缝强度等于管轴向负荷强度的焊接)。

　　膨胀的作用主要是消除焊缝间隙腐蚀，提高焊缝抗疲劳性能。特殊结构尺寸标准(GB/T151)中已有规定，这里不再详细说明。

　　对管孔表面粗糙度要求：

　　在换热管与管板焊接连接时，管的表面粗糙度值Ra不大于35uM。

　　当单一换热管与管板接合时，当管孔表面粗糙度Ra值不大于12.5uM时，当管孔表面不应有任何影响胀接紧密性的缺陷，例如纵向或螺纹刻痕贯穿。

　　第四，设计计算。

　　1.壳体壁厚的计算(包括管箱短节、封头、壳程筒体的壁厚计算)，管、壳程序筒体的壁厚应符合GB151的小壁厚要求，碳素钢和低合金钢的小壁厚应按腐蚀余量C2=1mm计算，在C2大于1mm时，壳体的小壁厚应相应增加。

　　开孔补强计算。

　　对筒体采用钢制管理时，建议采用整体加固法(增加筒体壁厚或采用厚壁管);对较厚的管箱开大孔时，应考虑综合经济效益。

　　无需单独补强就能满足的几个要求：

　　②设计压力≤2.5Mpa。

　　2相邻两个孔的中心距不得小于两个孔直径和和的两倍。

　　③管子公称直径≤89mm。

　　④小壁厚应符合表8-1(1mm的接管腐蚀裕量)的要求。

　　三、法兰。

　　装备法兰采用标准法兰时应注意法兰与垫片、紧固件相匹配，否则法兰应作计算。例如，标准中甲型平焊法兰所配的垫片是非金属软垫片，而卷绕垫片则是法兰所需的。

　　四、管板。

　　有一些问题需要注意：

　　①管板设计温度：按照GB150和GB/T151的规定，管子内的金属温度应为不低于管件金属温度。