简介
在GB/T151—2014中，将管壳式换热器的主要组合部件分为前端结构、壳体和后端结构三部分，分类及代号同TEMA,见表3-3。。
壳体
(1)E型壳体
E型壳体是使用最广泛的壳体型式，其进出口管嘴为单进单出，即单程壳体，价格便宜。如果换热器为单管程，则冷热物料流动接近纯逆流，此时该换热器允许出现温度交叉(即冷物料出口温度高于热物料出口温度)。
F型壳体又称双壳程壳体，壳体中间设一块纵向隔板，将换热器分隔成上下两部分，故壳程为双程。一般该类换热器管程也为双程，这样冷热流体可以实现纯逆流流动，提高换热器传热性能。多数情况下，该类换热器的纵向隔板是可抽出式，因此在挡板两侧就会存在或多或少的物料泄漏，但只要采取适当的措施，泄漏可以减少到很低的程度。如果用于固定管板式换热器中，纵向隔板可以焊接在壳体内部，这样可避免物料泄漏，但会给换热器维修造成不便。对于F型壳体，管束经常做成可抽出式(通常采用U形管),使得换热器的维修、清理非常方便。
G型壳体又称分流式壳体，壳体中需设置一块一定长度的纵向隔板。壳程进出口管嘴均位于壳体的中央，而且壳体内部在进出口管嘴的中心位置应当设置一块无缺口挡板，以实现壳体进口物料进入换热器后在两侧平均分配。流体进入换热器后分成两股，绕过挡板后再由位于中心位置的出口管嘴流出换热器，如图3-3所示。
G型壳体具有高传热效率和低压降的优点，较多应用于卧式热虹吸式再沸器。而且，纵向隔板可以防止轻组分飞溅、排除不凝气、流体均布和加强混合。其缺点是纵向隔板与壳体间的泄漏流对换热器性能略有影响。
（4)H型壳体
H型壳体又称双分流式壳体，类似于G型壳体，壳体内部的纵向隔板有两块，长度较短，壳程物料可以双进双出。其优缺点也和G型壳体类似，只是壳程压降更低。该类壳体常用于卧式热虹吸式再沸器。
注：在Shell&Tube程序中，对于F、G和H型壳体，其管程数不能为1。为了保证错流流路，对于G型壳体，至少有4块折流板，对于H型壳体则为8。
J型壳体也称无隔板分流式壳体，它有两种型式：一是单进双出，也记作J12型；另一是双进单出，又记作J21型。J12和J21型壳体的选用，取决于管嘴大小是否满足连接工艺管线的要求。当壳程流体无相变时，两种壳体型式的选用并无差异；当壳程流体在进口处为气相并在壳程冷凝时，进口管线直径比出口大得多，应选用J21型壳体，将进口管线分成两个尺寸较小的管线连接壳体。J型壳体的优点是壳程压降较小，且具有较好的传热性能。该类壳体多用于冷凝器以及低压降的场合。
K型壳体广泛应用于再沸器。物料通常从壳体底部进入，由于壳体直径大于管束直径，液相物料围绕整个管束的直径和长度方向流动，最终漫过位于管束上方的溢流堰。换热过程形成的气相和液相在壳体上方空间发生分离，气相通过位于顶部的一个或多个管嘴离开再沸器。釜式再沸器可选用浮头式或U形管式，能适用于管程内流体较脏或高压流体情况。
X型壳体类似于G型壳体，其区别仅仅在于无纵向隔板。该类壳体也称为错流式壳体，可在壳体上部和下部中间分别设有一个进口管嘴和一个出口管嘴，为使流体流均匀分布，也可在壳体上下设多个管嘴。这种壳体的阻力在所有壳体型式中最低，故可用于真空式冷凝器。
根据以上各种壳体类型的特点，可以归纳出壳体类型选择的主要原则如下：
①E型壳体为标准壳体，采用最多；
②F型壳体作为备选，可以用于需要多壳体、可抽出管束的工况，起到两台或多台换热器串联的作用，但是纵向隔板容易引起泄漏；对于“F”型换热器，壳侧流体的进出口温度差不得大于 191℃。
③G型和H型壳体一般用于卧式热虹吸式再沸器；
④J型和X型壳体的壳程压降较低，多用于E型壳体不能满足允许压降要求的场合，比如塔顶冷凝器和卧式热虹吸式再沸器；
⑤K型壳体用于釜式再沸器，对于壳程沸腾且汽化率大于 50%直至 100 %时，考虑采用“K”型。
前端结构
A型前端结构是通道式筒状管箱，两端均有法兰，一端法兰采用螺栓固定到管板上，而另一端和平盖采用法兰连接。该结构型式使得清理换热器管内污垢时只需移去平盖，而无须拆卸管箱或相连的管道，维修起来非常方便。但是当检查或维修外围管子与管板间接头，或要移除管束时，就需要整体移除管箱。与B型前端结构相比，由于A型前端结构多了一个法兰封面，增加了泄漏点，并且大直径的法兰封面制造困难，钢材耗量也有所增加，成本较高。尽管该类前端结构费用较高，但由于其方便性，仍然获得广泛应用，多用于操作压力低、直径较小、管束需要经常清洗的情况。
B型前端结构仅在管箱的一端采用螺栓和壳体连接，另一端为固定的椭圆形封头。该类前端结构较A型前端结构价格便宜，重量较轻，适用于一般场合，也是一类应用十分广泛的前端结构。当管程需要经常进行清理时，由于整个管箱重量较大，拆卸时要移去相连管线，故不推荐使用。所以B型前端结构常用于管程流体较清洁的情况，如蒸汽或制冷剂，常与U形管组合成BEU型换热器。
C型前端结构和A型前端结构十分类似，只是管箱与管板端相连不是依靠法兰，而是直接焊接到管板上，管板再和壳体法兰用螺栓相连。这一类型前端结构仅仅适用于可拆卸管束，其特点是当管束重量比壳体大得多时，可以很方便地移去壳体，而保持整个管箱、管束及相连的管线系统不动。为拆卸方便，通常壳体底部装有滚轮。该类前端结构比较适合以下场合：
①螺栓连接最少，适用于管内走有害性流体的场合；
②高压，管束重量较大，维修时需要移去壳体的场合；
③壳程需要经常清洗的场合。
C型前端结构的主要缺点是虽然可以移去平盖，但是要维修管板仍然十分困难。使用这类前端结构要求管束和壳体之间有较大的间隙，使得采用这类前端结构的换热器造价过高，因此，该类型前端结构应用较少。
N型前端结构类似于C型前端结构，只是它的管箱和壳体是直接焊接相连的，而非采用法兰连接。因而只适用于固定管板式换热器。与A型壳体类似，优点是无须拆卸管线系统，便可对换热器管内进行清理。其缺点和C型前端结构相似，管板维修较为困难。
TEMA标准中的D型前端结构主要用于一些特殊场合，如操作压力在6.0MPa或更高的工况。这类换热器平时极少用到，使用时需要查阅专门的资料或相关专利。
前端结构的选择主要取决于管程流体的压力和管程是否需要经常机械清洗，不同类型的选择主要影响换热器机械设计和重量，对热力设计影响较小，根据以上前端结构的特点，可以归纳出前端结构类型选择的主要原则如下：
①当管程流体较脏时，选择A型；
②当管程流体较清洁时，选择B型；
③当管程流体有害、管束较重或壳程需经常清洗时，选用C型；
④对于壳程流体有害的固定管板式换热器选用N型；
⑤对高压换热器前端结构宜选择D型。
后端结构
后端结构可分为三种类型，包括固定管板式(L、M、N)、U形管式和浮头式(P、S、T、W),详细介绍如下：
(1)L、M及N型后端结构
L、M或N型后端结构用于固定管板式换热器，它们与A、B及N型前端结构相对应，壳体与管束外圈管子之间存在很小的间隙。由于壳体与管子材料具有不同的热膨胀系数，将壳体与管子之间的温差限制在中等程度范围(温差<50℃)。如果壳体具有膨胀节，那么就可以将这一温差的限制提高(温差<90～120℃)。使用该型后端结构时，壳程压力通常小于3.5MPa。
L型和N型后端结构，一般适用于单管程或奇数管程换热器，无须拆卸工艺管线便可对管板进行维修和清理，对于偶数管程的换热器，应采用M型后端结构。以E型壳体为例，对于固定管板式换热器，可能的换热器组合见表3-5。
(2)U形管后端结构
(3)S型后端结构
S型后端结构又称钩圈式浮头，该钩圈由两个圆环组成，采用螺栓将浮头、管板和钩圈夹紧。将浮头管板的螺栓拆卸后，即可将管束从壳体中抽出。由于管板直径大于壳体直径，此类结构允许壳体与管束之间存在较小的间隙。S型是应用最广泛的浮头。
T型后端结构也是一种浮头式结构，又称直接抽出式浮头换热器。与S型换热器不同，它无须先将浮头拆卸下来，便可直接将管束从换热器壳体中抽出。欲做到这一点，其壳体直径就要比相应的S型换热器大，使得其造价较高。尽管如此，某些装置中还是倾向于使用T型结构，主要原因在于其拆卸方便，管程和壳程皆可机械清洗。当管程和壳程压差较大时，因为S型结构容易产生泄漏，故采用T型结构是较好的选择。T型后端结构的管束与壳体之间间隙很大，必须加有旁路挡板，而且在同壳径情况下排布的管子数比S型后端结构少。
对于这一类型结构，壳体和浮头管板之间的间隙需在后端结构和扩展的壳体法兰间采用填料进行密封，填料采用带螺栓的密封环在壳体法兰上予以压紧。由于该类结构采用填料进行密封，且后端结构要求管束与壳体间存在较大间隙，需在折流板边缘设有密封垫圈，易于泄漏，故只能用于换热器壳程流体压力小于4.0MPa、温度小于300℃和无毒无害的工况。
W型后端结构又称O形环或套环式结构，表示在浮头管板和壳体之间采用填料密封，W型浮头管程数为1或2。该类型结构难免会出现泄漏，故只能用于换热器管程和壳程流体压力小于1.0MPa、温度小于200℃和无毒无害的工况。
根据以上后端结构的特点，可以归纳出后端结构类型选择的主要原则如下：
①当壳体具有膨胀节且壳程无须机械清洗时，可选用固定管板式(L、M、N);
②当壳程流体无害，壳程压力低于3.5MPa且壳程无须机械清洗时，可选用固定管板式；
③当管程无须机械清洗且不需要纯逆流的流动方式(F型壳体除外)时，选用U形管束；
④浮头式换热器最常用浮头为钩圈式S型，其余有P、T和W型。
换热器命名
GB151，换热表示方法如下：
谦谦君子，不饮盗泉之水。
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