管式换热器的换热效率如何

来源：www.cnxinshiji.net 发布日期： 2025年12月08日

管式换热器的换热效率整体处于中等偏上水平，且不同类型的管式换热器效率差异较大，其效率表现取决于结构设计、换热介质特性及工况条件，具体分析如下： 1.核心影响因素：结构类型决定基础效率管式换热器主要分为壳管式、套管式、螺旋管式三大类，效率从高到低排序为：螺旋管式＞套管式＞常规壳管式。

管式换热器的换热效率整体处于中等偏上水平，且不同类型的管式换热器效率差异较大，其效率表现取决于结构设计、换热介质特性及工况条件，具体分析如下：

1.核心影响因素：结构类型决定基础效率

管式换热器主要分为壳管式、套管式、螺旋管式三大类，效率从高到低排序为：螺旋管式＞套管式＞常规壳管式。

螺旋管式换热器：换热管呈螺旋状缠绕，介质在管内呈湍流流动，湍流程度高，能有效破坏管壁边界层的热阻，换热系数可达 1000–3000 W/(㎡·℃)，效率较高。同时，螺旋结构的换热面积紧凑，适合小空间、高粘度介质（如重油、糖浆）的换热。
套管式换热器：采用 “管套管” 的同心结构，两种介质分别在管内、环隙内逆向流动，逆流换热的温差驱动力大，换热系数约 800–2000 W/(㎡·℃)，效率优于常规壳管式，适合中小流量、高温高压的工况（如蒸汽冷凝、导热油加热）。
常规壳管式换热器：结构为多根直管排列在壳体内，管程和壳程介质多为交叉流或折流，湍流程度低于螺旋管，换热系数约 500–1500 W/(㎡·℃)。但可通过加装折流板（如弓形折流板）提高壳程介质的湍流度，从而提升换热效率。
2.工况条件对效率的影响
介质流动状态：湍流流动的换热效率远高于层流。当介质流速提升时，湍流程度增强，边界层热阻减小，换热效率显著提高；反之，低流速、高粘度介质易形成层流，效率会下降。
换热温差：采用逆流换热的管式换热器，平均对数温差更大，热量传递更充分，效率比顺流换热高 10%–30%。
结垢情况：管式换热器的管壁若附着水垢、油污等污垢，会形成额外热阻，导致换热效率下降。例如，水质较硬的冷却水易结垢，长期运行后换热效率可能降低 20%–40%。而光滑的不锈钢或钛合金管壁，以及定期清洗（如化学清洗、机械清洗）可缓解结垢影响。

3.与其他换热器的效率对比

相较于板式换热器（换热系数 2000–6000 W/(㎡·℃)），管式换热器的效率略低，但胜在耐高温、耐高压、抗腐蚀，适合腐蚀性介质（如强酸、强碱）或含颗粒介质（如矿浆、污水）的换热场景；相较于沉浸式蛇管换热器，管式换热器的介质流速更高，效率提升 3–5 倍，且结构更紧凑。

4.提升换热效率的常用手段
对换热管进行强化处理：如采用螺纹管、翅片管，增大换热面积的同时增强湍流效果；
优化壳程结构：加装折流板、导流筒，避免壳程介质出现 “死区”；
控制介质流速：保持管程和壳程介质处于湍流状态（雷诺数 Re＞4000）；
定期维护清洗：去除管壁污垢，恢复换热性能。

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