产品与服务

套管式换热器是一种以同心套管中的内管作为传热元件的高效热交换设备，由内管和外管组成环形流道，通过管壁实现两种流体的热量传递，广泛应用于石油化工、食品加工、医药、能源等领域，尤其适用于小容量、高压、腐蚀性介质或高粘度流体的换热场景。

核心结构与工作原理

• 结构组成：

  • 内管与外管：通常为钢制、铸铁、铜、钛或陶瓷材质（耐腐蚀需求），内管走一种流体（如热流体），外管与内管间的环形空间走另一种流体（如冷流体），可根据需求设计为单套管或多套管串联/并联形式。
  • 温差补偿结构：当内外管壁温差较大（如超过50℃）时，通过外管设置U形膨胀节或内外管间采用填料函滑动密封，抵消热胀冷缩产生的应力，防止设备变形或泄漏。
  • 强化传热设计：内管外壁可加设翅片（增大换热面积），内管中可加装刮膜扰动装置（适应高粘度流体，如原油、糖浆），提升传热系数至870~1750W/(m·℃)（液-液换热时）。

• 工作原理：
  两种温度不同的流体在内外管中逆向流动（纯逆流型），通过内管壁进行热量传递，热流体放热降温，冷流体吸热升温，实现高效热交换。其结构简单，可通过增减套管数量灵活调整传热面积（单套管传热面积最高达18平方米，适用于小容量换热）。

主要优点

1. 传热效能高：纯逆流设计使冷热流体温差最大化，同时可通过优化截面尺寸提高流速，增强两侧流体的传热系数，液-液换热时传热系数显著高于管壳式换热器。

2. 结构简单，适应性强：由标准构件组合而成，安装无需额外加工，传热面积增减方便；可根据安装位置任意改变形态（如弯制成蛇形），适配狭小空间；选材灵活，陶瓷、玻璃等材质可用于强腐蚀性介质（硝酸换热）。

3. 操作弹性大：两侧流体均可提高流速，使传热面两侧均获得较高传热系数，适用于高压（内管可承受高压）、小流量、低传热系数流体的换热（如液压油冷却、高温蒸汽加热）。

主要缺点

1. 占地面积大，金属耗量高：单位传热面积金属耗量约为管壳式换热器的5倍，多套管布置时空间需求较大，不适用于大型换热场景。

2. 管接头多，易泄漏：串联或并联时管接头数量多，密封点多，长期运行易出现泄漏，需频繁检查维护。

3. 流阻大，维护麻烦：流体在环形通道中流动阻力较大，能耗较高；检修、清洗和拆卸需拆解套管，操作复杂，尤其内管结垢后清理困难（长期运行易因水垢堵塞导致效率降低、能耗增加）。

4. 焊接标准不统一：国内尚无统一焊接标准，企业多凭经验选择焊接方式，焊接处易出现裂纹、腐蚀等问题，需定期检查保养。

适用场景与典型应用

• 石油化工：用于加热、冷却、冷凝等工艺，如原油加热、溶剂回收，尤其适合小批量、高粘度或腐蚀性介质（如沥青换热）。

• 食品医药：乳制品巴氏杀菌（牛奶快速加热至72℃）、果汁/啤酒温度控制（避免高温破坏营养成分），结构简单易清洗，符合卫生标准。

• 能源与环保：余热回收（如发动机尾气热量回收）、地源热泵系统（中深层套管式地埋管换热器，占地面积小、取热量高）。

• 特殊工况：高压小流量流体换热（如液压系统油冷却）、高温差场景（需设置膨胀节抵消热应力）。

维护与优化建议

• 防结垢与清洗：定期使用化学清洗剂（如柠檬酸）或机械清洗（高压水冲洗）去除内管水垢，避免效率下降；高硬度水质需配套软水设备。

• 密封与焊接检查：定期检查管接头密封垫片（如聚四氟乙烯垫片）和焊接处，发现泄漏或腐蚀及时更换，减少停机损失。

• 结构优化：对高粘度流体，可在内管加设刮膜装置或翅片，增强扰动、提高传热效率；采用耐腐蚀材质（如钛合金、哈氏合金）延长使用寿命。

总结

套管式换热器以其结构简单、传热高效、适应性强的特点，在小容量、高压、腐蚀性或特殊介质换热场景中具有不可替代的优势，尤其在石油化工、食品医药等领域应用广泛。尽管存在金属耗量大、维护复杂等不足，但通过合理设计（如翅片强化、膨胀节补偿）和定期维护，可有效提升其运行可靠性和经济性。