套管式板式换热器的核心是由众多套管形成的套管束, 其设备主要结构由筒体、封头、管板及套管束等组成。两侧封头与筒体相连, 筒体每端各固定两道管板, 两端共 4 道管板。由套管束构成换热管束, 管束中的每组套管均由一根内管及一根外管组成。其中, 套管中各外管固定在两道内管板上( 上内、下内) , 套管中各内管固定在两道外管板上( 上外、下外) 。这种结构在其加热器内部形成了 3 个流体流动的空间, 即各内管内部的内流空间、各外管外部的外流空间及各内外管之间环形流道的间流空间。由于具有 3 个流体流动的空间, 所以它不仅适用于二相流体的换热, 而且也适用与三相流体间换热。其重要意义在于以下几个方面。
1) 改善了设备换热性能 在列管式换热器基础上加以改进, 换热方式以薄层换热为主, 这种换热方式的优点在板式换热器和螺旋板换热器上已经得到证明。通过这种改进, 换热器的传热系数和换热速率有很大的提高。
2) 增强了设备竞争力 使管壳类换热器与板式类换热器在传热系数与换热性能方面的巨大差距缩小以至于消失, 增强了设备竞争力。
3) 开辟了新的换热理论 这种换热器不仅设计构思了环形流道的模式, 而且发明了环状流动的概念, 奠定了双面换热的理论[ 4] ; 不仅提供了一种坚固高效的换热器设备, 而且开启了传质与传热领域内一个新的极具生命力的研究方向。伴随着这一方向理论的探讨与深入以及这一换热设备的日臻完善与开发, 我国换热器领域的研究与制造水平在世界舞台上又将有一个质的飞跃。
4) 对板式换热技术的发展有促动作用 解决了长期困扰板式换热器结构强度低, 应用领域始终受限制的问题。这种新型高效换热器结构形式的出现对现有板式换热器技术的发展有推动作用。
5) 拓宽了换热设备的应用领域 由于该设备综合了管壳类换热器高强度及板式类换热器换热效率高的优点, 而且其传热性能更优于板式类换热器,它具备快速冷却和快速加热能力且换热温差较小两大优势, 这都能增加换热单元设备的应用范围, 增加工艺设计中传热操作的设计范畴, 为小温差回收热能、小温差冷却以及快速精确恒温控制的换热设计提供了可能性。
6) 有利于理想型换热器的研究与探索 到目前为止, 应该说还没有一种让人们觉得很理想的换热器结构形式。始终居于主导地位的管壳类换热器换热性能不理想, 板式类换热器换热性能优良但结构强度低使其应用范围受限。所以, 换热设备实际上是一种换热和强度不能兼顾的无奈局面。套管式板式换热器在探索融合管壳式换热器和板式类换热器二者优点, 寻求提供一种理想型的可以作为更新换代的换热器结构形式方面, 迈出了具有实质性意义的一步。这将引起人们对这方面问题的重新重视和注意, 加大投入研究和开发的力度, 其结果不仅可能导致换热理论和设备水平的又一次提高, 而且可能会对工业经济的发展做出贡献, 对节约能源和环境保护有不可估量的促进意义。