1.折流板管壳式换热器

目前应用最广的管壳式换热器通常由封头、管板、隔板和外壳组成。其中隔板的作用如下：①作为管子的支撑结构；②提高壳侧流体的速度，并使流体横掠管束，从而强化壳侧的传热。由于隔板起到了折流作用，因此通常又将其称为折流板，相应的换热器也称为折流板管壳式换热器。

折流板管壳式换热器存在以下问题：

（1）引起诱导振动，导致换热器损坏。

折流板使流体横掠管束，在增强传热的同时，也会引起流体的诱导振动。旋涡脱落、紊流抖振、流体弹性激振是引起诱导振动的主要原因。实验研究还证实：无论是单相流还是气液两相流，在横掠单管或管束时都会激发管子振动，而且垂直于绕流方向的振幅高于平行于绕流方向的振幅；两相流横掠管束时的振幅明显高于单相流；无论是单相流还是两相流，其引起管束振动的振幅都随着质量流速的提高而提高；对于两相流而言，随着含气量的增加，振幅也随之增加。

因诱导振动而引起的损伤主要表现在以下方面：

①管子互相碰撞，当管子振幅大到足以使管子经常碰击时，就会使管壁磨损变薄，直至破坏；

②管子与折流板孔壁因振动不断碰撞，从而引起管子破裂；

③振动的管子与管板连接处受到很大的应力，久而久之就造成胀接和焊接点因应力而损坏，并造成接头泄漏；

④管子因振动反复弯折而引起应力疲劳，长时间连续振动就会导致管子破裂；

⑤振动引起应力脉动，会使管材中的微观缺陷扩展，直至产生裂纹。

对折流板管壳式换热器而言，减少诱导振动的振幅的措施如下：①降低横掠管束的流速；②提高传热元件的固有频率，如增加管壁厚度、减小管子的跨度。显然这两个措施是矛盾的，因若要减少管子跨度，就需要增加折流板的数目，而折流板数目的增加又会使横掠管束的流速增加。此时为减小流速，就只有增加换热器筒体的直径，这样不但使换热器体积增加，而且流速降低又会使表面传热系数下降。

为防止诱导振动引起的破坏，在折流板管壳式换热器的设计中，对横掠管束的流速必须进行核算，并根据换热器的具体结构将其控制在某一流速之下。在TEMA等标准中，对此都有专门的规定和推荐的计算式。

诱导振动导致折流板管壳式换热器管子破坏的最典型的例子是华能汕头电厂2号机组的海水冷却器。该冷却器是俄罗斯产品，单台机组配两台100％容量的白铜管折流板管壳式换热器，其外形尺寸为9540 mm×1200 mm，原设计为五块折流板，换热效果能满足设计要求，但运行一年后就有500多根管因振动而断裂，造成设备冷水大量泄漏。

（2）存在流动死区和漏流，使实际传热效果远低于理论值。

流动死区的存在和漏流是折流板管壳式换热器的另一大问题。图7-34表示了折流板管壳式换热器的漏流损失。由于壳间的间隙漏流和折流板的孔隙漏流呈纵向流，与主流的横向流是不一致的，它们参与换热的程度很低，另外折流板与筒体之间还存在着流动死区，当流速较低时将使参与换热的有效传热面积减少25％～30％。这些都是造成管壳式换热器传热系数低的原因。此外壳侧流速低和死区的存在还会引起结垢和腐蚀。

（3）壳侧的流动阻力大。

图7-34　折流板管壳式换热器的漏流损失

流体反复横向掠过管束，并不断地改变流动方向，致使壳侧流动阻力大，在设计折流板管壳式换热器时壳侧的阻力常常成为制约设备选型的一个主要因素，而且增加了壳侧的泵功。

显然最有效的防止诱导振动的方法是将流体由横掠管束改为纵掠管壳，但纵掠管壳的表面传热系数又不如横掠管束，显然这是一对矛盾，这也正是新型折流杆管壳式换热器产生的背景。

2.折流杆管壳式换热器

1）折流杆管壳式换热器的结构

折流杆管壳式换热器（rod baffle heat exchanger）是1970年由美国菲利浦石油公司首创的。其设计初衷是为了改善折流板管壳式换热器中的流体诱导振动，其主要特点如下：壳程不再设置折流板，而用折流杆组成的折流圈代替折流板，它既对管子起支撑作用，又对流体起扰动作用，以达到强化传热的目的。

折流杆管壳式换热器的核心部分是由一系列焊有折流杆的折流圈组成的折流圈笼。图7-35为折流圈的示意图。图7-36则为折流圈笼和管板的组装图。从以上两图可以看出折流杆是均匀地焊在折流圈上，每一个折流圈则相隔一定的距离，按一定排列分别焊接在拉杆上，从而形成一个折流圈笼。

图7-35　折流圈的示意图

折流杆可以是圆形、方形或长方形。通常相邻两个折流圈的折流杆其方向是互相垂直的，即如果前一个折流圈的折流杆是垂直布置的，则后一个折流圈的折流杆就为水平布置。传热管穿过折流圈时可以有不同的情况，例如可以是两根折流杆中间夹一根传热管子，也可以是两根折流杆之间夹两根传热管。而且前后折流圈的折流杆与传热管之间也可以有不同的组合情况。例如前面折流圈的折流杆是水平地支撑第1，3，5，…排传热管，随后一个折流圈的折流杆则是垂直地支撑第2，4，6，…排传热管，然后依次交替布置。当然也可以有其他组合和布置方式，但不论何种布置方式，都必须保证每根传热管能被四个折流圈的四根折流杆从四个方向牢牢固定。

图7-36　折流圈笼和管板的组装图

折流圈中的折流环可以用圆杆、方杆或方条制作，其内径等于管束的外径，其外径则等于壳体内径减去TEMA等设计标准所规定的间隙。折流环的形式有杆式、板式和带式三种（见图7-37）。其中板式折流环的径向厚度大于纵向厚度，而带式折流环的径向厚度小于纵向厚度。对于直径小于1500 mm的管束，推荐采用杆式折流环结构。对于浮头式管束和其他管束，直径大于1500 mm者，推荐采用板式环，在需要更换管束而又必须布置更多换热面积时，推荐采用带式环。

图7-37　折流环结构形式

折流圈的间距需根据换热器的结构、壳侧工作流体的性质、有无相变以及壳侧和管侧表面传热系数之比等诸多因素决定。显然折流圈间距的大小对管束振动、压降大小均有直接影响。间距小则有利于防振和强化传热，但流动阻力会有所增加。此外前述折流杆和传热管之间的组合方式对壳侧防振、传热和流动阻力也有很大影响。它们都是决定折流杆管壳式换热器能否达到最佳性能的关键因素。

在折流杆管壳式换热器的壳侧入口，为了降低入口接管引起的压降以及避免因安装防冲击板而引起布管数减少，通常都采用外导流筒结构。只有在特殊情况下（例如老换热器改造，壳体需保留不变，只将原折流板的换热器芯更换为折流杆时），才采用内导流筒结构。

2）折流杆管壳式换热器的优点

从折流杆的结构特点可知，与折流板管壳式换热器相比，折流杆管壳式换热器有以下优点：

（1）由于壳侧流体是纵掠管束，防止了诱导振动的产生，提高了换热器的安全性。

（2）大大减小了壳侧流体的阻力，降低了管侧的泵功，节约能源。

（3）由于折流杆增强了流体的扰动，减少了横掠管束时的流动死区和漏流损失，从而强化了壳侧的换热，即壳侧的表面传热系数不但不低于横掠时的表面传热系数，而且视壳侧介质、流速以及有无相变等情况，传热系数反而可提高15％～50％。

（4）减少了污垢的沉积和腐蚀的产生，延长了换热器的使用寿命。

3）折流杆管壳式换热器的实验研究

对于折流杆管壳式换热器，由于其结构形式多样、流动复杂，目前理论计算还有困难，实验就成为研究的主要手段。华中科技大学热工研究室从20世纪90年代初开始对折流杆管壳式换热器进行了一系列的实验研究，其研究内容包括：

（1）对不同的传热介质（水-水、水-水蒸气凝结、水-油、水-空气等）测试了折流杆管壳式换热器的流动和传热特性；

（2）研究了折流圈间距大小对折流杆管壳式换热器流动和传热性能的影响，包括等间距和不等间距的情况；

（3）研究了不同折流杆形状（包括圆形杆、正方形杆和长方形杆）对折流杆管壳式换热器流动和传热的影响；

（4）测试了不同管子布置方式下（正方形布置、三角形布置）折流杆管壳式换热器的传热和阻力特性；

（5）研究了折流杆和管子间不同的组合方式（例如四杆夹一根管、四杆夹两根管等）对折流杆管壳式换热器流动和传热的影响。

从实验研究得到如下的结论：

（1）无论何种结构形式的折流杆管壳式换热器，当用于不同的传热介质时，与折流板管壳式换热器相比其传热和流动性能均有改善，即传热系数都有所增加，流动阻力均有较大幅度的降低。但对不同的传热介质，改善程度的差别很大。例如，水-水折流杆管壳式换热器和水-水蒸气凝结折流杆管壳式换热器相对于折流板管壳式换热器而言，前者传热系数的增加程度远高于后者。除了与传热介质的性质有关外，与折流杆的结构形式也有很大关系。

（2）折流圈的间距以及折流杆与管子间的不同组合方式是折流杆管壳式换热器最重要的结构参数，它们的变化直接影响传热系数和壳侧流动阻力的大小。必须针对折流杆管壳式换热器的具体情况精心设计。一般而言，折流圈间距减小，壳侧表面传热系数相应增加，流动阻力也会相应增加。因此在阻力允许的情况下，为了满足传热要求，可适当缩小折流圈间距。例如在改造折流板管壳式换热器时，用户往往要求壳体不变，只换一个新的折流杆的芯子，此时因为采用内导流筒，而且折流环有一定宽度，会使布管数目比原来数目有明显减少，导致换热面积不够，此时减小折流圈间距是保证传热量的唯一可行办法。当然，折流圈间距减小，折流圈数目增多，制造成本会相应增加一些。

（3）沿换热管长度方向等距离布置和不等距离布置折流圈，在折流圈平均距离相当的情况下，换热和阻力的情况差别不大。但在某些情况下，不等距布置折流圈比等距布置折流圈有利得多。例如对于电厂的低压加热器，由于是立式的蒸汽冷凝器，在传热管上部冷凝液膜很薄，下部冷凝液膜较厚，因此上部折流圈布置很稀，下部布置较密，而且越接近底端，折流圈间距越小，这样不但上部空间蒸汽流动阻力很小，有利于保证一定的真空度，而且下部折流杆对液膜的扰动又极大地强化了传热。正是采取了这一措施，笔者在多座电厂成功地将200 MW的折流板式低压加热器，在壳体和进出口接管不变的情况下，改造为折流杆式低压加热器，而且是将原来的铜管改为不锈钢管。改造后的低压加热器完全能够满足要求。如仍采用铜管，加热后的给水温度可比原折流板式低压加热器提高5℃。另外，对黏性流体在温降很大的情况下，采用不等距的折流圈布置方式也是有利的。

（4）折流杆的形状，如圆形、方形、椭圆形等对流动和传热影响不明显，因此通常为加工方便，采用圆形折流杆即可，因为可以利用市场上购置的圆钢直接作折流杆。

（5）由于是纵掠管束，所以正方形和三角形的布管方式对流动和传热的影响不大。虽然三角形布置可以在相同壳体直径下安排更多的换热面积，但对折流杆管壳式换热器而言，采用三角形布置后，其加工制造要困难得多，因此一般情况下采用正方形布置。即便对于折流板管壳式换热器的改造，改为正方形布置后，布管数目虽然减少，但由于总传热系数增加，在壳体直径不变的前提下，仍能满足原来的换热要求，只有在极个别情况下才考虑采用三角形布置。

（6）折流杆和管子间的不同组合方式对流动和传热均有较大影响，它们之间的关系比较复杂，需根据换热器的具体结构（如长度和直径）、传热和流动要求及制造加工成本来求得一种最佳的组合方式。

（7）按照折流杆管壳式换热器的结构特点，由于折流环内外径之差，在壳程会形成一个最大的流通截面Amax和一个最小的流通截面Amin。显然Amin/Amax与折流环的内外径之差有关，因此壳侧流体每通过一个折流环就会形成一次节流，这种节流引起的扩缩流也和折流杆形成的绕流一样，能显著地强化壳侧的换热，特别当壳体直径小于400 mm时，这一影响通常都必须考虑。而且Amin/Amax越小，折流圈数目越多，扩缩流的影响就越大，但壳侧的流动阻力也会相应增加。此外换热管长Lt与折流环外径db0之比Lt/db0对壳侧的换热也是有影响的，特别是当Lt/db0比较小时更是如此。

有关实验装置、系统、实验结果以及与折流板管壳式换热器的比较请参阅文献［27、28］。

4）折流杆管壳式换热器热力计算

（1）壳侧的表面传热系数。

折流杆管壳式换热器热力计算的关键是确定壳侧的表面传热系数和流动阻力。根据实验结果以及其后某些折流杆管壳式换热器的工业测试数据，发现壳侧表面传热系数在Re=3600附近有较大的变化。计算折流杆管壳式换热器壳侧表面传热系数的经验公式如下：

当Re＜3600时

其中

当Re≥3600时

其中

上述诸式中，式（7-3）和式（7-5）实际上分别是流体纵掠管束无折流杆时，壳侧在层流及湍流状态下的换热系数的计算公式，db0为折流环外径，Lt为换热管长，fw和φw则为与折流杆换热器几何结构有关的修正系数。从前面分析可知加装折流杆后，影响传热的主要因素除折流圈的间距Lb外，还有Amin/Amax和L/db0。因此修正系数fw和φw也应和这三个因数有关，可以写成

其中

其中(www.daowen.com)

根据实验室实验和工业测试数据，有如下经验关系式可供参考：

上两式中，nb为折流圈的数目；Lb为折流圈的间距，mm。

上两式中，R=Amin/Amax。

上两式中，S=（Lb/db0）。

（2）壳侧流动阻力。

在计算壳侧流动阻力时，折流杆管壳式换热器的总压降可表示为

式中，Δps为壳侧进出口接管内的流动压降；ΔpL为无折流圈时，沿管束纵向流动的压降；Δpb为加装折流圈引起的压降。显然Δps的计算公式和折流板管壳式换热器一样，ΔpL类似于直管内的流动压降，均较容易计算。例如可以采用文献［5］和文献［10］中的推荐公式。根据实验结果和工业测试数据，对于折流圈压降，推荐如下的计算公式：

式中，Kb为折流圈的局部阻力系数；nb为折流圈的数目；ρ为工作流体密度；u为纵掠最大流速。

为反映传热管径和管子排列方式对压降的影响，采用dp作水力特征尺寸，即

式中，d0为壳体内径；nt为管子数目；d为管子外径。

实验发现，按u和dp计算的Rep=ρudp/μ=7000时流动压降发生明显变化。因此将Rep=7000作为计算时的分界线。

当Rep＜7000时

式中

当Rep≥7000时

式中

上面诸式中s=Lt/db0，R=Amin/Amax。

5）折流杆管壳式换热器的应用

折流杆管壳式换热器的应用日益广泛，目前它主要用在三个方面：①油-水换热设备，其中油或油蒸气走壳程，包括换热器和冷凝器；②水蒸气-水换热设备，其中水蒸气在壳侧凝结；③水-水换热设备。油-水折流杆管壳式换热器在石化行业应用最多。

水蒸气-水换热器在电厂和采暖行业用得很多，通常是用水蒸气凝结来加热给水。茂港电力设备厂为国内20座电厂更换了40台低压加热器。这些低压加热器大多数是为200 MW发电机组配套的。所谓更换，是在保持壳体及进出口接管不变的情况下，用折流杆芯体替代原来的折流板芯体。根据电厂的要求，其中绝大部分是采用钢管或不锈钢管来代替原有的铜管。由于壳体不变，又需改用铜管，从传热过程分析可知，一侧为水蒸气凝结，另一侧为水强制对流，表面传热系数均很大，因此管壁的热阻就是一个重要因素。铜管改用钢管后，管壁热阻大大提高，因此更换工作的难度很大。但由于折流杆管壳式换热器本身的优点，加上在折流圈间距、折流杆布置等结构方面进行了不断的试验和改进，上述低压加热器的改造均非常成功。

水-水换热器是应用广泛的另一类换热器。例如用海水或河水将各种工业设备冷却水冷却后再使用，用高温热水加热生活用水或采暖用水等。茂港电力设备厂为电厂和采暖行业提供了一批水-水折流杆管壳式换热器，例如表7-9即为华能汕头发电厂300 MW发电机组的海水冷却器采用折流杆管壳式换热器前后的主要参数。从表中数据可以看出，折流杆式海水冷却器明显优于折流板式。目前已为1000 MW火电机组提供了72台海水冷却器，为600 MW火电机组提供了36台海水冷却器，节能效果十分明显。

表7-9　华能汕头发电厂2号机海水冷却器改造前后的主要参数

3.改变管束支撑物的结构，使壳程流动从横流变成纵流

在管壳式换热器中，与管内的换热相比，壳程的换热往往要弱得多，因此强化壳程的换热就显得很重要。管束支撑物是壳程的关键结构，直接影响着换热器壳程的各种性能。除了折流杆管束支撑物外，从20世纪90年代起，我国也开始对纵流式管束支撑物进行研究与开发。纵流式管束支撑物有以下几种形式：①大管孔整圆形隔板；②带小孔的整圆形隔板；③花隔板；④异形孔隔板（矩形孔、梅花孔）；⑤网状支撑板：⑥折流杆式支撑（圆截面杆、矩形截面杆）；⑦空心环支撑；⑧螺旋折流板；⑨管子自支撑等。

1）大管孔整圆形隔板

大管孔整圆形隔板出现得较早，其板上不开缺口而钻有比管径大的圆孔，既让管子穿过，又留有足够的间隙让管间流体通过。这种支承结构制造简便，流动死区和弯路少，压降低，传热面积能够得到充分利用。管壁与孔板之间的环形间隙对流体可产生射流作用，既增强了传热，又使管壁不易结垢。但采用大管孔整圆形隔板不但增大了换热器的直径，而且由于管子缺乏支撑，管束的抗振能力很差。

2）带小孔的整圆形隔板

隔板上除钻有等于管外径的管孔外，管孔之间再钻小圆孔，让管间流体由小圆孔流过隔板，使流体纵向从管间流过。这种折流板的管孔等于管子外径，使得小圆孔折流板对管子有很好的支承，防振性能得到大大提高。但在管孔与管子间的缝隙内容易存储杂质，易造成管子结垢及管子腐蚀。

3）花隔板

在整圆形隔板的基础上，黄素逸等人提出了一种所谓的花隔板，即只在圆形隔板的四个象限的某一象限或某两象限（最多三个象限）上开有管孔，作为管束的支撑，而未开管孔的某一象限则是空的，或钻有很大的孔，作为流体的通道。将这样的花隔板组合起来，通过壳体两端的导流筒，使壳侧流体一方面纵掠管束，另一方面又不停地反复改变流动方向，从而使传热得以强化。这种结构的最大优点是既能强化传热，又使换热器的制作简单化。

4）异形孔隔板（矩形孔、梅花孔）

为进一步提高整圆形隔板的性能，又开发出带异形孔（矩形孔、梅花孔）的整圆形隔板，既能支撑管子，又能让管间流体流过隔板。异形孔隔板既能使流体通过板孔与管壁之间的空隙流过，而且也能够很好地支承管子。当流体从空隙流过时，能够产生射流，冲刷管子，从而使管子与管孔之间不易结垢和腐蚀。异形孔隔板还具有传热性能好、压降低、防振性能好等优点。实验结果表明，梅花孔板强化传热的效果优于矩形孔板。当隔板间距为50 mm时，梅花孔板的传热系数是矩形孔板的1.5～1.6倍。异形孔的整圆形隔板的缺点是加工制造困难，制造成本较高。小圆孔、矩形孔和梅花孔的隔板如图7-38所示。

5）网状支撑板

为了克服异形孔隔板加工困难，制造成本较高的缺点，发展了一种网状整圆形支撑板。它一般采用冲压加工而成，其换热管从网状中穿过。不同的网状支撑板如图7-39所示。

6）空心环支撑

空心环支撑是由华南理工大学化学工程研究所邓先和等发明的。它是将直径较小的钢管截成短节，均匀分布在换热管之间的同一截面上（为一组），呈线性接触，在紧固装置螺栓力的作用下，使管束相对紧密固定，如图7-40所示。

图7-38　小圆孔、矩形孔和梅花孔隔板

图7-39　网状支撑板

图7-40　空心环支撑

空心环管壳式换热器以强化管（如横纹管）作为换热管，能够同时强化管程和壳程，且壳程空隙率大，对流体形体阻力小。流体的绝大部分压降作用在强化管的粗糙传热面上，以促进近壁流体传热滞流层的湍流强度，降低传热热阻。

研究表明，当支撑同样的强化管束（即横纹管束）时，空心环支撑结构较折流杆支撑结构更能使粗糙管束获得好的强化效果，在同等壳程条件下传热系数高50％以上，且壳程压降更小。同时空心环支撑也具有折流杆式支撑的诸多优点，但扰流作用不如折流杆式支撑。

7）螺旋折流板

为了克服折流板管壳式的缺点，西安交通大学王秋旺提出了一种螺旋折流板（见图7-41）。螺旋折流板是将传统的垂直弓形板换成螺旋状或近似于螺旋状的折流板，折流板与换热器壳体的横断面倾斜连接，从而使流体在壳程沿螺旋通道流动。这样既可避免传统垂直弓形板换热器中出现的流动死区，又可借助于旋流强化壳侧的传热。其缺点是加工制造比较困难。

为加工方便，目前所采用的螺旋折流板，一般由若干个1/4的扇形平面板替代曲面相连接，形成近似的螺旋面。在折流时，流体处于近似螺旋流动状态。相比于弓形折流板，在相同工况下，这样的折流板（被称为非连续型螺旋折流板）可减少压降45％左右，而总传热系数可提高20％～30％，在相同热负荷下，可大大减小换热器尺寸。

8）管子自支撑

为了简化管束支撑，提高换热器的紧凑度，近几年出现了利用管子自身作支撑结构的管壳式换热器（见图7-42）。例如螺旋扁管、螺旋椭圆扁管、交叉缩放椭圆管都可利用自身作为管束支撑。这类换热器均利用相邻管突出处的点接触支撑管子，且管内外流体换热均能得到强化。

图7-41　螺旋折流板

图7-42　管子自支撑结构

9）其他杆型支撑

除了前述的折流杆管壳式换热器外，最近几年也出现了其他杆型支撑。如扁钢条的支撑方式、波浪形扁钢支撑结构、准椭圆截面的折流杆支撑等。

扁钢条的支承方式与圆钢杆单向支承方式类似，不同点在于用直扁钢条代替了圆钢杆，其目的在于通过改善折流杆支承方式，抑制管子的不良振动。对于圆钢杆支承方式来说，圆杆与管子相互垂直，其接触方式是点接触；而直扁钢条与管子是线接触，因此其对管子振动有较强的抑制作用，又便于换热管呈错排排列，因此跨距可以比折流杆构件大，而且对管子不易造成磨损。通过实验测试出利用直扁钢条支承方式的换热器的抗振特性，虽然不能提高管子的固有频率，但能提高对数衰减比。

波浪形扁钢支承结构如图7-43所示。它由折流栅组成，而折流栅是由环形折流圈和两端分别焊在环形折流圈上的多根波形扁钢支承带构成的。六块间隔一定距离的折流栅组成一组波浪形扁钢支承构件。整个换热器可设有多个波浪形扁钢支承构件，相邻的两块折流栅的波浪形扁钢支承带要相互成60°角，相隔一块折流栅的扁钢形支承带相互成120°角，相隔两块折流栅的扁钢形支承带相互平行，即1与4、2与5、3与6都相互平行。

图7-43　波浪形扁钢支承结构

准椭圆截面的折流杆支承与圆钢杆支承在结构上没有太大的区别，就是使圆钢杆变成准椭圆截面的杆。其目的是便于穿管并保证折流杆的位置精度。穿管完成以后，转动折流杆使其和换热管充分贴合，然后将折流杆焊固在折流圈上，因换热管和折流杆充分贴合，在有的换热管上可能产生小的接触预应力，从而也能有效地消除管束振动。

该结构的优点如下：①由于采用的是三角形布管，布管数增加，从而使换热器的整体换热面积增加；②钢带具有绕流作用，当壳程流体流速达到一定值时，流体经过钢带处的旋涡脱落和折流圈处的文丘里效应，在后面产生旋涡尾流，流体的流速越大，湍动越激烈，从而强化了传热效果；③由于折流栅的旋转，壳程流体在流动时形成一定程度的螺旋流，从而起到强化传热的作用。

4.纵流管壳式换热器的发展方向

纵流管壳式换热器自出现以来就显示出良好的抗振性能，但和横流管壳式换热器相比，主要是壳侧换热小于横流，因此在采用纵流的同时，提高壳侧换热，一直是人们努力的方向。目前各种纵流管壳式换热器其管束支撑物在壳程空隙率均较大，对壳程流体流速的调节作用较小，只有在大流量下才能显示出其优越性。因而，如何在小流量或低雷诺数下提高纵流管壳式换热器的性能，也是今后值得考虑的一个问题。

异形孔隔板（如矩形孔、梅花孔）可以通过调节开孔的大小来改变壳侧的流速，是一种首选的纵流管壳式换热器的管间支撑物。但形状单一的异形孔隔板很难大大强化壳侧换热的效果。目前正在兴起的由多块不同异形孔隔板组成的复合隔板，能够根据换热的具体情况（如不同的工作介质、不同的流量大小）组合成多种形式，从而达到最佳的壳侧传热。

图7-44形象地表示了这种新型的组合孔板。图7-45表示不同组合孔板形成的纵向流的流通截面的变化。

图7-44　组合孔板的示意图

图7-45　不同组合孔板形成的纵向流的流通截面的变化

纵流管壳式换热器代表了今后管壳式换热器的发展方向。与传统的横流管壳式换热器相比，其优点如下：①换热效果好，有效传热面积大大提高；②结构紧凑，实现了完全逆流，传热温差较大；③纵向流过管束，壳侧流体的流动阻力减小；④不会引起诱导振动，结构可靠；⑤不易结垢、堵塞，制造简单，材料利用率高。