CN110579120A - 管壳式换热器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种管壳式换热器及其控制方法，所公开的管壳式换热器包括壳体，壳体具有内腔；壳体上设置有壳程进口、壳程第一出口和壳程第二出口，壳程进口和壳程第一出口分别位于壳体的两端；至少设置于壳体一端的管箱，管箱具有内腔，管箱上设置有管程进口和管程出口；管板，管板位于壳体和管箱之间；以及换热管，换热管设置于壳体的内腔中，且换热管穿过管板与管箱的内腔连通；壳程第二出口与壳程进口之间的壳程长度占壳程第一出口与壳程进口之间的壳程长度的比例为1/5‑1/3。上述方案能解决管壳式换热器在变工况运行时，冷却介质调节阀门不能处于调节特性优良的区间，难以实现分工况针对被冷却介质的出口温度精准控制的问题。

Description

管壳式换热器及其控制方法

技术领域

本发明涉及换热技术领域，尤其涉及一种管壳式换热器及其控制方法。

背景技术

管壳式换热器被广泛应用于化工、石油、制冷、核能和动力等领域，它是生产主设备机组系统的重要辅助设备，能够对主设备机组系统生产过程中产生的大量热能，起到换热降温的作用。管壳式换热器，又称列管式换热器，是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的侧壁式换热器，其具有结构简单、造价低、流通截面较宽、易于清洗水垢等优势。

管壳式换热器的换热性能由管程和壳程决定，而管程和壳程在管壳式换热器加工生产时就已经确定，均为固定值。在采购管壳式换热器时，往往会考虑到设备在使用时的极端差工况，例如夏季工况，以管壳式换热器的换热性能能够达到极端差工况的性能要求为基准，如此才能确保其在极端差工况能够正常运行。但是，这就导致目前的管壳式换热器存在如下问题：首先，在春秋季工况或冬季工况下运行时，其换热性能设计裕量较大，冷却介质的调节阀门只需要较小的开度，就能够满足换热需求。此时对冷却介质的调节阀门的开度做微调整，都会使得冷却介质的流量出现巨大的波动变化，造成管壳式换热器的温度控制能力不足，特别是被冷却介质的出口温度控制精度较差，容易对系统的其他设备造成不良影响，例如在发电机组中，管壳式冷油器的出油口温度波动能够后，油的粘性发生变化，导致油压不稳定，氢侧、空侧密封油出现串流事故，甚至会造成整个发电机组密封油系统非正常运行的问题。其次，在夏季工况时，换热性能不足，及时将冷却介质的调节阀门开度开到最大依然不能满足换热要求。综上，目前的管壳式换热器运行时，冷却介质调节阀门不能处于调节特性优良的区间，不能应对外部环境因素带来的影响，变工况适应能力较差，难以实现分工况针对调节被冷却介质的温度，被冷却介质的出口温度控制精度较差。

发明内容

本发明公开一种管壳式换热器及其控制方法，以解决目前的管壳式换热器在变工况运行时，冷却介质调节阀门不能处于调节特性优良的区间，难以实现分工况针对被冷却介质的出口温度精准控制的问题。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

一种管壳式换热器，包括：

壳体，所述壳体具有内腔；所述壳体上设置有壳程进口、壳程第一出口和壳程第二出口，所述壳程进口和壳程第一出口分别位于所述壳体的两端；

至少设置于所述壳体一端的管箱，所述管箱具有内腔，所述管箱上设置有管程进口和管程出口；

管板，所述管板位于所述壳体和所述管箱之间以将所述壳体的内腔和所述管箱的内腔隔开；以及

换热管，所述换热管设置于所述壳体的内腔中，且所述换热管穿过所述管板与所述管箱的内腔连通。

其中，所述管程进口上设置有第一阀门，所述管程出口上设置有第二阀门，所述壳程进口上设置有第三阀门，所述壳程第一出口上设置有第四阀门，所述壳程第二出口上设置有第五阀门；所述壳程第二出口与所述壳程进口之间的壳程长度占所述壳程第一出口与所述壳程进口之间的壳程长度的比例为1/5-1/3。

进一步地，所述壳体上还设置有壳程第三出口，所述壳程第三出口与所述壳程进口之间的壳程长度占所述壳程第一出口与所述壳程进口之间的壳程长度的比例为1/3-2/3。

进一步地，管壳式换热器还包括多个折流板，多个所述折流板间隔设置于所述壳体的内腔。

更进一步地，所述折流板包括第一折流板和第二折流板，所述第一折流板和第二折流板交叉设置；其中，所述第一折流板连接于所述壳体的第一侧内壁，且与所述壳体相对的第二侧内壁留有间隙，所述第二折流板连接于所述壳体的第二侧内壁，且与所述壳体第一侧内壁留有间隙。

进一步地，所述管箱包括第一子管箱和第二子管箱，所述管程进口设置于所述第一子管箱，所述管程出口设置于所述第二子管箱；所述管板包括第一管板和第二管板，所述换热管为直管，所述换热管依次穿过所述第一管板和所述第二管板，以连通所述第一子管箱的内腔和所述第二子管箱的内腔。

更进一步地，所述第一管板和第二管板其中有一者为浮头式管板。

进一步地，所述管箱包括第一子管箱，所述管板包括第一管板，所述第一子管箱的内腔中设置有分程隔板，所述分程隔板与所述第一管板相垂直，并将所述第一子管箱的内腔分隔为第一内腔和第二内腔；所述管程进口和所述管程出口均设置于所述第一子管箱上，所述管程进口与所述第一内腔连通，所述管程出口与所述第二内腔连通；所述换热管为U型管，所述换热管的第一端穿过所述第一管板与所述第一内腔连通，所述换热管的第二端穿过所述第一管板与所述第二内腔连通。

本发明还提供一种管壳式换热器的控制方法，其基于前述的管壳式换热器，现对其分工况应用说明如下，包括

在第一负荷工况时的控制方法：开启第一阀门、第二阀门、第三阀门和第五阀门，关闭第四阀门和第六阀门，检查壳程第二出口的被冷却介质温度，再通过控制第一阀门在调节特性优良的开度区间内调节开度，来调整壳程第二出口的被冷却介质的温度至预设需求温度；

在第二负荷工况时的控制方法：开启第一阀门、第二阀门、第三阀门和第五阀门，关闭第四阀门和第六阀门，检查壳程第二出口的被冷却介质温度，再通过控制第一阀门在调节特性优良的开度区间内调节开度，来调节壳程第二出口的被冷却介质的温度至预设需求温度；如壳程第二出口的被冷却介质的温度被调节至预设需求温度后，第一阀门的开度超过了其调节特性优良的开度区间，则逐渐开启第四阀门提升整个管壳式换热器的换热性能，将第一阀门的开度控制在其调节特性优良的开度区间内；

在第三负荷工况时的控制方法：开启第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门，关闭第五阀门和第六阀门，检查壳程第一出口的被冷却介质温度，再通过控制第一阀门在调节特性优良的开度区间内调节开度，来调节壳程第一出口的被冷却介质的温度至预设需求温度；如壳程第一出口的被冷却介质的温度被调节至预设需求温度后，第一阀门的开度超过了其调节特性优良的开度区间，则逐渐开启第五阀门提升整个管壳式换热器的换热性能，将第一阀门的开度控制在其调节特性优良的开度区间内。

进一步地，管壳式换热器的控制方法还包括在第二负荷工况时的第二种控制方法：开启第一阀门、第二阀门、第三阀门和第六阀门，关闭第四阀门和第五阀门，检查壳程第三出口的被冷却介质温度，再通过控制第一阀门在调节特性优良的开度区间内调节开度，来调节壳程第三出口的被冷却介质的温度至预设需求温度。

进一步地，所述第一阀门调节特性优良的开度区间为30％-70％之间。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本发明公开的管壳式换热器通过在壳体上增设壳程出口，减小被冷却介质经过的壳程长度，从而达到控制冷却介质调节阀门的开度处在调节特性优良的区间内的目的。相较于现有的管壳式换热器，在应对外部影响热量传递的因素的抗干扰能力较差，不能够分工况适应性调节管壳式换热器的换热性能，无法保证被冷却介质的出口温度的控制精度，进而难以满足主体设备的稳定运行需求。本发明能够应对不同的负荷工况，选择地调整被冷却介质的壳程长度，使得冷却介质的调节阀门的开度始终处于调节特性优良的区间内，确保了其具有足够的调节余量，进而使得被冷却介质的出口温度趋于稳定化，为主体设备的正常运行提供了保障。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例公开的第一种管壳式换热器的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例公开的第二种管壳式换热器的剖视结构示意图；

图3为本发明实施例公开的管壳式换热器的功能结构示意图；

附图标记说明：

100-壳体、110-支座、B10-壳程进口、b10-第三阀门、B21-壳程第一出口、b21-第四阀门、B22-壳程第二出口、b22-第五阀门、B23-壳程第三出口、b23-第六阀门、

210-第一子管箱、211-分程隔板、212-第一内腔、213-第二内腔、220-第二子管箱、A10-管程进口、a10-第一阀门、A20-管程出口、a20-第二阀门、

310-第一管板、320-第二管板、

400-换热管、500-折流板、510-第一折流板、520-第二折流板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。

请参考图1-图3，本发明实施例公开一种管壳式换热器，所公开的管壳式换热器包括壳体100、管箱、管板和换热管400。

壳体100为管壳式换热器的主要基础构件，为管壳式换热器的其他组成部分提供安装基础，本发明实施例中，管箱、管板和换热管400均与壳体100具有安装连接关系。本发明实施例公开的壳体100具有内腔，壳体100的内腔通常用于容置换热管400以及提供被冷却介质的换热空间，具体地，即是被冷却介质在壳体100的内腔中与换热管400的侧壁发生热交换。

通常情况下，壳体100上可以设置有支座110，支座110作为壳体100的支撑组件，便于整个管壳式换热器的安装。

在本发明实施例中，壳体100上不仅设置有壳程进口B10和壳程第一出口B21，其还设置有壳程第二出口B22，壳程进口B10和壳程第一出口B21分别位于壳体100的两端。具体地，壳程的进口和出口是被冷却介质进出管壳式换热器的结构，壳程进口B10和壳程第一出口B21的距离即是被冷却介质在壳体100的内腔中流动的范围，决定了其与换热管400发生热交换的时间，实质上及是管壳式换热器的额定换热性能。壳程第二出口B22位于壳程进口B10和壳程第一出口B21之间，则当被冷却介质从壳程第二出口B22送出时，被冷却介质的换热时间是被缩短了。本发明实施例所指的壳程长度，具体指被冷却介质由壳程进口B10通入到壳体100内腔中，再由其中一个壳程出口排出的流动距离。管壳式换热器的整个壳程长度，即是指被冷却介质由壳程进口B10通入到壳体100内腔中，再由壳程第一出口B21排出的流动距离。

管箱至少设置于壳体100一端，具体地，即是指壳体100可以一端设置有管箱，也可以相对的两端设置有管箱。管箱具有内腔，通常情况下管箱的内腔与壳体100的内腔朝向相对；管箱上设置有管程进口A10和管程出口A20。管程的进口和出口是冷却介质进出管壳式换热器的结构，管箱用于汇集冷却介质向换热管400中输送或者从管程出口A20排出以形成循环。

管板位于壳体100和管箱之间以将壳体100的内腔和管箱的内腔隔开，以避免冷却介质和被冷却介质直接接触，同时迫使冷却介质从管箱的内腔中进入到换热管400中，而迫使被冷却介质在壳体100的内腔中流动，已完成换热作业。

换热管400设置于壳体100的内腔中，且换热管400穿过管板与管箱的内腔连通，如前文所述，冷却介质才能由管箱的内腔进入到换热管400中，以通过换热管400侧壁与被冷却介质发生热交换。本发明实施例所指的管程长度，具体指冷却介质通过换热管400进行热交换的流动距离，实质上即是换热管400的长度。当然，本发明实施例对换热管400的具体数量不做限制，其可以为一根、两根甚至其他，同时，本发明实施例对换热管400的疏密程度、设置角度都不做限制。

其中，管程进口A10上设置有第一阀门a10，管程出口A20上设置有第二阀门a20，壳程进口B10上设置有第三阀门b10，壳程第一出口B21上设置有第四阀门b21，壳程第二出口B22上设置有第五阀门b22，上述阀门用于对本发明实施例所公开的管壳式换热器的相应进口和出口实施控制，具体地，能够控制介质的流量，来间接控制换热效果。

壳程第二出口B22与壳程进口B10之间的壳程长度占壳程第一出口B21与壳程进口B10之间的壳程长度的比例为1/5-1/3，本发明实施例不限制壳程第二出口B22的具体位置，其与壳程进口B10之间的壳程长度占壳程第一出口B21与壳程进口B10之间的壳程长度的比例可以为1/5、1/4或者1/3，当然还可以为上述数据范围之间的比例。具体地，壳程第二出口B22以及后文所述的壳程第三出口B23的具体设置位置，直接影响到壳程长度，也与管壳式换热器本身的换热冷却能力直接相关。

在具体的工作过程中，被冷却介质从壳程进口B10进入到壳体100的内腔中，再由壳程第二出口B22通出，被冷却介质的热交换的时间被缩短，而为了相应得使被冷却介质获得同等量的热量交换，就必须与更大流量的冷却介质进行热交换才能达到换热需求，因此需要增大第一阀门a10的开度，从而使得第一阀门a10的开度在调节特性优良的开度区间。

为了使得被冷却介质经过换热之后能够顺利地进入到后续设备中，连接壳程第二出口B22和壳程第三出口B23的管路可以并入到连接壳程第一出口B21的管路中，当然本发明实施例对其不作出限制。

需要说明的是，由于冷却介质的温度对管壳式换热器非常重要，不同的温度会对管壳式换热器的换热性能产生不同的影响，本质是对管壳式换热器本身的负荷产生影响。通常情况下，管壳式换热器存在第一负荷工况、第二负荷工况和第三负荷工况，第二负荷工况下管壳式换热器所承受的换热负荷大于第一负荷工况，第三负荷工况下管壳式换热器所承受的换热负荷大于第二负荷工况。冷却介质通常为水，以长江河水为例，在一年四季中，由于气温的改变，水温也会随之发生变化，而冬季和夏季的水温一般会存在两个极端。本发明实施例中的第一负荷工况，指多在冬季时，由于外部环境的影响，冷却介质的温度通常情况下最低，只需要调节第一阀门a10开度在2％以下，甚至全关第一阀门a10仅靠漏流量就能满足换热需求；本发明实施例中的第二负荷工况，指多在春秋季，由于外部环境的影响，冷却介质的温度通常处在最低和最高之间的范围，此时第一阀门a10的开度一般在2％-30％之间，就能满足换热需求；本发明实施例中的第三负荷工况，指多在夏季，由于外部气温升高，冷却介质本身的温度徒升，第一阀门a10的开度需要打开到70％以上才能满足换热需求，甚至全开都还不能够满足换热需求，超出了管壳式换热器的最大换热性能。

基于前述的管壳式换热器，本发明实施例还公开了该管壳式换热器的控制方法，具体内容如下，

应对第一负荷工况时，开启第一阀门a10、第二阀门a20、第三阀门b10和第五阀门b22，关闭第四阀门b21和第六阀门b23，此时壳程长度即是被冷却介质由壳程进口B10通入到壳体100内腔中，再由壳程第二出口B22排出的流动距离，被冷却介质的长度被显著减少，为了使得本冷却介质获得足够的换热过程，则需要将第一阀门a10的开度加大。然后检查壳程第二出口B22的被冷却介质温度，并通过控制第一阀门a10在调节特性优良的开度区间内调节开度，来调整壳程第二出口B22的被冷却介质的温度至预设需求温度，以满足后续设备的要求。

应对第二负荷工况时，开启第一阀门a10、第二阀门a20、第三阀门b10和第五阀门b22，关闭第四阀门b21和第六阀门b23，与第一负荷工况一样，为了使得本冷却介质获得足够的换热过程，则需要将第一阀门a10的开度加大。检查壳程第二出口B22的被冷却介质温度，由于在第二负荷工况时，冷却介质的温度上升，此时为了使壳程第二出口B22的被冷却介质的温度至预设需求温度时，第一阀门a10的开度可能大于了其调节特性优良的开度区间的最大开度；为了确保第一阀门a10的开度始终处在其调节特性优良的开度区间内，则可以逐渐开启第四阀门b21提升整个管壳式换热器的换热性能，本质上是减轻了整个管壳式换热器的负荷，使得部分被冷却介质的壳程长度被加长；当第四阀门b21的开度和冷却介质的流量处于某个平衡点上时，就可以将第一阀门a10的开度控制在其调节特性优良的开度区间内；

应对第三负荷工况时，与第一负荷工况和第二负荷工况不同的是，管壳式换热器本身的换热性能即是以第三负荷工况为设计基准，因此通常情况下只需要正常使用即可。开启第一阀门a10、第二阀门a20、第三阀门b10和第四阀门b21，关闭第五阀门b22和第六阀门b23，检查壳程第一出口B21的被冷却介质温度，再通过控制第一阀门a10在调节特性优良的开度区间内调节开度，来调节壳程第一出口B21的被冷却介质的温度至预设需求温度；但是，当遇到极端差的情况时，外部环境使得其超过了管壳式换热器的额定换热性能，壳程第一出口B21的被冷却介质的温度被调节至预设需求温度后，第一阀门a10的开度超过了其调节特性优良的开度区间。此时，为了使得第一阀门a10的开度始终处于其调节特性优良的开度区间内，此时可以逐渐开启第五阀门b22提升整个管壳式换热器的换热性能，当第五阀门b22的开度与冷却介质的流量处于某个平衡点上时，就可以将第一阀门a10的开度控制在其调节特性优良的开度区间内。

为了使得本发明所公开的管壳式换热器在应对第二负荷工况时操作更加方便，本发明实施例在较为优选的方案中，壳体100上还可以设置有壳程第三出口B23，壳程第三出口B23与壳程进口B10之间的壳程长度占壳程第一出口B21与壳程进口B10之间的壳程长度的比例为1/3-2/3。本发明实施例不限制壳程第三出口B23的具体位置，其与壳程进口B10之间的壳程长度占壳程第一出口B21与壳程进口B10之间的壳程长度的比例可以为1/3、1/2或者2/3，当然还可以为上述数据范围之间的比例。

这样的设置方式在具体地控制工作过程中，开启第一阀门a10、第二阀门a20、第三阀门b10和第六阀门b23，关闭第四阀门b21和第五阀门b22，由于壳程第三出口B23的壳程长度比壳程第二出口B22的壳程长度更长，实际上是将管壳式换热器的负荷降低，此时调节壳程第三出口B23的被冷却介质的温度至预设需求温度，则可以控制第一阀门a10的开度处在调节特性优良的开度区间内，而不需要开启第四阀门b21，操作更加便捷。

在本发明实施例中，第一阀门A10调节特性优良的开度区间为30％-70％之间，在这个区间内，第一阀门A10的开度调高调低都有余地范围，而且开度的变化量也不会使得冷却介质的流量出现巨大的波动，例如第一阀门在2％的开度时，上调开度至10％，则冷却介质流量就会增加至原流量的5倍。

由上述工作过程可知，本发明公开的管壳式换热器通过在壳体100上增设壳程出口，减小被冷却介质经过的壳程长度，从而达到控制第一阀门a10的开度处在调节特性优良的区间内的目的。相较于现有的管壳式换热器，在应对外部影响热量传递的因素的抗干扰能力较差，不能够分工况适应性调节管壳式换热器的换热性能，无法保证被冷却介质的出口温度的控制精度，进而难以满足主体设备的稳定运行需求。本发明能够应对不同的负荷工况，选择地调整被冷却介质的壳程长度，使得第一阀门a10的开度始终处于调节特性优良的区间内，确保了其具有足够的调节余量，进而使得被冷却介质的出口温度趋于稳定化，为主体设备的正常运行提供了保障。

为了使得被冷却介质在壳体100的内腔中流动时，与换热管400的侧壁充分接触，进而实现最大化的换热效率，在较为优选的方案中，管壳式换热器还可以包括多个折流板500，多个折流板500间隔设置于壳体100的内腔。具体地，壳体100的内腔通过折流板500被划分为多个区域，被冷却介质在这些区域流动时，增加了被冷却介质在壳体100内腔中的流动距离，从而增加了与换热管400侧壁的接触面积和接触时间。进一步地，换热管400可以穿过折流板500，因为被冷却介质随着折流板500流动，则不可避免地会与换热管400接触，从而提升了换热效果，当然折流板500在壳体100内腔中的设置方式有多种，例如折流板500与换热管400平行设置，本发明实施例对其不做限制。

在更为优选的方案中，折流板500包括第一折流板510和第二折流板520，第一折流板510和第二折流板520交叉设置；其中，第一折流板510连接于壳体100的第一侧内壁，且与壳体100相对的第二侧内壁留有间隙，第二折流板520连接于壳体100的第二侧内壁，且与壳体100第一侧内壁留有间隙。这种设置方式，折流板500对被冷却介质起到良好的导向作用，使得被冷却介质尽量多次地换热管400发生接触，提升了换热效果。

请参考图1，本发明实施例公开的第一种管壳式换热器，其管箱包括第一子管箱210和第二子管箱220，管程进口A10设置于第一子管箱210，管程出口A20设置于第二子管箱220；管板包括第一管板310和第二管板320，换热管400为直管，换热管400依次穿过第一管板310和第二管板320，以连通第一子管箱210的内腔和第二子管箱220的内腔。具体地，冷却介质通过管程进口A10进入到第一子管箱210的内腔，再进入到换热管400中，然后通入到第二子管箱220的内腔，最后由管程出口A20通出。第一管板310将第一子管箱210与壳体100分隔开，第二管板320将第二子管箱220与壳体100分隔开，避免冷却介质与被冷却介质直接接触。这种设置方式使得换热器结构简单，在保证相等传热面的条件下所需的壳体100内径最小。

在较为优选的方案中，第一管板310和第二管板320其中有一者为浮头式管板。通常情况下，浮头管板还包括钩圈和浮头端盖，使得管板成为可拆连接，换热管400可从壳体100内抽出，换热管400与壳体100的热变形互不约束，因而不会产生热应力。

请参考图2，本发明实施例公开的第二种管壳式换热器，其管箱包括第一子管箱210，管板包括第一管板310，第一子管箱210的内腔中设置有分程隔板211，分程隔板211与第一管板310相垂直，并将第一子管箱210的内腔分隔为第一内腔212和第二内腔213；管程进口A10和管程出口A20均设置于第一子管箱210上，管程进口A10与第一内腔212连通，管程出口A20与第二内腔213连通；换热管400为U型管，换热管400的第一端穿过第一管板310与第一内腔212连通，换热管400的第二端穿过第一管板310与第二内腔213连通。具体地，冷却介质通过管程进口A10进入到第一内腔212，再进入到换热管400中，然后通入到第二内腔213，最后由管程出口A20通出。设置U型的换热管400，则仅需要一个管板，管子两端均固定于同一管板上，管子可以自由伸缩，无热应力，热补偿性能好。在该实施例中，为了提升管壳式换热器的整体性，管箱只包括有第一子管箱210，当然，管箱也能够还包括第二子管箱，并设置在壳体100相对于第一子管箱210的一端，对此本发明实施例不做限制。

本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种管壳式换热器，其特征在于，包括：

壳体(100)，所述壳体(100)具有内腔；所述壳体(100)上设置有壳程进口(B10)、壳程第一出口(B21)和壳程第二出口(B22)，所述壳程进口(B10)和壳程第一出口(B21)分别位于所述壳体(100)的两端；

至少设置于所述壳体(100)一端的管箱，所述管箱具有内腔，所述管箱上设置有管程进口(A10)和管程出口(A20)；

管板，所述管板位于所述壳体(100)和所述管箱之间以将所述壳体(100)的内腔和所述管箱的内腔隔开；以及

换热管(400)，所述换热管(400)设置于所述壳体(100)的内腔中，且所述换热管(400)穿过所述管板与所述管箱的内腔连通；

其中，所述管程进口(A10)上设置有第一阀门(a10)，所述管程出口(A20)上设置有第二阀门(a20)，所述壳程进口(B10)上设置有第三阀门(b10)，所述壳程第一出口(B21)上设置有第四阀门(b21)，所述壳程第二出口(B22)上设置有第五阀门(b22)；

所述壳程第二出口(B22)与所述壳程进口(B10)之间的壳程长度占所述壳程第一出口(B21)与所述壳程进口(B10)之间的壳程长度的比例为1/5-1/3。

2.根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于，所述壳体(100)上还设置有壳程第三出口(B23)，所述壳程第三出口(B23)与所述壳程进口(B10)之间的壳程长度占所述壳程第一出口(B21)与所述壳程进口(B10)之间的壳程长度的比例为1/3-2/3。

3.根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于，还包括多个折流板(500)，多个所述折流板(500)间隔设置于所述壳体(100)的内腔。

4.根据权利要求3所述的管壳式换热器，其特征在于，所述折流板(500)包括第一折流板(510)和第二折流板(520)，所述第一折流板(510)和第二折流板(520)交叉设置；其中，所述第一折流板(510)连接于所述壳体(100)的第一侧内壁，且与所述壳体(100)相对的第二侧内壁留有间隙，所述第二折流板(520)连接于所述壳体(100)的第二侧内壁，且与所述壳体(100)第一侧内壁留有间隙。

5.根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于，所述管箱包括第一子管箱(210)和第二子管箱(220)，所述管程进口(A10)设置于所述第一子管箱(210)，所述管程出口(A20)设置于所述第二子管箱(220)；所述管板包括第一管板(310)和第二管板(320)，所述换热管(400)为直管，所述换热管(400)依次穿过所述第一管板(310)和所述第二管板(320)，以连通所述第一子管箱(210)的内腔和所述第二子管箱(220)的内腔。

6.根据权利要求5所述的管壳式换热器，其特征在于，所述第一管板(310)和第二管板(320)其中有一者为浮头式管板。

7.根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于，所述管箱包括第一子管箱(210)，所述管板包括第一管板(310)，所述第一子管箱(210)的内腔中设置有分程隔板(211)，所述分程隔板(211)与所述第一管板(310)相垂直，并将所述第一子管箱(210)的内腔分隔为第一内腔(212)和第二内腔(213)；所述管程进口(A10)和所述管程出口(A20)均设置于所述第一子管箱(210)上，所述管程进口(A10)与所述第一内腔(212)连通，所述管程出口(A20)与所述第二内腔(213)连通；

所述换热管(400)为U型管，所述换热管(400)的第一端穿过所述第一管板(310)与所述第一内腔(212)连通，所述换热管(400)的第二端穿过所述第一管板(310)与所述第二内腔(213)连通。

8.一种管壳式换热器的控制方法，基于如权利要求1-7任一项所述的管壳式换热器，其特征在于，包括

在第一负荷工况时的控制方法：开启第一阀门(a10)、第二阀门(a20)、第三阀门(b10)和第五阀门(b22)，关闭第四阀门(b21)和第六阀门(b23)，检查壳程第二出口(B22)的被冷却介质温度，再通过控制第一阀门(a10)在调节特性优良的开度区间内调节开度，来调整壳程第二出口(B22)的被冷却介质的温度至预设需求温度；

在第二负荷工况时的控制方法：开启第一阀门(a10)、第二阀门(a20)、第三阀门(b10)和第五阀门(b22)，关闭第四阀门(b21)和第六阀门(b23)，检查壳程第二出口(B22)的被冷却介质温度，再通过控制第一阀门(a10)在调节特性优良的开度区间内调节开度，来调节壳程第二出口(B22)的被冷却介质的温度至预设需求温度；如壳程第二出口(B22)的被冷却介质的温度被调节至预设需求温度后，第一阀门(a10)的开度超过了其调节特性优良的开度区间，则逐渐开启第四阀门(b21)提升整个管壳式换热器的换热性能，将第一阀门(a10)的开度控制在其调节特性优良的开度区间内；

在第三负荷工况时的控制方法：开启第一阀门(a10)、第二阀门(a20)、第三阀门(b10)和第四阀门(b21)，关闭第五阀门(b22)和第六阀门(b23)，检查壳程第一出口(B21)的被冷却介质温度，再通过控制第一阀门(a10)在调节特性优良的开度区间内调节开度，来调节壳程第一出口(B21)的被冷却介质的温度至预设需求温度；如壳程第一出口(B21)的被冷却介质的温度被调节至预设需求温度后，第一阀门(a10)的开度超过了其调节特性优良的开度区间，则逐渐开启第五阀门(b22)提升整个管壳式换热器的换热性能，将第一阀门(a10)的开度控制在其调节特性优良的开度区间内。

9.根据权利要求8所述的管壳式换热器的控制方法，其特征在于，还包括在第二负荷工况时的第二种控制方法：开启第一阀门(a10)、第二阀门(a20)、第三阀门(b10)和第六阀门(b23)，关闭第四阀门(b21)和第五阀门(b22)，检查壳程第三出口(B23)的被冷却介质温度，再通过控制第一阀门(a10)在调节特性优良的开度区间内调节开度，来调节壳程第三出口(B23)的被冷却介质的温度至预设需求温度。

10.根据权利要求8或9所述的管壳式换热器的控制方法，其特征在于，所述第一阀门(A10)调节特性优良的开度区间为30％-70％之间。