列管式换热器由管束、管板、外壳、封头，折流板等组成。管束两端固定在管板上，管子可以胀接(将管子内孔用机械方法扩张，使管壁由内向外挤压而固定在管板上)或焊接在管板上。管束置于管壳之内，两端加封头并用法兰固定。这样，一种流体从管内流过，另一种流体从管外流过。两封头和管板之间的空间即作为分配或汇集管内流体之用。两种流体互不混合，只通过管壁相互换热。
如果列管换热器两端封头分别设流体的进口和出口，同时封头内不另设隔板，则流体自一端进入后，一次通过全部管子从另一端流出。这种列管换热器称为单程式。为了使管内出现流速，可将管束分为若干组，并在封头内加装隔板，即成为多程式。例如国产列管式换热器的系列有两程、四程、六程等。对于程数为偶数时，流体进出口在同一端。
对于管外壳间的流体，也有同样的情况。为了使流体在管外分布均匀，或者为了当流量小时提高流速，以保持较高的传热系数，就在管外装设折流板(或挡板)。折流板形式常用的有两种，一为弓形，另一为圆盘环形。折流板对较长的列管换热器来说也同时起着中间支架的作用，以防止管子弯曲与震动。这对卧式换热器来说尤为重要。
列管式换热器是一种简单的刚性结构。管子紧密地固定在管架上，两块管架又分别焊在外壳的两端，然后再用螺栓与封头的法兰相连。这种结构称为固定管架式。
由于换热器内管内、外温度不同，管壁温度和壳壁温度也就不同，致使管束与壳体的热膨胀程度不同。这种热膨胀作用所产生的应力往往使管子发生弯曲，或管子从管架上脱落，甚至会使换热器毁坏。所以当壳壁和管壁温差大于50℃时，应考虑补偿措施以消除这种应力。
常用的补偿措施有浮头补偿、补偿圈补偿和U形管补偿。
浮头补偿是换热器两端的管架之一不固定在外壳上，此端称为浮头。当管子受热或受冷时，浮头一端可以自由伸缩，不受外壳膨胀的影响。
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