U形管式换热器应用

换热器是广泛应用于汽车、航空、石油化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工、食品、工程机械等行业的一种通用设备，约占工艺设备总量的20%~70%。按其传热面的形状和结构进行分类可分为管型、板型和其他形式换热器。目前常用的换热器种类有浮头式、固定管板式和U形管式，其中以浮头式换热器居多。固定管板式换热器由于自身结构，应用的场合有限;浮头式换热器零部件多，易拆卸和清理，但检修的工作量大，容易内漏;而U型管式换热器的管板比固定管板式换热器少，其泄漏点就相应减少。此外,U型管式换热器的壳程水压试验后烘干也比较容易，而且它的适用场合广、检修简单、操作弹性好。如果换热器的换热面积小、壳程与管程的温差较大或壳程介质很容易脏、管束表面需要经常清理地，一般都采用U型管式换热器。

结构简单，只有一个管板，密封面少，运行可靠，造价低;管束可抽出，管间(壳程)清洗方便。质量轻，适用于高温和高压的场合。管程清洗困难，管程流体必须是洁净和不易结垢的物料，由于管子需要一定的弯曲半径，故管板利用率低;管束最内层间距大，壳程易短路;内层管子不能更换，因而抱人率高。U形管式换热器适用于管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢，而管程介质清洁不易结垢以及高温、高压、腐蚀性强的场合。一般高温、高压、腐蚀性强的介质走管内，可是高压空间减小，密封易解决，并可节约材料和减少热损失。

U型管式换热器，单台换热器共有两块管板，如下图1所示(件号45为中间挡板，件号46为U形换热管，件号47为内导流筒)。

这种换热器有一半管束管内外介质的流动方向为并流，另一半管束管内外介质的流动方向为逆流。U型管式换热器的双管板之间一般采用聚液壳彼此连接。聚液壳可以用来调整管板间距且保证两管板相互平行。同时，聚液壳用来封闭相邻两管板之间泄漏出的气(液)体，防止有毒气(液)体的外溢。聚液壳最高和最低处需分别设置放空口和放净口，用于及时导出渗漏气(液)体。如果壳程与管程之间温差很大，为了降低壳程与管程管板与换热管连接处的应力，应尽量降低短节的壁厚，必要时可增加一个膨胀节。

U形管换热器与其他类型换热器的最大区别是管束结构，在设计换热管布局时应考虑换热管的最小弯曲半径尺i与分程隔板槽两侧相邻管中心距s的关系。管径越大，最小弯曲半径就越大，大部分换热管的最小弯曲半径大于分程隔板槽两侧相邻管中心距;且U形管弯曲段的弯曲半径R(见图2)应不小于两倍的换热管外径，常用换热管的最小弯曲半径R可查手册选取。

因此，为了保证适合分程隔板槽两侧相邻管的中心距，最内层换热管在排列时需要进行斜向交叉排列。如果最内层U形管之间的间距过大时，可设置假管或者挡板。