一．概述

U型管式換熱器，U型管換熱器由管箱、殼體及管束等主要部件組成，因其換熱管成U形而得名。U 形管式換熱器僅有一個(gè)管板，管子兩端均固定于同一管板上，一般u型管式換熱器都用金屬材料制成，其中碳素鋼和低合金鋼大多用于制造中、低壓換熱器；不銹鋼除主要用于不同的耐腐蝕條件外，奧氏體不銹鋼還可作為耐高、低溫的材料；銅、鋁及其合金多用于制造低溫u型管式換熱器；鎳合金則用于高溫條件下；非金屬材料除制作墊片零件外，有些已開(kāi)始用于制作非金屬材料的耐蝕換熱器，如石墨u型管式換熱器、氟塑料換熱器和玻璃換熱器等

管殼式換熱器的一種，屬石油化工設(shè)備，由管箱、殼體及管束等主要部件組成，因其換熱管成U形而得名。U 形管式換熱器僅有一個(gè)管板，管子兩端均固定于同一管板上。

二．應(yīng)用范圍：

換熱器是廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、航空、石油化工、動(dòng)力、醫(yī)藥、冶金、制冷、輕工、食品、工程機(jī)械等行業(yè)的一種通用設(shè)備，約占工藝設(shè)備總量的20%～70%。按其傳熱面的形狀和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類(lèi)可分為管型、板型和其他形式換熱器。目前常用的換熱器種類(lèi)有浮頭式、固定管板式和U形管式，其中以浮頭式換熱器居多。固定管板式換熱器由于自身結(jié)構(gòu)，應(yīng)用的場(chǎng)合有限；浮頭式換熱器零部件多，易拆卸和清理，但檢修的工作量大，容易內(nèi)漏；而U型管式換熱器的管板比固定管板式換熱器少，其泄漏點(diǎn)就相應(yīng)減少。此外,U型管式換熱器的殼程水壓試驗(yàn)后烘干也比較容易，而且它的適用場(chǎng)合廣、檢修簡(jiǎn)單、操作彈性好。如果換熱器的換熱面積小、殼程與管程的溫差較大或殼程介質(zhì)很容易臟、管束表面需要經(jīng)常清理地，一般都采用U型管式換熱器。

三．發(fā)展前景：

U型管式換熱器是應(yīng)用十分廣泛的一種換熱器，從理論上講，柔性連接U型管式換熱器可用于任何使用普通U型管式換熱器的場(chǎng)合，但作電站輔機(jī)時(shí)，尤為合適，主要產(chǎn)品有：低壓加熱器、中壓加熱器、熱網(wǎng)加熱器、高壓加熱器、疏水冷卻器、水熱交換器，蒸汽加熱器等=隨著密封技術(shù)的提高，新型密封產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)。本產(chǎn)品的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣泛。

四．特點(diǎn)：

U型管式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有一個(gè)管板，密封面少，運(yùn)行可靠，造價(jià)低；管束可抽出，管間（殼程）清洗方便。質(zhì)量輕，適用于高溫和高壓的場(chǎng)合。管程清洗困難，管程流體必須是潔凈和不易結(jié)垢的物料，由于管子需要一定的彎曲半徑，故管板利用率低；管束最內(nèi)層間距大，殼程易短路；內(nèi)層管子不能更換，因而抱人率高。U形管式換熱器適用于管、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢，而管程介質(zhì)清潔不易結(jié)垢以及高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)的場(chǎng)合。一般高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)走管內(nèi)，可是高壓空間減小，密封易解決，并可節(jié)約材料和減少熱損失。

五．突出優(yōu)勢(shì)：

1、結(jié)構(gòu)緊湊，體形小，節(jié)省站房用地面積和建筑高度（占地面積為一般管殼式換熱器的1/2左右，高度可降30~40%）。節(jié)省建筑投資，便于設(shè)計(jì)布置，同時(shí)運(yùn)行操作方便。

2、換熱性能好，熱媒出口溫度低，熱能利用率高，節(jié)能效果好。

3、傳熱系數(shù)高，節(jié)省換熱面積（TQN、TQK）汽水換熱器的傳熱系數(shù)（K值）比板式汽水換熱器的實(shí)際使用傳熱系數(shù)大一倍左右，換熱面積可減少40~60%。

4、水力特性好，熱媒和被加熱水的流動(dòng)阻力小，節(jié)能效果好。

5、U型管汽水換熱器排出的凝結(jié)水溫度低（TQK）系列在65℃以下，（TQN）系列在80℃以下，既無(wú)漏汽損失，也不需要裝疏水器，管道系統(tǒng)簡(jiǎn)單，散熱損失小。

6、U型管汽水換熱器的管間間距比一般管殼式換熱器的管間間距大，每個(gè)換熱單元的尺寸和重量較小，便于維護(hù)清洗。

六．工作原理

U型管式換熱器，U型管換熱器工作原理：

U型管式換熱器，U型管換熱器是管束可以自由伸縮，不會(huì)因管殼之間的溫差而產(chǎn)生熱應(yīng)力，熱補(bǔ)償性能好；管程為雙管程，流程較長(zhǎng)，流速較高，傳熱性能較好；承壓能力強(qiáng)；管束可從殼體內(nèi)抽出，便于檢修和清洗，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜。但管內(nèi)清洗不便 ，管束中間部分的管子難以更換，又因最內(nèi)層管子彎曲半徑不能太小，在管板中心部分布管不緊湊，所以管子數(shù)不能太多，且管束中心部分存在間隙，使殼程流體易于短路而影響殼程換熱。此外，為了彌補(bǔ)彎管后管壁的減薄，直管部分需用壁較厚的管子。這就影響了它的使用場(chǎng)合，僅宜用于管殼壁溫相差較大，或殼程介質(zhì)易結(jié)垢而管程介質(zhì)清潔及不易結(jié)垢，高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)的情形。

U型管式換熱器，U型管換熱器結(jié)構(gòu)：

U型管式換熱器，單臺(tái)換熱器共有兩塊管板，如下圖1所示(件號(hào)45為中間擋板，件號(hào)46為U形換熱管，件號(hào)47為內(nèi)導(dǎo)流筒)。這種換熱器有一半管束管內(nèi)外介質(zhì)的流動(dòng)方向?yàn)椴⒘?，另一半管束管?nèi)外介質(zhì)的流動(dòng)方向?yàn)槟媪?。U型管式換熱器的雙管板之間一般采用聚液殼彼此連接。聚液殼可以用來(lái)調(diào)整管板間距且保證兩管板相互平行。同時(shí)，聚液殼用來(lái)封閉相鄰兩管板之間泄漏出的氣(液)體，防止有毒氣(液)體的外溢。聚液殼最高和最低處需分別設(shè)置放空口和放凈口，用于及時(shí)導(dǎo)出滲漏氣(液)體。如果殼程與管程之間溫差很大，為了降低殼程與管程管板與換熱管連接處的應(yīng)力，應(yīng)盡量降低短節(jié)的壁厚，必要時(shí)可增加一個(gè)膨脹節(jié)。

U型管式換熱器，U型管換熱器設(shè)計(jì)：

U形管換熱器與其他類(lèi)型換熱器的最大區(qū)別是管束結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)換熱管布局時(shí)應(yīng)考慮換熱管的最小彎曲半徑尺i與分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距s的關(guān)系。管徑越大，最小彎曲半徑就越大，大部分換熱管的最小彎曲半徑大于分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距；且U形管彎曲段的彎曲半徑R（見(jiàn)圖2）應(yīng)不小于兩倍的換熱管外徑，常用換熱管的最小彎曲半徑R可查手冊(cè)選取。 因此，為了保證適合分程隔板槽兩側(cè)相鄰管的中心距，最內(nèi)層換熱管在排列時(shí)需要進(jìn)行斜向交叉排列。如果最內(nèi)層U形管之間的間距過(guò)大時(shí)，可設(shè)置假管或者擋板。