概述

U

形管式换热器每根管子均弯成

U

形，流体进、出口分别安装在同一端的两侧，封头内用隔板分成两室，每根管子可自由伸缩，来解决热补偿问题。

主要特点

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。

应用范围

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。

结构特点

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。聚液壳和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。

设计要求

U

形管换热器与其他类型换热器的区别是管束结构，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

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。

技术参数

U

形管式换热器的主要参数

公称直径

DN/mm

管程数

N

管子根数

n

中心排管数

管程流道面积

/m

²

换热面积

/m

²

换热管外径

d/mm

d

×δ

t/mm

L=3

米

L=6

米

19

25

19

25

19

×

2

25

×

2

25

×

2.5

19

25

19

25

325

2

38

13

11

6

0.0067

0.0045

0.0041

13.4

6.0

27.0

12.1

4

30

12

5

5

0.0027

0.0021

0.0019

10.6

5.6

21.3

11.2

426               400

2

77

32

15

8

0.0136

0.0111

0.0100

26.9

14.7

54.5

29.8

4

68

28

8

7

0.0060

0.0048

0.0044

23.8

12.9

48.2

26.1

500

2

128

57

19

10

0.0227

0.0197

0.0179

44.6

26.1

90.5

53.0

4

114

56

10

9

0.0101

0.0097

0.0088

39.7

25.7

80.5

52.1

600

2

199

94

23

13

0.0352

0.0326

0.0295

69.1

42.9

140.3

87.2

4

184

90

12

11

0.0163

0.0155

0.0141

63.9

41.1

129.7

83.5

700

2

276

129

27

15

0.0492

0.0453

0.0411

―

―

194.1

119.4

4

258

128

12

13

0.0228

0.0221

0.0201

―

―

181.4

118.4

800

2

367

182

31

17

0.0650

0.0630

0.0571

―

―

257.7

168.0

4

346

176

16

15

0.0306

0.0304

0.0276

―

―

242.8

162.5

900

2

480

231

35

19

0.0850

0.0800

0.0725

―

―

336.2

212.8

4

454

226

16

17

0.0402

0.0391

0.0355

―

―

317.8

208.2

1000

2

603

298

39

21

0.1067

0.1032

0.0936

―

―

421.5

273.9

4

576

292

20

19

0.0510

0.0505

0.0458

―

―

402.4

268.4

1100

2

738

363

43

24

0.1306

0.1257

0.1140

―

―

514.6

332.9

4

706

356

20

21

0.0625

0.0616

0.0559

―

―

492.2

326.5

1200

2

885

436

47

26

0.1566

0.1510

0.1369

―

―

615.8

399.0

4

852

428

24

21

0.0754

0.0741

0.0672

―

―

592.6

391.7

注：

①排管数按正方形旋转

45

°排列计算。

②计算换热面积按光管及公称压力

2.5MPA

的管板厚度计算。