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管板，管子兩端均固定于同一管板上。

二．應用范圍：

換熱器是廣泛應用于汽車、航空、石油化工、動力、醫(yī)藥、冶金、制冷、輕工、食品、工程機械等行業(yè)的一種通用設備，約占工藝設備總量的20%～70%。按其傳熱面的形狀和結構進行分類可分為管型、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構，應用的場合有限；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，其泄漏點就相應減少。此外,U型管式換熱器的殼程水壓試驗后烘干也比較容易，而且它的適用場合廣、檢修簡單、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型管式換熱器的場合，但作電站輔機時，尤為合適，主要產品有：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=隨著密封技術的提高，新型密封產品的不斷出現(xiàn)。本產品的應用也會越來越廣泛。

四．特點：

U型管式換熱器結構簡單，只有一個管板，密封面少，運行可靠，造價低；管束可抽出，管間（殼程）清洗方便。質量輕，適用于高溫和高壓的場合。管程清洗困難，管程流體必須是潔凈和不易結垢的物料，由于管子需要一定的彎曲半徑，故管板利用率低；管束最內層間距大，殼程易短路；內層管子不能更換，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易結垢，而管程介質清潔不易結垢以及高溫、高壓、腐蝕性強的場合。一般高溫、高壓、腐蝕性強的介質走管內，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：

1、結構緊湊，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，便于設計布置，同時運行操作方便。

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阻力小，節(jié)能效果好。

5、U型管汽水換熱器排出的凝結水溫度低（TQK）系列在65℃以下，（TQN）系列在80℃以下，既無漏汽損失，也不需要裝疏水器，管道系統(tǒng)簡單，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，每個換熱單元的尺寸和重量較小，便于維護清洗。

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，不會因管殼之間的溫差而產生熱應力，熱補償性能好；管程為雙管程，流程較長，流速較高，傳熱性能較好；承壓能力強；管束可從殼體內抽出，便于檢修和清洗，且結構簡單，造價便宜。但管內清洗不便 ，管束中間部分的管子難以更換，又因最內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合，僅宜用于管殼壁溫相差較大，或殼程介質易結垢而管程介質清潔及不易結垢，高溫、高壓、腐蝕性強的情形。

U型管式換熱器，U型管換熱器結構：

U型管式換熱器，單臺換熱器共有兩塊管板，如下圖1所示(件號45為中間擋板，件號46為U形換熱管，件號47為內導流筒)。這種換熱器有一半管束管內外介質的流動方向為并流，另一半管束管內外介質的流動方向為逆流。U型管式換熱器的雙管板之間一般采用聚液殼彼此連接。聚液殼可以用來調整管板間距且保證兩管板相互平行。同時，聚液殼用來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置放空口和放凈口，用于及時導出滲漏氣(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力，應盡量降低短節(jié)的壁厚，必要時可增加一個膨脹節(jié)。

U型管式換熱器，U型管換熱器設計：

U形管換熱器與其他類型換熱器的最大區(qū)別是管束結構，在設計換熱管布局時應考慮換熱管的最小彎曲半徑尺i與分程隔板槽兩側相鄰管中心距s的關系。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相鄰管中心距；且U形管彎曲段的彎曲半徑R（見圖2）應不小于兩倍的換熱管外徑，常用換熱管的最小彎曲半徑R可查手冊選取。 因此，為了保證適合分程隔板槽兩側相鄰管的中心距，最內層換熱管在排列時需要進行斜向交叉排列。如果最內層U形管之間的間距過大時，可設置假管或者擋板。