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換熱器作為一種換熱設(shè)備已經(jīng)成為廣泛應(yīng)用于汽車、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。按其傳熱面的形狀和結(jié)構(gòu)進(jìn)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。
相比之下，U型管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(zhì)很容易臟、管束表面需要經(jīng)常清理地，一般都采用U型管換熱器。
從結(jié)構(gòu)方面分析的話，U型管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?。它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(diào)整管板間距且保證兩管板相互平行。同時(shí)，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(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型管換熱器與其他類型換熱器的最大區(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與分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距的關(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應(yīng)不小于兩倍的換熱管外徑。
因此，為了保證適合分程隔板槽兩側(cè)相鄰管的中心距，U型管換熱器最內(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型管之間的間距過大時(shí)，可設(shè)置假管或者擋板。
U型管換熱器設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意管板與換熱管須有一定的硬度差，一般管板比換熱管硬度高HB20～HB30。最好是采用強(qiáng)度等級較高的材料作管板，強(qiáng)度等級較低的材料作換熱管。當(dāng)兩者硬度相近時(shí)，可將管端進(jìn)行退火處理，以降低換熱管的硬度。在滿足設(shè)計(jì)要求的同時(shí)選用合適的材料，最大限度的保證強(qiáng)度和傳熱系數(shù)。
