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U型管換熱器是指管束由彎管半徑不等的U形管組成且管子兩端都固定在同一管板上的管殼式換熱器。由于每根U形管可自由伸縮，管束與殼體之間不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力。殼程內(nèi)設(shè)置折流板、縱向隔板等。折流板由拉桿固定?？v向隔板是一矩形平板，安裝在平行于傳熱管方向以增加殼程介質(zhì)流速。其結(jié)構(gòu)比固定管板式換熱器復(fù)雜，比浮頭式換熱器簡(jiǎn)單。
U型管換熱器僅有一個(gè)管板，管子兩端均固定于同一管板上，管子可以自由伸縮，無(wú)熱應(yīng)力，熱補(bǔ)償性能好；管程采用雙管程，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。
U型管換熱器的優(yōu)點(diǎn)是以尾部的自由浮動(dòng)解決了溫差應(yīng)力問(wèn)題，且可以抽芯清洗，它也是可用于高溫、高壓和高溫差的換熱器，因而在石油化工中得到廣泛應(yīng)用。它的管板與管殼程連接常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)是兩塊設(shè)備法蘭夾持一塊管板，此結(jié)構(gòu)中，螺栓力對(duì)管板兩側(cè)的法蘭作用力是相等的，螺栓的設(shè)計(jì)應(yīng)兼顧管板兩側(cè)的條件，要求以較大的螺栓載荷進(jìn)行設(shè)計(jì)。
當(dāng)管板兩側(cè)的設(shè)計(jì)壓力不同時(shí)，其墊片壓緊力不同。在操作狀態(tài)下，螺栓力等于墊片壓緊力加介質(zhì)壓力引起的軸向力。壓力較高側(cè)的軸向力大，墊片壓緊力小，而壓力較低側(cè)正好相反。假設(shè)在操作狀態(tài)下擰緊螺栓，壓力較低側(cè)首先達(dá)到密封要求。在兩側(cè)壓差較大時(shí)，當(dāng)壓力較高側(cè)還沒(méi)有達(dá)到密封要求時(shí)，壓力較低側(cè)的墊片可能已經(jīng)被壓潰，因此，容易產(chǎn)生泄漏。
為了解決U型管換熱器在壓差較大工況下的密封問(wèn)題，可以在其在管板的延長(zhǎng)部分上開(kāi)螺栓孔，螺栓上帶凸臺(tái)。螺栓、墊片、法蘭都可按照兩側(cè)的要求分別設(shè)計(jì)。延長(zhǎng)部分的厚度須滿足壓力較高側(cè)密封的螺栓力要求。在預(yù)緊過(guò)程中應(yīng)先密封高壓側(cè)再密封低壓側(cè)。
或者是將兩片法蘭和管板通過(guò)全螺紋螺柱連接。管板的延長(zhǎng)部分加工內(nèi)螺紋，厚度為1.5倍的螺柱直徑，管板延長(zhǎng)部分應(yīng)靠近壓力較高側(cè)。管板延長(zhǎng)部分開(kāi)螺栓孔和螺紋孔，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力較高側(cè)和壓力較低側(cè)法蘭的連接，壓力較低側(cè)可采用標(biāo)準(zhǔn)法蘭。在工程實(shí)踐中還應(yīng)綜合考慮工藝要求，溫度等因素，斟酌決定。
