一．概述

U型管式换热器，U型管换热器由管箱、壳体及管束等主要部件组成，因其换热管成U形而得名。U 形管式换热器仅有一个管板，管子两端均固定于同一管板上，一般u型管式换热器都用金属材料制成，其中碳素钢和低合金钢大多用于制造中、低压换热器；不锈钢除主要用于不同的耐腐蚀条件外，奥氏体不锈钢还可作为耐高、低温的材料；铜、铝及其合金多用于制造低温u型管式换热器；镍合金则用于高温条件下；非金属材料除制作垫片零件外，有些已开始用于制作非金属材料的耐蚀换热器，如石墨u型管式换热器、氟塑料换热器和玻璃换热器等

管壳式换热器的一种，属石油化工设备，由管箱、壳体及管束等主要部件组成，因其换热管成U形而得名。U 形管式换热器仅有一个管板，管子两端均固定于同一管板上。

二．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。

三．发展前景：

U型管式换热器是应用十分广泛的一种换热器，从理论上讲，柔性连接U型管式换热器可用于任何使用普通U型管式换热器的场合，但作电站辅机时，尤为合适，主要产品有：低压加热器、中压加热器、热网加热器、高压加热器、疏水冷却器、水热交换器，蒸汽加热器等=随着密封技术的提高，新型密封产品的不断出现。本产品的应用也会越来越广泛。

四．特点：

U型管式换热器结构简单，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。

五．突出优势：

1、结构紧凑，体形小，节省站房用地面积和建筑高度（占地面积为一般管壳式换热器的1/2左右，高度可降30~40%）。节省建筑投资，便于设计布置，同时运行操作方便。

2、换热性能好，热媒出口温度低，热能利用率高，节能效果好。

3、传热系数高，节省换热面积（TQN、TQK）汽水换热器的传热系数（K值）比板式汽水换热器的实际使用传热系数大一倍左右，换热面积可减少40~60%。

4、水力特性好，热媒和被加热水的流动阻力小，节能效果好。

5、U型管汽水换热器排出的凝结水温度低（TQK）系列在65℃以下，（TQN）系列在80℃以下，既无漏汽损失，也不需要装疏水器，管道系统简单，散热损失小。

6、U型管汽水换热器的管间间距比一般管壳式换热器的管间间距大，每个换热单元的尺寸和重量较小，便于维护清洗。

六．工作原理

U型管式换热器，U型管换热器工作原理：

U型管式换热器，U型管换热器是管束可以自由伸缩，不会因管壳之间的温差而产生热应力，热补偿性能好；管程为双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好；承压能力强；管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。但管内清洗不便 ，管束中间部分的管子难以更换，又因最内层管子弯曲半径不能太小，在管板中心部分布管不紧凑，所以管子数不能太多，且管束中心部分存在间隙，使壳程流体易于短路而影响壳程换热。此外，为了弥补弯管后管壁的减薄，直管部分需用壁较厚的管子。这就影响了它的使用场合，仅宜用于管壳壁温相差较大，或壳程介质易结垢而管程介质清洁及不易结垢，高温、高压、腐蚀性强的情形。

U型管式换热器，U型管换热器结构：

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。聚液壳最高和最低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。

U型管式换热器，U型管换热器设计：

U形管换热器与其他类型换热器的最大区别是管束结构，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（见图2）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。