U型管换热器的结构设计和材料选用.docx

1、换热器作为一种换热设备，已成为广泛应用于汽车、冶金、制冷、轻工、航空、石化、电力、医药、食品、工程机械等行业的通用设备。根据其传热表面的形状和结构，可分为管式、板式和其他类型的换热器。目前常用的换热器有浮头式、固定管板式和 U 型管式。相比之下，U 型管换热器的管板数量少于固定管板换热器，因此泄漏点也相应减少。此外，水压试验后 U 型管换热器壳程易于干燥，适用范围广，维护简单，操作灵活性好。换热器的换热面积较小，壳程与管程温差较大，或壳程介质容易变脏，管束表面需要经常清洗时，一般采用 U 型管换热器。从结构上看，U 型管换热器管束内外一半的介质流向为并流，另一半内外的介质流向为逆流。它的双管板

2、通常通过聚液壳彼此连接。聚液壳可用于调节管板之间的间距，并确保两个管板相互平行。同时，聚液壳用于封闭相邻两管板之间泄漏的气体(液体)， 防止有毒气体(液体)溢出。聚液壳的最高和最低位置应分别设有放空口和放净口，用于及时导出渗漏的气体(液体)。如果壳程与管程温差较大，为了减小壳程与管程管板与换热管连接处的应力，应尽可能减小短节的壁厚，必要时可增加膨胀节。U 型管换热器与其他类型换热器的最大区别是管束结构。 在设计换热管的布置时， 应考虑换热管的最小弯曲半径标尺与分体式隔板槽两侧相邻管的中心距之间的关系。管径越大，最小弯曲半径越大，大多数换热管的最小弯曲半径大于分程隔板槽两侧相邻管之间的中心距。U形管弯曲段的弯曲半径不应小于换热管外径的两倍。因此，为了保证分程隔板槽两侧相邻管的中心距，U 型管换热器最里面的换热管需要斜向交叉布置。如果最里面的 U 形管之间的间距太大，可以设置一个假管或者挡板。设计 U 型管换热器时，应注意管板与换热管之间必须有一定的硬度差。管板的硬度一般比换热管高 HB20HB30。管板最好采用强度等级较高的材料，换热管最好采用强度等级较低的材料。当它们的硬度相似时，管端可以退火以降低热交换管的硬度。在满足设计要求的同时，选择合适的材料，最大限度地保证强度和传热系数。