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在高壓工況下,常用的換熱器也很多,包括了螺紋鎖緊環換熱器、Ω環換熱器、套管式換熱器、U型管換熱器等。對比這幾類換熱器可以發現,螺紋鎖緊環換熱器結構復雜、金屬耗量大、機加工配合件多、造價高、檢修工作量大;Ω環換熱器的Ω環加工難度大、檢修不方便;套管式換熱器在同樣換熱面積時所需空間大、單位傳熱面積的價格高,一般只適用于傳熱面積較小的場合;所以只有U型管換熱器因結構簡單、金屬耗量最小等優點而更為理想。
為避免普通U型管換熱器的諸多不足之處,還特地在此基礎上開發了一種高效、安全、可靠的新型U型管換熱器。通常傳統的U型管換熱器殼體為圓筒形,僅有一塊管板,將換熱管彎成U形,管子兩端固定在同一塊管板上。
由于U型管換熱器的殼體和管子分開,管束可以自由伸縮,不會因管壁與殼壁之間的溫度差而產生熱應力,熱補償性能好;而且管程為雙程,流程較長,流速較高,管側傳熱性能好,承壓能力強;加上它只有一塊管板,且無浮頭,所以結構簡單。在直徑相同的情況下換熱面積最大,在高壓工況下金屬耗量比其他換熱器小,造價比其他換熱器低等。
經過改進之后的新型U型管換熱器主要由管箱、管板、清洗接口、換熱管、筒體、管間支承件、支座等部件組成。在流體流量較大、所需換熱面積較大的情況下,可以通過串聯或并聯組成,或串、并聯混合聯接組成。由于已經將換熱器的筒體和換熱管均設計制造成U型,換熱管的兩端分別固定在兩塊管板上;在U形換熱管的彎管段設置折流桿或彈簧等管間支承件;在簡體上設置供殼程清洗、排污用的接口,所以操作起來更加簡便。
與普通U型管換熱器相比,新型U型管換熱器的殼體與換熱管均為U形,與換熱管垂直方向的管束中心處無較大空隙,使得殼程流體不易走短路或形成流體流動死區,管間不易結垢;而且在U型管換熱管的彎曲段設置了折流桿或彈簧、波網、空心環等管間支承件,可降低管束振動,強化換熱管彎曲段的傳熱。
另外,還減小了管板直徑和厚度,降低了管板與換熱管焊接時的拘束應力及管子與管板間的焊接殘余應力,提高了U型管換熱器的安全可靠性,用戶使用起來可以更加放心。