U型管壳式换热器

U 型管壳式换热器是壳式换热器(又称管壳式换热器)的核心品类之一,其设计围绕 “U型管束+单管板” 的核心结构展开,通过优化热膨胀补偿、密封可靠性与维护便捷性,成为工业领域(石油化工、电力、制药、制冷等)应用最广泛的换热设备之一,尤其适配高压、大温差等复杂工况。

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1、产品概述

U 型管式换热器是管壳式换热器的重要分支,核心特征是将换热管弯曲成U型结构,通过单管板固定实现管程与壳程的热量交换。其设计围绕 “适应苛刻工况、简化结构、提升可靠性” 展开,凭借独特的热补偿能力和紧凑结构,在高温、高压、强腐蚀等工业场景中应用广泛,是化工、电力、能源等领域实现热量传递的关键设备。

2、产品结构

U 型换热器主要由管箱、壳体、U型管束、折流板、管板等部件组成。其中,U型管束是其核心结构,管束两端固定在同一块管板上,管板将管程和壳程分隔开。壳体通常为圆筒形,内部设置折流板,引导壳程流体流动,增强湍流程度,提高传热效率。这种结构设计使得U型换热器在紧凑的空间内实现了高效的热量交换,并且具有良好的热补偿性能。由于U型管可以自由伸缩,不会因管壳之间的温差而产生热应力,从而有效避免了设备因热胀冷缩而损坏,大大延长了设备的使用寿命。

3、工作原理

U 型换热器的工作过程基于热传导原理。在运行时,一种流体在管程(U型管内部)流动,另一种流体在壳程(U 型管外部与壳体内壁之间的空间)流动。两种流体通 U型管的管壁进行热量传递,实现热交换。

4、产品优势

1、热补偿能力强,由于管束自由端可自由伸缩,设备能轻松应对冷热流体温差超过 300℃的工况,无需额外设置膨胀节,简化了设备结构;

2、泄漏风险低,设备仅一块管板与壳体连接,管程与壳程之间的密封面大幅减少,相较于浮头式换热器的 “浮头密封”,U型管换热器的密封结构简单,在高压工况下的密封可靠性更高;

3、维护成本低,当需要清洗或更换管束时,可直接将 U 型管束从壳体内抽出,无需拆卸壳体与管板的连接结构,操作便捷,且单根换热管损坏时,可通过封堵该管的两端管口实现临时修复,降低了维护成本。

5、应用范围

大温差、高压工况:如电力行业的锅炉给水加热、石化行业的加氢反应换热;

介质易结垢工况:如化工行业的盐水冷却、食品行业的果汁浓缩(管束可抽出清洗,避免结垢影响效率);

有毒 / 易燃易爆 / 贵重介质:如制药行业的溶剂回收、精细化工行业的中间体换热(泄漏风险低,安全性高);

空间受限场景:单管板结构使设备整体长度更短,比同换热面积的固定管板式节省 10%-15% 的安装空间。

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