U形管式换热器
1. 定义与结构
U形管式换热器是一种常见的管壳式换热器。它主要由壳体、管束、管板、折流板（或支持板）和封头（或端盖）等部件组成。其管束是由许多U形管组成，U形管的两端固定在同一块管板上，而管板则将管束和壳体分隔开来。壳体一般为圆筒形，内部有折流板来引导壳程流体的流动路径，以增强流体的湍流程度，提高传热效率。
2. 工作原理
热交换过程中，一种流体在管程（U形管内部）流动，另一种流体在壳程（U形管外部与壳体内壁之间的空间）流动。两种流体通过U形管的管壁进行热量传递。例如，当管程流体温度较高时，热量通过管壁传递给壳程流体，使壳程流体温度升高，从而实现热交换。
3. 优点结构紧凑：
U形管的结构使得管束可以在较小的空间内布置较多的换热面积。相对于其他一些换热器，在相同的体积下，U形管式换热器能够提供较大的换热面积。
良好的热补偿能力：由于U形管自身的形状特点，它可以自由伸缩，能够很好地补偿因温度变化而引起的管束和壳体之间的热膨胀差。当管程和壳程流体温度变化较大时，不会因为热应力而导致设备损坏。
易于清洗管程：只需要将管束从壳体中抽出，就可以方便地对管程进行清洗。这对于容易结垢的流体在管程流动的情况比较有利。
4. 缺点管程清洗范围有限：
虽然管程清洗相对方便，但U形管的弯曲部分很难进行机械清洗，对于管内结垢比较严重或者容易产生污垢的情况，这部分可能会影响换热器的长期稳定运行。
壳程流体分布不均：壳程流体在绕过U形管管束时，流体分布可能不均匀。这可能会导致局部传热系数较低，影响整体的传热效率。U形管制造难度较大：相比直管，U形管的加工制造工艺要求更高，成本也相对较高。
5. 应用领域石油化工行业：
在石油炼制过程中，用于原油的加热、冷却以及各种馏分之间的热量交换。例如，在常减压蒸馏装置中，U形管式换热器可用于原油与各种热媒或冷媒之间的热交换，以控制原油的温度，便于后续的加工处理。
制药行业：在制药过程中的加热、冷却和溶剂回收等环节广泛应用。比如在药物提取过程中，用于加热提取溶剂或者冷却反应后的混合液，保证药品生产过程中的温度控制和热量回收。
电力行业：在火力发电站中，用于凝结水的加热和冷却循环水的冷却等。例如，在汽轮机的凝汽系统中，U形管式换热器可以作为凝汽器，将汽轮机排出的蒸汽凝结成水，同时将热量传递给冷却循环水。
End
