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简述U型管换热器中管板与管壳程的连接结构

           U型管换热器是指管束由弯管半径不等的U形管组成且管子两端都固定在同一管板上的管壳式换热器。由于每根U形管可自由伸缩,管束与壳体之间不会产生温差应力。壳程内设置折流板、纵向隔板等。折流板由拉杆固定。纵向隔板是一矩形平板,安装在平行于传热管方向以增加壳程介质流速。其结构比固定管板式换热器复杂,比浮头式换热器简单。
           它只有一个管板,管子两端均固定于同一管板上,管子可以自由伸缩,无热应力,热补偿性能好;管程采用双管程,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。
           它的优点是以尾部的自由浮动解决了温差应力问题,且可以抽芯清洗,它也是可用于高温、高压和高温差的换热器,因而在石油化工中得到较广应用。它的管板与管壳程连接常见的结构是两块设备法兰夹持一块管板,此结构中,螺栓力对管板两侧的法兰作用力是相等的,螺栓的设计应兼顾管板两侧的条件,要求以较大的螺栓载荷进行设计。
           当管板两侧的设计压力不同时,其垫片压紧力不同。在操作状态下,螺栓力等于垫片压紧力加介质压力引起的轴向力。压力较高侧的轴向力大,垫片压紧力小,而压力较低侧正好相反。假设在操作状态下拧紧螺栓,压力较低侧先达到密封要求。在两侧压差较大时,当压力较高侧还没有达到密封要求时,压力较低侧的垫片可能已经被压溃,因此,容易产生泄漏。
           为了解决U型管换热器在压差较大工况下的密封问题,可以在其在管板的增加部分上开螺栓孔,螺栓上带凸台。螺栓、垫片、法兰都可按照两侧的要求分别设计。增加部分的厚度须符合压力较高侧密封的螺栓力要求。在预紧过程中应先密封高压侧再密封低压侧。
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