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管壳式换热器研究进展管壳式换热器作为目前应用最广泛的换热设备，不仅具有高的稳定性和简单易用性而且在较高参数(高温、高压及大容量)的工况下，管壳式换热器更能表现出其特有的长处。就拿单弓形折流板换热器来说，虽然它是管壳式换热器中发展时间最长、应用最广、技术也比较成熟的一种，但是这种传统的管壳式换热器也存在着诸多缺点：例如易激发流体诱导振动而导致换热管束松动，折流板与壳体间的焊接产生裂缝；壳程流体流动阻力较大，壳侧压降较大，动力耗损严重；壳程流体存在流动“死区”，死区内局部换热效果差，导致换热器整体换热率低，同时涡流内容易积垢，影响换热器的寿命等。针对以上缺点，各国学者从不同角度分别对管壳式换热器的传热性能和壳程压降做了研究和探讨，并取得了良好的效果。22810
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但从目前对管壳式换热器的研究中看，管壳式换热器的换热效果和壳程压降始终是两个难以权衡的因素，在提高换热器传热效率的同时总会伴随着壳侧压降的增大，相反，壳程压降的减小也总是以牺牲传热效率为代价。因此，寻找一种在增大管壳式换热器换热效率的同时也降低壳程能耗的途径仍将是管壳式换热器今后发展的一个重要方向。基于这个发展方向张勇，闫媛媛，杨飞[1]提出一种复合管壳式换热器的结构，如：单弓形折流板和双弓型折流板交替排列、单弓形折流板开孔的同时增加分隔板、缩放管与螺旋折流板复合、螺旋槽纹管与折流杆复合等。
U形管换热器
换热器是广泛应用于汽车、航空、石油化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工、食品、工程机械等行业的一种通用设备，约占工艺设备总量的20％～70％。目前常用的换热器种类有浮头式、固定管板式和U形管式，其中以浮头式换热器居多。固定管板式换热器由于自身结构，应用的场合有限；浮头式换热器零部件多，易拆卸和清理，但检修的工作量大，容易内漏；而U型管式换热器的管板比固定管板式换热器少，所以其泄漏点也就相应减少。除此之外,U型管式换热器的壳程水压试验后烘干也比较容易，而且它的适用场合广、检修简单、操作弹性好。如果换热器的换热面积小、壳程与管程的温差较大或者壳程介质很容易脏、管束表面需要经常清理地，一般都采用U型管式换热器。本节将对其制造工艺和其主要零部件——管板进行介绍。
制造工艺
首先是U形管换热器的结构设计。这种换热器有一半管束管内外介质的流动方向为并流，另一半管束管内外介质的流动方向为逆流。U型管式换热器的双管板之间一般采用聚液壳彼此连接。聚液壳可以用来调整管板间距且保证两管板相互平行。U形管换热器与其他类型换热器的最大区别是管束结构，在设计换热管布局时应考虑到换热管的最小弯曲半径尺与分程隔板槽两侧相邻管中心距的关系。管径越大，最小弯曲半径就越大，大部分换热管的最小弯曲半径大于分程隔板槽两侧相邻管中心距；且U形管弯曲段的弯曲半径R应不小于两倍的换热管外径。因此，为了保证适合分程隔板槽两侧相邻管的中心距，最内层换热管在排列时需要进行斜向交叉排列。如果最内层U形管之间的间距过大时，可设置假管或者挡板。
其次是材料的选择。设计时要注意管板与换热管须有一定的硬度差，一般管板比换热管硬度高HB20～HB30。最好是采用强度等级较高的材料作管板(16Mn锻件)，强度等级较低的材料作换热管(如10号无缝钢管)。当两者硬度相近时，可将管端进行退火处理，以降低换热管的硬度。在满足设计要求的同时,选用合适的材料,最大限度的保证强度和传热系数。