U形管换热器管板与管壳程连接结构有哪些?

U形管换热器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，它也是唯一可用于高温、高压和高温差的换热器，因而在石油化工行业中得到广泛应用。

(1)常见的连接结构

U形管换热器管板与管壳程连接最常见的结构是两块设备法兰夹持一块管板，如图6-3所示。

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，垫片压紧力就小，而压力较低侧正好相反。假设在操作状态下拧紧螺栓，压力较低侧首先达到密封要求。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。这是此种结构在工程应用中一个显著的缺点。

优点:管板结构简单。

缺点:螺栓、法兰和垫片按照压力较高侧设计，造价高。

根据笔者经验，U形管换热器的夹持结构在同时满足以下三个条件时应谨慎使用:

DN≤2000㎜

DN X MAX(ps，pt )≤7200MPa·㎜

DN X p一p,|≤3600MPa·㎜

式中DN——换热器公称直径，mm;

ps——壳程设计压力，MPa;

pt——管程设计压力，MPa。

以下结构在不同程度上解决了上面结构在压差较大工况下的密封问题。

(2)分腔密封的法兰夹持管板结构1

如图6-4所示，在管板的延长部分上开螺栓孔，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。延长部分的厚度必须满足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。

优点:分腔密封，螺栓、法兰和垫片按照各侧的压力分别设计。

缺点:管板和螺栓的结构较为复杂。