浮頭式換熱器、填料函式換熱器

一端可相對殼體自由移動，稱為浮頭。浮頭由浮動管板、鉤圈和浮頭端蓋組成，是可拆連接，管束可從殼體內抽出。管束與殼體的熱變形互不約束，因而不會產生熱應力。其優點是管間與管內清洗方便，不會產生熱應力；但其結構復雜，造價比固定管板式換熱器高，設備笨重，材料消耗量大，且浮頭端小蓋在操作中無法檢查，制造時對密封要求較高。適用于殼體和管束之間壁溫差較大或殼程介質易結垢的場合。見下圖1。殼體和管束對熱膨脹是自由的，故而兩種介質的溫差較大時，管束與殼體之間不產生溫差應力。浮頭端設計成可拆結構，使管束有容易地插入或抽出殼體（也可設計成不可拆的），這樣為檢修、清洗提供了方便。但該換熱器結構比較復雜，而且浮動端小蓋在操作時無法知道泄漏情況，因此在安裝時特別注意其密封。

浮頭式換熱器的浮頭部分結構，按不同的要求可設計成各種形式，除必須考慮管束能在設備內自由移動外，還必須考慮到浮頭部分的檢修、安裝和清洗的方便。圖2所示結構，其浮頭部分雖可以自由移動，但管束不能抽出殼休。優點是在相同的殼體直徑下，布管數多，換熱面積增加，但對于換熱管外壁要求經常清洗的情況，不宜采用此結構形式。

　　圖3所示為鉤圈結構，在設計時必須考慮浮頭管板的外徑Do。該外徑應小于殼體內徑Di，一般推薦浮頭管板與殼體內壁的間隙b1=3~5㎜。這樣，當浮頭處的鉤圈拆卸后，即可將管束從殼體內抽出，以便進行檢修、清洗。浮頭蓋需在管束裝入后才能進行裝配，所以在設計中應考慮保證浮頭蓋在裝配時的必要空間。

　　鉤圈對保證浮頭端的密封、防止介質間的串漏起著重要作用。隨著浮頭式換熱器的設計、制造技術的發展，以及長期以來使用經驗的積累，鉤圈的結構形式也得到了不斷的改進和完善。鉤圈一般都為對開式結構，要求密封可靠，結構簡單、緊湊、便于制造和拆裝方便。目前鉤圈的常用形式見圖4。圖4（a）為A型鉤圈，在20世紀50年代及以前的浮頭式換熱器中采用較多。鉤圈厚度通過強度計算決定。由于鉤圈底部距浮頭管板較遠，使得浮頭端殼程介質的死角增大，減少管束的有效傳熱面積。圖4（b）為B型鉤圈，為國外引進型式，鉤圈厚度根據浮頭管板厚度加上經驗值決定。一般B型鉤圈厚度較A型鉤圈厚度薄。上緊浮頭的雙頭螺柱，A型較B型長，螺柱的穩定性也差。A型結構浮頭管板和鉤圈的斜槽均采用12°。而B型結構由于浮頭管板和鉤圈的斜槽采用不同的傾角，管板斜槽斜度18°，而鉤圈為17°，鉤部厚度為30㎜。管板外徑與鉤圈內徑的間隙控制在0.25~0.4㎜。這樣在上緊螺柱時，間隙將消失而使管板對鉤圈起到支撐并控制鉤圈轉角的作用，既保證螺柱的彎曲變形在允許范圍內，又保證有效密封作用。

　　圖5所示結構為管束裝入或抽出時，不需先將浮頭部分拆除，檢修、安裝及清洗等工作均可在殼體外進行，比較方便。但是該結構的殼體直徑要比上述浮頭換熱器增大。浮頭處結構可做成圖5（a）和（b）兩種形式。

　　圖6是浮頭換熱器中又一種形式，它是一種單程浮頭換熱器，在管程出口處采用填料函結構。圖6（a）的結構在設計時應考慮浮動一端的管板外徑小于殼體內徑，以便管束可以在殼體內抽出。在浮頭頭蓋相連接的出口管，應盡量選用標準，以利安裝與制造。

填料函式換熱器

填料函式換熱器是指管束一端與管板固定、一端與殼體間采用外置填料函密封的管殼式換熱器。由于管束可以自由伸縮，管束與殼體之間不會產生溫差應力。優點是結構簡單，制造方便，易于檢修、清洗。缺點是殼程流體有外漏的可能，故使用壓力及溫度受到限制。殼程不宜走易揮發、易燃、易爆及有毒的介質。

由于采用填料函式密封結構，使得管束在殼體軸向可以自由伸縮，不會產生殼壁與管壁熱變形差而引起的熱應力。其結構較浮頭式換熱器簡單，加工制造方便，節省材料，造價比較低廉，且管束從殼體內可以抽出，管內、管間都能進行清洗，維修方便。

因填料處易產生泄漏，填料函式換熱器一般適用于4MPa以下的工作條件，且不適用于易揮發、易燃、易爆、有毒及貴重介質，使用溫度也受填料的物性限制。填料函式換熱器已很少采用。