浮头式换热器、填料函式换热器

一端可相对壳体自由移动，称为浮头。浮头由浮动管板、钩圈和浮头端盖组成，是可拆连接，管束可从壳体内抽出。管束与壳体的热变形互不约束，因而不会产生热应力。其优点是管间与管内清洗方便，不会产生热应力；但其结构复杂，造价比固定管板式换热器高，设备笨重，材料消耗量大，且浮头端小盖在操作中无法检查，制造时对密封要求较高。适用于壳体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。见下图1。壳体和管束对热膨胀是自由的，故而两种介质的温差较大时，管束与壳体之间不产生温差应力。浮头端设计成可拆结构，使管束有容易地插入或抽出壳体（也可设计成不可拆的），这样为检修、清洗提供了方便。但该换热器结构比较复杂，而且浮动端小盖在操作时无法知道泄漏情况，因此在安装时特别注意其密封。

浮头式换热器的浮头部分结构，按不同的要求可设计成各种形式，除必须考虑管束能在设备内自由移动外，还必须考虑到浮头部分的检修、安装和清洗的方便。图2所示结构，其浮头部分虽可以自由移动，但管束不能抽出壳休。优点是在相同的壳体直径下，布管数多，换热面积增加，但对于换热管外壁要求经常清洗的情况，不宜采用此结构形式。

　　图3所示为钩圈结构，在设计时必须考虑浮头管板的外径Do。该外径应小于壳体内径Di，一般推荐浮头管板与壳体内壁的间隙b1=3~5㎜。这样，当浮头处的钩圈拆卸后，即可将管束从壳体内抽出，以便进行检修、清洗。浮头盖需在管束装入后才能进行装配，所以在设计中应考虑保证浮头盖在装配时的必要空间。

　　钩圈对保证浮头端的密封、防止介质间的串漏起着重要作用。随着浮头式换热器的设计、制造技术的发展，以及长期以来使用经验的积累，钩圈的结构形式也得到了不断的改进和完善。钩圈一般都为对开式结构，要求密封可靠，结构简单、紧凑、便于制造和拆装方便。目前钩圈的常用形式见图4。图4（a）为A型钩圈，在20世纪50年代及以前的浮头式换热器中采用较多。钩圈厚度通过强度计算决定。由于钩圈底部距浮头管板较远，使得浮头端壳程介质的死角增大，减少管束的有效传热面积。图4（b）为B型钩圈，为国外引进型式，钩圈厚度根据浮头管板厚度加上经验值决定。一般B型钩圈厚度较A型钩圈厚度薄。上紧浮头的双头螺柱，A型较B型长，螺柱的稳定性也差。A型结构浮头管板和钩圈的斜槽均采用12°。而B型结构由于浮头管板和钩圈的斜槽采用不同的倾角，管板斜槽斜度18°，而钩圈为17°，钩部厚度为30㎜。管板外径与钩圈内径的间隙控制在0.25~0.4㎜。这样在上紧螺柱时，间隙将消失而使管板对钩圈起到支撑并控制钩圈转角的作用，既保证螺柱的弯曲变形在允许范围内，又保证有效密封作用。

　　图5所示结构为管束装入或抽出时，不需先将浮头部分拆除，检修、安装及清洗等工作均可在壳体外进行，比较方便。但是该结构的壳体直径要比上述浮头换热器增大。浮头处结构可做成图5（a）和（b）两种形式。

　　图6是浮头换热器中又一种形式，它是一种单程浮头换热器，在管程出口处采用填料函结构。图6（a）的结构在设计时应考虑浮动一端的管板外径小于壳体内径，以便管束可以在壳体内抽出。在浮头头盖相连接的出口管，应尽量选用标准，以利安装与制造。

填料函式换热器

填料函式换热器是指管束一端与管板固定、一端与壳体间采用外置填料函密封的管壳式换热器。由于管束可以自由伸缩，管束与壳体之间不会产生温差应力。优点是结构简单，制造方便，易于检修、清洗。缺点是壳程流体有外漏的可能，故使用压力及温度受到限制。壳程不宜走易挥发、易燃、易爆及有毒的介质。

由于采用填料函式密封结构，使得管束在壳体轴向可以自由伸缩，不会产生壳壁与管壁热变形差而引起的热应力。其结构较浮头式换热器简单，加工制造方便，节省材料，造价比较低廉，且管束从壳体内可以抽出，管内、管间都能进行清洗，维修方便。

因填料处易产生泄漏，填料函式换热器一般适用于4MPa以下的工作条件，且不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质，使用温度也受填料的物性限制。填料函式换热器已很少采用。