換熱器的工作原理是：換熱器中流體的相對流向一般有順流和逆流兩種。順流時，入口處兩流體的溫差最大，并沿傳熱表面逐漸減小。逆流時，沿傳熱表面兩流體的溫差分布較均勻。
在冷、熱流體的進出口溫度一定的條件下，當兩種流體都無相變時，以逆流的平均溫差最大順流最小。在完成同樣傳熱量的條件下，采用逆流可使平均溫差增大，換熱器的傳熱面積減??；若傳熱面積不變，采用逆流時可使加熱或冷卻流體的消耗量降低。前者可節省設備費，后者可節省操作費，故在設計或生產使用中應盡量采用逆流換熱。
管殼式換熱器按照應力補償的方式不同，可以分為以下三個種類：
1、固定換熱器管板式換熱器
固定管板式換熱器是結構最為簡單的管殼式換熱器，它的傳熱管束兩端管板是直接與殼體連成一體的，殼體上安裝有應力補償圈，能夠在固定管板式換熱器內部溫差較大時減小熱應力。固定管板式換熱器的熱應力補償較小，不能適應溫差較大的工作。
2、浮頭式換熱器
浮頭式換熱器是管殼式換熱器中使用最廣泛的一種，它的應力消除原理是將傳熱管束一段的管板放開，任由其在一定的空間內自由浮動而消除熱應力。浮頭式換熱器的傳熱管束可以從殼體中抽出，清洗和維修都較為方便，但是由于結構復雜，因此浮頭式換熱器的價格較高。
3、U型管換熱器
U型管換熱器的換熱器傳熱管束是呈U形彎曲換熱器，管束的兩端固定在同一塊管板的上下部位，再由管箱內的隔板將其分為進口和出口兩個部分，而完全消除了熱應力對管束的影響。U型管換熱器的結構簡單、應用方便，但很難拆卸和清洗。
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