螺旋管式換熱器

螺紋管纏繞式換熱器

螺紋管纏繞式換熱器是一種新型的管殼式換熱器，因換熱管是由螺紋管反向纏繞而成的結(jié)構(gòu)，因此得名螺紋管纏繞式換熱器，其相對于國內(nèi)常用的各種管殼式和板式換熱器具有更高的換熱效率，在制藥、精細化工、食品飲料、暖通等領域已得到普遍應用。

螺紋管纏繞式換熱器是目前的管殼式換熱器之一，與一般換熱器相比，螺紋管束螺旋纏繞式換熱器在各種物液的冷凝、冷卻、加熱系統(tǒng)具有以下突出優(yōu)勢： 

1、換熱效率高，換熱系數(shù)高達14000w/㎡·℃，是傳統(tǒng)換熱器的3-7倍。

2、體積小，只有傳統(tǒng)管殼式換熱器的1/10左右。

3、螺紋管束螺旋纏繞設計，實現(xiàn)應力自消除。

4、殼程流速高達5.5m/s，結(jié)垢傾向低。

5、 采用不銹鋼材料耐溫耐壓高，抗腐蝕能力強，可適應多種工況，壽命可達40年。

產(chǎn)品優(yōu)勢

① 與傳統(tǒng)的列管式換熱器相比，每一根換熱管束均以螺旋結(jié)構(gòu)按一定規(guī)律均勻纏繞在殼體內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)一方面延長了管程長度，換熱充分;另一方面極大的改變了殼程內(nèi)流體狀態(tài)，使流體呈強烈的湍流狀態(tài)流動，強化傳熱，大大提高換熱系數(shù)。同時，螺旋纏繞彈性管束設計，可有效消除管道振動和因熱脹冷縮變形產(chǎn)生的應力。

② 螺旋螺紋結(jié)構(gòu)、的表面處理工藝以及兩側(cè)介質(zhì)的逆流換熱，實現(xiàn)了流速高、溫度梯度小、污垢系數(shù)小的特點，結(jié)垢傾向低。 

③ 換熱器體積只有與其相當?shù)囊话銍a(chǎn)管殼式換熱器體積的1/10左右，節(jié)省空間;同時也因為體積小、重量輕，便于安裝、拆卸和清洗，減少了一次安裝及后期維護費用;可以不用安裝基礎，直接與管道連接。

④換熱系數(shù)的高低反映了換熱器性能與否，特定工況下，換熱系數(shù)可以達到14000w/㎡·℃。

⑤ 利用歐文(OWEN)湍流抖振頻率準則原理，采用換熱管束小間隙設計，有效消除了湍流抖振現(xiàn)象。換熱器全不銹鋼材質(zhì)，本換熱器的設計壽命按照ASME規(guī)定為40年。

⑥ 耐溫400℃，耐壓1.6MPa，由于本換熱器的換熱管束和殼體全部采用不銹鋼材質(zhì)，具有統(tǒng)一的膨脹系數(shù)，不會因為壓力和溫度不穩(wěn)定而引起換熱器變形;換熱器耐高溫、高壓，無需減溫減壓裝置。

⑦ 在結(jié)構(gòu)設計時充分考慮了共振問題，有效抑制了聲駐波震動現(xiàn)象，限制了運行噪音,換熱器運行時幾乎沒有噪音。

 螺旋纏繞管式換熱器又稱螺紋管纏繞式換熱器、螺旋螺紋管換熱器，是一種新型高傳熱系數(shù)的換熱器．主要適用于介質(zhì)為汽液的換熱。纏繞管式換熱器是由德國的Linde公司于1895年制造，應用于大型石油化工工藝過程重要的單元設備，它也是一種節(jié)能設備，可以在低溫工況下進行低溫高壓多股流回熱換熱，具有換熱效率高，集約化程度高，需要換熱設備數(shù)量少等特點。

與傳統(tǒng)的管殼式換熱器相比，它可以增加換熱管長度，加人單位體積的換熱面積，通利用逆流換熱的結(jié)構(gòu)，提高傳熱系數(shù)，進一步強化傳熱效果，同時換熱設備本身體積小，占用的空間小，而安全性能更強。 

1  螺旋纏繞管式換熱器結(jié)構(gòu)發(fā)展    

 (1)早期纏繞管換熱器的結(jié)構(gòu)     早期纏繞管換熱器是由兩個同心管纏繞成的蛇形管，內(nèi)管通入高壓空氣，管間流通的是冷的低壓空氣。這種換熱器在結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了逆流流動提高了換熱，但因為在兩通道中氣流死區(qū)優(yōu)勢的存在，以至于總的傳熱效率比較低。

 (2)現(xiàn)代的纏繞管換熱器的結(jié)構(gòu)     纏繞管換熱器主要由芯體、殼體以及中心管組。為了使管側(cè)流體均勻分布，每個單管程通道采用等長管子制造，管內(nèi)可以通過一種介質(zhì)，稱單通道型纏繞管換熱器；分別通過幾種不同的流體則構(gòu)成多通道型纏繞管換熱器。

螺旋管纏繞式換熱器的換熱機理     

螺旋纏繞管內(nèi)的流體在彎曲通道內(nèi)受到離心力的作用在流道的橫截面上形成二次流。螺旋管的幾何形狀產(chǎn)生的離心力在流動截面上形成一對對稱的漩渦，與主流疊加流體在螺旋管內(nèi)形成螺旋運動，從而大大增加了換熱效果，同時，二次流的沖刷使污垢不易沉淀。螺旋纏繞管式換熱器的殼側(cè)螺旋纏繞管纏繞方向逐層相反，纏繞角與縱向間距設計制造均勻，且管長相同。因此，隨著螺旋纏繞管纏繞直徑的增加，各層螺旋纏繞管的數(shù)量也相應增加。這些螺旋纏繞管組成管芯，在殼側(cè)所形成的流道隨圓周方向位置的不同而變化，相鄰兩個盤管呈直列、錯列的變化，則流道構(gòu)成變成為由螺旋纏繞管布置為直列、錯列組合排列時的管外流動。

螺旋管纏繞式換熱器的特點    

(1)成套設備，安裝簡易，體積小，   

(2)可直接利用高壓蒸汽換熱，無需二次減壓：     

(3)無需密封墊，泄漏。    

(4)換熱器采用螺旋纏繞管式換熱器，同等換熱量下，體積約為傳統(tǒng)換熱器的1/10，節(jié)省寶貴的空間資源；     

(5)雜質(zhì)沉積兒率小，結(jié)垢率低；     

(6)熱媒流經(jīng)管程，冷媒流經(jīng)殼程；     

(7)螺旋纏繞管結(jié)構(gòu)，消除了換熱管與管板之間的拉脫力，提高使用壽命。     

(8)換熱系數(shù)高：纏繞管換熱器管層之間的換熱管反向纏繞，這種特殊結(jié)構(gòu)極大地改變了流體流動狀態(tài)，使殼程流體形成強烈的湍流；由于管內(nèi)螺旋流動的強化作用，使得管程的傳熱膜系數(shù)也得到提高：另外還有隔條等部件對殼程的流動不斷擾動，這三個方面的共同作用，使得纏繞管換熱器的傳熱性能得以顯著提升。對于一般結(jié)構(gòu)的氣一氣換熱設備，普通管殼式換熱器的傳熱系數(shù)值約75～365W /(m2．K)，但對于纏繞管換熱器，在某些特定條件下，總傳熱系數(shù)可以達到500 W/(m2．K)以上。長度一直的螺旋換熱管以及管、層間距精準的管芯，使得媒介流經(jīng)管程和殼程時產(chǎn)生強烈的湍流效果，換熱效率得到極大提高，換熱能力足傳統(tǒng)換熱器的3-7倍，換熱系數(shù)可達14000W/m2℃；     

(9)經(jīng)濟節(jié)能，成本低廉：纏繞管換熱器可同時進行多種介質(zhì)的充分傳熱，不僅可以節(jié)約能源而且可以優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)；再者，相比于管殼式換熱器，纏繞管換熱器的制造，避免了管箱等大部件的加工，減少了鋼材用量，節(jié)省了生產(chǎn)成本，特別適用于低溫氣體分離裝置，如空分離裝置、氫液化裝置、稀有氣體分離裝置、低溫甲醇洗裝置、液氮洗裝置等。