缠绕管式换热器分享资料
缠绕管式换热器介绍
现场即可完成维修工作。 强
缠绕管式换热器与壳板换热器的比较
缠绕管式换热器作为一种高效换热器，除具备结构紧凑、高效节能、投资经济 性等高效换热器的一般特征外，还兼有其自身的独特优势。此类换热器的应用特 点，及其与板壳式换热器的比较优势如下：
1. 缠绕管式换热器的换热管采用层间反向螺旋缠绕的结构，极大地改变了流体流动状态，实现 强烈的湍流效果，提高了换热效率。因此，缠绕管式换热器可保证与板壳式换热器相近的换热 效率以及壳程侧更小的压降。
7. 缠绕管式换热器在停工期间对设备的检查、维修简单快捷，实施堵管方便，且完成堵管 后可靠性高。相比之下，板壳式换热器的维修就十分困难。
8. 缠绕管式换热器管、壳程均可进行单侧耐压试验，为设备现场查漏带来极大便利，最终 使得在极短时间内的现场紧急处理成为可能。而板壳式换热器几乎无现场维修的可能
缠绕管式换热器在重整芳烃装置的应用
2. 缠绕管式换热器能适应管、壳程两侧物流较大的温度差及压力差，不易泄漏，可靠性更高。
缠绕管式换热器与壳板换热器的比较
3. 缠绕管式换热器因其自身缠绕形式、柔性设置等特点，使得设备承受瞬间冲击的能力更强， 更好适应装置事故工况及非计划停车。
4. 板壳式换热器在开停工过程中有严格的升降温速度要求。而缠绕管式换热器本身对此类升降 温速度并非十分敏感，使得设备在开停工过程中的操作弹性及安全性大大增加。
缠绕管式换热器与壳板换热器的比较
板壳式换热器
缠绕管式换热器
结构型式
波纹板片叠装焊接
螺旋形换热管缠绕
承压性能
严格控制两侧压差，始终保持进料侧压力高于反应产物侧。
管、壳程允许单侧承压
泄漏 清洗 抗垢性能 温度变化适应性
存在内漏
缠绕管式换热器介绍
降低成本
在满足性能要求的前提下，通过优化设计降 低制造成本和维护成本。
提高可靠性
通过优化设计，提高换热器的可靠性和使用 寿命。
计算流体动力学分析
流体动力学分析
利用计算流体动力学（CFD）技术，对流体的流动状态、传热过程和 流动阻力等进行模拟和分析。
缠绕管式换热器介绍
contents
目录
• 缠绕管式换热器概述 • 缠绕管式换热器的结构与材料 • 缠绕管式换热器的性能特点 • 缠绕管式换热器的设计与优化 • 缠绕管式换热器的安装与维护 • 缠绕管式换热器的发展趋势与展望
01
缠绕管式换热器概述
定义与特点
高效换热
由于管子采用螺旋缠绕方式，使 得冷热流体在管内外流动时能够 形成较大的温差，从而提高换热 效率。
优化流道设计
根据CFD分析结果，优化流道设计，改善流体流动状态，提高换热效 率。
性能预测
通过CFD分析，预测换热器的性能，为后续优化提供参考。
实验验证
将CFD分析结果与实验数据进行对比，验证模型的准确性和可靠性。
05
缠绕管式换热器的安装 与维护
安装注意事项
安装前应检查设备是 否完好无损，确保所 有部件符合要求。
定义
缠绕管式换热器是一种通过将管 子螺旋缠绕在芯棒上，再通过外 部固定圈进行固定的换热设备。
紧凑结构
由于管子紧密缠绕，使得换热器 体积较小，便于安装和维护。
耐高压
由于结构紧凑和管子较细，使得 换热器能够承受较高的压力。
适应性强
适用于各种不同的流体和温度条 件，可根据实际需求进行定制。
工作原理
01
冷热流体在管内外流动，通过 管壁进行热量交换。
缠绕管式换热器介绍
冷热流体通过 缠绕管内壁进
行热交换
热量通过管壁 和缠绕的波纹
板传递
冷热流体在管 间流动，实现
热量交换
热量通过管壁 和波纹板传递 给管外的冷却 水或加热介质
高效传热：缠绕管式换 热器采用独特的管内管 外缠绕结构，有效增加 换热面积，提高传热效 率。
耐高温高压：材料选 择优良，能够承受高 温高压的工况，保证 设备长期稳定运行。
解决方案：检查密封件和连接处，及时修复泄漏问题。
解决方案：检查换热器内部是否有堵塞或结垢，及时清理并进行调整。
汇报人：XX
核能发电：用于冷却反应堆，提高发电效率 火电发电：用于冷却锅炉，提高发电效率 风电发电：用于冷却涡轮机，提高发电效率 太阳能发电：用于冷却吸热器，提高发电效率
制药行业：用于 药品生产和加工 过程中的加热、 冷却和蒸发等工 艺流程，提高生 产效率和产品质 量。
化工行业：用于 各种化学反应过 程中的热交换， 如聚合、裂解、 蒸馏等，同时能 够承受各种腐蚀 性介质。
利用效率
海水淡化：用 于大规模海水 淡化工厂的换
热
PART FOUR
传热效率：选择传 热效率高的换热器， 以满足工艺要求。
耐腐蚀性：根据工 艺介质的腐蚀性选 择耐腐蚀的材料。
机械强度：考虑换 热器的机械强度， 以确保其稳定性和 安全性。
经济性：在满足工 艺要求的前提下， 选择价格合理的换 热器。
XX,a click to unlimited possibilities
汇报人：XX
CONTENTS
PART ONE
外部壳体：提供稳定的支撑和 保护，防止外部环境对换热器 的干扰
缠绕管：由多个薄壁金属管 绕成，用于热量交换
缠绕管式换热器介绍ppt
中国石化荆门分公司 中国石油锦西石化公司 中国石化玉门油田分公司 中国石化茂名分公司
单元名称 150万吨/年重整装置 100万吨/年3#连续重整装置 100万吨/年连续重整装置 180万吨/年催化重整装置 80万吨/年连续重整装置 140万吨/年连续重整装置 60万吨/年催化重整装置 80万吨/年重整装置 30万吨/年重整装置 150万吨/年连续重整装置
现场即可完成维修工作。 强
缠绕管式换热器与壳板换热器的比较
缠绕管式换热器作为一种高效换热器，除具备结构紧凑、高效节能、投资经济 性等高效换热器的一般特征外，还兼有其自身的独特优势。此类换热器的应用特 点，及其与板壳式换热器的比较优势如下：
1. 缠绕管式换热器的换热管采用层间反向螺旋缠绕的结构，极大地改变了流体流动状态，实现 强烈的湍流效果，提高了换热效率。因此，缠绕管式换热器可保证与板壳式换热器相近的换热 效率以及壳程侧更小的压降。
清洗反应产物侧，进料侧必须充液保护。
清洗，管程侧可进行管内机械清洗。
一般，板通道间易沉积。垢物积聚还可能引起板片热应力导致 焊缝开裂。
强，具有自清洗能力。
严格控制升降温速率
并无特别限制升降温速度。
可维修性
抗冲击能力
-
可维修性差，现场膨胀节、焊接壁等修复困难。
抗热冲击、工况波动能力弱，对温差、压差、升降温速率等波 动都可能导致损伤。
-
缠绕管式换热器与壳板换热器的比较
板壳式换热器
缠绕管式换热器
结构型式 承压性能
波纹板片叠装焊接 严格控制两侧压差，始终保持进料侧压力高于反应产物侧。
螺旋形换热管缠绕 管、壳程允许单侧承压
泄漏 清洗 抗垢性能 温度变化适应性
缠绕管式换热器的管理及其应用
缠绕管式换热器的管理及其应用缠绕管式换热器不仅是大型化工工艺过程重要的设备,而且是一个高效节能的设备.这些换热器结构复杂,价格昂贵,而且处于装置关键部位,因此一旦这些换热器发生泄漏,整套装置必须要停工,而且重新制造一台最快需要半年,企业的损失将非常巨大.正常换热器的使用寿命一般在12-20年左右,企业可以根据实际使用情况和使用寿命的期限来有计划地进行更换,但是在国内也有很多企业由于对绕管换热器的全程管理不到位,使用了很短时间即发生了质量问题.为了确保缠绕管换热器长周期运行,对缠绕管换热器使用的全过程管理十分必要.1 缠绕管式换热器简介缠绕管式换热器由绕管芯体和壳体两部分组成(图1).绕管芯体由中心筒.换热管.垫条及管卡等组成.换热管紧密地绕在中心筒上(图2),用平垫条及异形垫条分隔,保证管子之间的横向和纵向间距,垫条与管子之间用管卡固定连接,换热管与管板采用强度焊加贴胀的连接结构,中心筒在制造中起支承作用,因而要求有一定的强度和刚度.壳体由筒体和封头等组成.它应用于工程的主要优点有[1]:a.结构紧凑,单位容积具有较大的传热面积.对管径8-12mm的传热管,每立方米容积的传热面积可达100-170m2;b.可同时进行多种介质的传热;c.管内的操作压力高,目前国外最高操作压力可达21 56MPa;d.传热管的热膨胀可自行补偿;e.换热器容易实现大型化.2 缠绕管式换热器的工业应用情况在国外,缠绕管式换热器广泛应用于大型空气分离装置的过冷器及液化器(液体氧.液体氨装置),林德公司在合成氨甲醇洗系统中推出的缠绕管换热器系列正是充分发挥了该种换热器的作用.缠绕管式换热器在我国目前主要应用于大化肥合成氨装置(美国德士古工艺)中甲醇洗工段[2],在全国共有近20套此类装置,每套装置中有6台缠绕管式换热器,这些换热器的具体情况见表1.在我国最早十多套装置中的缠绕管换热器大都已更换,其中大都是已到使用寿命限期,但也有不少为管理不善而造成的损坏.表2是一些用户的设备主要损坏原因,表3说明设备损坏原因的百分比.3 缠绕管换热器的使用管理缠绕管换热器的使用管理过程主要有4个方面:制造过程控制,除垢清洗技术的选用,装置运行的有效管理,产品缺陷修复方案的正确运用.3.1 制造过程的控制由于缠绕管换热器的特殊性,使用厂家必须从开始制造进行全过程控制,根据不同的使用场合提出不同的控制要求.主要控制内容:a.管子的选用.目前使用管子为有缝钢管和无缝钢管,有缝钢管可靠性较差,适用于低压;而无缝钢管整体性能较好,但有薄弱区域,必须对接头进行固溶处理.腐蚀性强的介质宜采用无缝钢管;反之,宜采用有缝钢管.盘管直径大宜采用有缝管,直径小宜采用无缝管.b.盘管的控制.盘管控制的好坏直接影响到换热器的换热效率,尤其是对结垢情况影响较大.因此,盘管时必须使层间距适度,没有窄间隙死角,防止局部区域布置不均匀,造成流体阻塞,降低流体的流通面积.c.焊接的控制.缠绕管的损坏形式最常见的是管口泄漏,这是设备的关键部位.一般缠绕管换热器为了提高换热效率,采用管子都比较小和薄,焊接容易产生缺陷.因此,焊接必须严格控制线能量,最好要采用自动焊,焊缝要均匀和饱满.d.缠绕管换热器都是竖直运行,下管板与管子间易产生间隙腐蚀,这也是较常见的破坏形式之一.因此,胀接要做到二点:一是要有合适的胀度,消除间隙,防止腐蚀;二是防止过胀,导致管板塑性变形,降低了胀接的可靠度.缠绕管换热器制造的控制除了上述几个方面外,还有材料的控制.设计的控制等,使换热器产品符合不同企业的生产特点.3.2 除垢技术的选用目前国内企业绕管换热器的损坏大多由于酸洗除垢技术不成熟造成的,其中主要是酸洗方法不当.目前常用的酸洗液主要使用3种,即5%的HCl液.硝酸或氢氟酸以及柠檬酸.其中HCl的酸洗主要用于碳钢,后二者主要用于不锈钢酸洗.硝酸或氢氟酸酸性较强,它利用的是使垢剥落的原理进行除垢,且容易产生腐蚀;而柠檬酸是通过络合作用来除垢,酸性较弱.笔者以甲醇换热器为例分析损坏原因.镇海炼化公司的E9.E10酸洗时,管束材料是碳钢,使用HCl酸液,酸洗后换热器下部的酸液没有及时排尽,使一些残液停留在下管板死区,在大修停工期间产生酸性腐蚀,使管子损坏;上海某化工厂一台36t绕管换热器,使用氢氟酸溶液进行酸洗,由于氢氟酸对焊缝的腐蚀性相当强,酸液渗入到管板接头间隙,导致管头焊缝裂开;宁夏化工厂15E6用HNO3液除垢,HNO3除垢后将产生大量Fe3+,酸洗时间稍长,使Fe3+含量远大于6×10-4的标准值,Fe3+依附于管子产生腐蚀,再加上HNO3酸洗时间长,没有及时排尽,酸液本身就产生较强腐蚀,导致管束损坏.目前,比较成熟的酸洗方法应是采用酸性比较弱的柠檬酸,采用多次少停留的办法,对一台换热器进行多达5-6次酸洗,每次时间短,冲洗干净,使得Fe3+不超标并且及时带走,保证换热器不受腐蚀.除垢清洗技术的正确使用对换热器寿命非常重要,应用管理中必须引起高度重视,采用合理的工艺方案进行酸洗.3.3 装置操作的管理缠绕管由于原料杂质问题引起质量问题的也不少,按照设计要求,缠绕管式换热器用于介质杂质少.容易清洗的场合,因为缠绕管换热器为了追求其紧凑性,管间距与层间距的间距比较小,所以对原料的要求也较高.一旦装置波动等就可能引发原料杂质多而容易造成堵塞.因此,要有效地在操作上做好以下几方面:a.原料的选择.原料的杂质含量必须严格控制,杂质含量增加会使部分杂质粘附于层间的支撑件上,这样随着时间延长,容易造成通道堵塞,致使换热面积大幅降低.b.系统结构设计合理.为防止粗大杂质进入换热器,要在系统的上游增设过滤网,过滤网的目数要视杂质大小而定,原料通过过滤后才能进入换热器,这样防止了原料在管壳程内部造成堵塞.c.增加反冲洗装置.在换热器运行过程中,杂质容易向下沉积,一方面堵塞流道,另一方面产生垢下腐蚀,因此在换热器的下部增设反冲洗,通过气泡的形式,搅扰内部的沉积杂质,使杂质一起随介质流走.另外,在装置操作中要特别注重开停车的温度和压力的升降,要严格控制升温的速度和压力的匹配,否则容易造成热胀冷缩不均匀等破坏管头连接.3.4 设备修复方案的正确选用缠绕管换热器一般运行周期较长,但经常出现问题,主要问题有堵塞.管子泄漏和管口泄漏等,正确选择合适的修复方案对装置十分重要.换热器出现堵塞后,疏通的方法有两种:一种是用高压水枪冲洗,主要针对堵塞不是很严重的情况;第二种就是用酸清洗办法,主要用于严重堵塞.如换热器经查出现了管子泄漏,那只有在试压查漏明确的情况下进行堵管.换热器出现了管子泄漏问题,要分两种情况进行修复:管口数量少,则采用堵管办法;管口数量较多,堵管后会严重影响换热效果,则宜选用抽芯补焊的办法修复绕管,缠绕管式换热器的抽芯修复虽然复杂,但修复成功的事例较多.4 缠绕管换热器的应用前景分析缠绕管换热器目前较多地应用于化工领域的深冷装置,如空分和甲醇装置,随着国内对缠绕管换热器研究的深入,国内多家单位不断攻关,扩大缠绕管换热器的应用领域已取得初步的成绩,主要有以下几方面趋势.4.1 缠绕管换热器的大型化由于缠绕管换热器特殊结构设计,它封头小,管子可以长达数百米,目前已开发制造了一些大型的缠绕管换热器.图3(略)为一台德州石化所使用的大型绕管换热器,该换热器尺寸为?1600mm×20000mm,重达60t,换热面积为2000m2,是普通类似壳体换热器的2倍左右.随着装置的大型化,这种缠绕管换热器也要求不断大型化.而普通列管式换热器由于管子限制无法把换热器做大.4.2 缠绕管换热器的高温化缠绕管换热器具有高效的换热性能,但目前基本上应用于深冷装置.从2001年开始合肥通用所等企业开始研究应用于高温场合的缠绕管换热器(图4)(略),并于2002年在镇海炼化投用,这种换热器采用CrMo钢耐高温材料,操作参数见表4.经过几年运行,该换热器的性能完全达到使用要求,质量也较可靠.这种产品的成功应用,使得缠绕管换热器的应用领域大大拓宽,可以从低温应用转向高温应用,只要介质允许,在炼油行业也可以充分发挥绕管换热器的优点[3].4.3 缠绕管换热器的高压化缠绕管换热器目前多应用于壳程压力高,管程压力低的场合,一般壳程压力达到15.0MPa,而管程压力普遍小于 5.0MPa.由于缠绕管换热器设计结构特点是管板小,壳程大,两端入口封头小,该结构能克服普通高压换热器的弊病.普通高压换热器均采用浮头式或U形管式,当压力提高,不仅壳体厚度加大,而且法兰的强度等级要大幅提高,一般的高压换热器如压力大于10MPa,当做到1.4m时,换热器将是非常庞大,法兰也非常厚.而且随着装置的大型化,高压换热器也需要不断扩大,这就给制造带来麻烦,如加氢裂化的锁紧环式高压换热器,管程压力14.5MPa,壳程压力为18.5MPa,直径为1.4m,其中换热器的管箱重量就已达45t,制造非常困难,若改做浮头式换热器则很难保证换热器的密封等要求.因此,随着加氢装置的大型化,锁紧环换热器也要大型化,要向1.6m或1.8m发展,不但制造难度大,而且由于结构庞大,检维修将十分困难.而缠绕式换热器却可通过加长长度来增大面积,而两端的小管板使得连接法兰小,容易制造.目前国内一些单位正在进行研究,以缠绕管式换热器逐步替代炼油行业一些高压换热器,如加氢裂化和重整等装置.4.4 缠绕管换热器的多股化随着应用的成熟,缠绕管换热器逐步实现多股流换热,这是其他换热器无法比拟的特殊性能.一台换热器一种壳程介质可同时跟两种或3种介质同时换热,这样可以大大提高装置的换热效率和换热空间.目前,国内的多股流换热器研究制造逐步开始,已有部分产品投入应用,图5(略)为巴陵石化的多股流换热器[4].4.5 缠绕管换热器的微型化缠绕管式换热器由于其高效的换热性能,它在向大型化发展的同时,也正逐步向微型化发展.在一些空间受到限制的地方,常规换热器达不到热交换的要求,而采用缠绕管换热器能在同样空间可满足要求.正是由于这种良好性能,缠绕管换热器已在微型领域使用.图6是某军工产品使用的缠绕管换热器,由于该军工产品空间有限,经过反复比较,最终选择了这种产品,在有限的空间实现换热.5 结束语缠绕管式换热器是一种新型高效换热器,如何正确地进行设备的全过程管理对装置运行相当重要.并且随着应用的不断成熟,其应用领域日益扩大,将发挥越来越大的作用.。
缠绕管换热器结构
缠绕管换热器结构缠绕管换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、制药、冶金等行业中。
它通过将冷热介质分别流经内外两根缠绕在一起的管道，实现了热量的传递。
本文将从结构、工作原理、优点和应用领域等方面介绍缠绕管换热器。
一、结构缠绕管换热器的主要结构由内管、外管和夹套组成。
内外管分别用冷热介质流经，而夹套则用来传递蒸汽或冷却水等介质，以调节内外管的温度。
内外管之间通过一系列的支撑件固定，确保管道的稳定性。
此外，缠绕管换热器还配备了进出口管道和排污口，方便介质的进出和系统的维护。
二、工作原理缠绕管换热器的工作原理基于热传导的基本规律。
当冷热介质分别流经内外管时，由于温度差异，热量会从温度高的一侧传递到温度低的一侧。
具体而言，热量会从热介质通过内管传递给外管，然后再通过外管传递给冷介质。
这样，热量在内外管之间传递，实现了换热的效果。
三、优点缠绕管换热器相比其他换热设备具有以下优点：1. 效率高：由于缠绕管换热器的内外管紧密缠绕在一起，热量传递的距离短，换热效率高。
这使得它在相同工况下能够实现更高的热量传递效果。
2. 适应性强：缠绕管换热器可以适应不同的工况和介质，包括高温、高压、腐蚀性介质等。
它的结构可以根据实际需求进行调整，以适应不同的工艺要求。
3. 结构简单：相比其他换热设备，缠绕管换热器的结构较为简单，易于制造和维护。
这使得它在实际应用中更加方便灵活。
四、应用领域缠绕管换热器广泛应用于多个行业，包括化工、制药、冶金、食品等。
具体应用领域包括：1. 化工：在化工生产中，缠绕管换热器常用于各种反应器、蒸馏塔等设备中，用于控制和调节介质的温度。
2. 制药：制药过程中需要控制反应的温度和冷却产物，缠绕管换热器可以提供高效的换热效果，满足制药工艺的要求。
3. 冶金：在冶金过程中，缠绕管换热器常用于冷却高温的金属熔融液体，保证冶炼过程的稳定性和安全性。
4. 食品：在食品加工过程中，缠绕管换热器用于调节食品的温度，提高加工效率和产品质量。
缠绕管式换热器介绍ppt课件
单元名称 50万吨/年连续重整 55万吨/年芳烃装置 80万吨/年重整装置 73万吨/年歧化装置 100万吨/年2#连续重整装置 360万吨/年预加氢装置 30万吨/年重整装置 1# 120万吨/年重整装置 100万吨/年连续重整装置 125万吨/年歧化装置
投用/交付时间 2009-12 2011-07 2012-10 2012-10 2012-12 2015-07 2013-07 2015-12 2014-12 2014-12
缠绕管式换热器介绍
.
缠绕管式换热器典型结构
管程侧接管
上管板
壳程侧接管
壳体
芯体
壳程侧接管
管程侧接管
.
下管板
无膨胀节 无设备法兰/管箱法兰 无壳程折流 换热管左旋右旋交替缠绕 全逆流换热
缠绕管式换热器主要特点
提高能效 单台设备大型化 增强运行可靠性 减小结垢倾向 无内漏 无温差/压差限制 无升/降温速率限制 方便维护
现场即可完成维修工作。 强
缠绕管式换热器与壳板换热器的比较
缠绕管式换热器作为一种高效换热器，除具备结构紧凑、高效节能、投资经济 性等高效换热器的一般特征外，还兼有其自身的独特优势。此类换热器的应用特 点，及其与板壳式换热器的比较优势如下：
1. 缠绕管式换热器的换热管采用层间反向螺旋缠绕的结构，极大地改变了流体流动状态，实现 强烈的湍流效果，提高了换热效率。因此，缠绕管式换热器可保证与板壳式换热器相近的换热 效率以及壳程侧更小的压降。
220万吨/年重整
投用/交付时间 2016
2017-05 2018-04 2016-08 2018年交付 2018年交付 2018年交付 2018-12 2017-09 2017-05
中国石化北海炼化公司 山东万通石油化工有限公司
缠绕式换热器原理介绍
螺旋绕管式换热器
中国石油工程设计有限公司
一、概述
工程中常用的换热器类型主要有管式换热器、管板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式 换热器等，换热效率比较高，适用温度范围比较宽的是螺旋板及板翅式换热器，但是其适用 的压力范围比较窄，目前只适用于 4.0MPa 以下的场合。常用管式换热器虽然可以承受比较高 的压力但是其换热效率比较低，比表面积比较小，为了实现小温差换热会使得设备投资非常 高，所以常用管式换热器在设计或选型时规定最小端面温差为 10～15℃（板翅式可以达到 2 ℃），这使得热量回收受到限制，特别是在低温应用场合，换热器的效率几乎可以决定工艺 的成败，所以开发出宽温度范围、宽压力范围的换热器对于工程应用和提高工程建设水平有 非常重要的意义。几种常用换热器对比情况见表 1。
表1
常用换热器对比表
序号 性能与参数对比
管式
列管式
螺旋板式
1 结构形式
直管 直管或 U 型管 平板卷制
2 温度范围（℃） -20～200 -20～200 -20～150
3 端面温差（℃）
>25
>25
>10
4 比表面积（m2/m3）
30
100
350
5 承压范围（MPa） 0～25.0 0～6.4
0～2.5
>5
>2
>2
1000
2000
170
0～1.6
0～4.0 0～22.0
小
很小Βιβλιοθήκη 中不行不行
困难
很差
很差
很好
不适应
不适应
较好
不好
一般
较好
20～100 10～50
螺旋缠绕管式换热器结构
螺旋缠绕管式换热器结构
螺旋缠绕管式换热器是一种常见的换热设备，它的结构通常包
括以下几个部分：
1. 管束，螺旋缠绕管式换热器的核心部件是由一根或多根金属
管子组成的管束。
这些管子可以采用不锈钢、碳钢或其他合金材料
制成，具有良好的耐腐蚀性能和导热性能。
2. 头部，换热器的头部通常包括进出口管道和管束的支撑结构。
进出口管道用于输送流体介质，而支撑结构则用于固定和支撑管束，保证其稳定运行。
3. 外壳，螺旋缠绕管式换热器的外壳是将管束和头部包裹起来
的部分，通常由金属板焊接而成。
外壳的作用是保护管束不受外界
环境的影响，并且在必要时起到保温和防腐的作用。
4. 支撑结构，为了保证换热器的稳定运行，通常会在设备的底
部设置支撑结构，以便将整个换热器固定在地面或设备支架上。
总的来说，螺旋缠绕管式换热器的结构设计旨在保证换热效率
高、运行稳定可靠、维护方便和安全性能好。
不同厂家和不同型号的螺旋缠绕管式换热器在结构上可能会有所差异，但通常都包括上述基本部件。
缠绕管式换热器介绍
缠绕管式换热器介绍缠绕管式换热器是一种常用的换热设备，用于将热量从一个流体传递到另一个流体中。
它由一根或多根管子绕成螺旋形，形成流体流通的通道。
该设计能够提高换热效率，并降低设备的尺寸。
本文将介绍缠绕管式换热器的原理、结构和应用领域。
原理缠绕管式换热器的工作原理基于热传导和流体流通。
将需要传热的流体（通常被称为工作流体）流动在内层管道中，而被加热或被冷却的流体（通常被称为传热流体）流动在外层管道中。
通过传热流体和工作流体的接触，热量从传热流体传递到工作流体中。
在缠绕管式换热器中，传热流体和工作流体分别通过内外两层管道进行流通。
传热流体在外层管道中流动，而工作流体则在内层管道中流动。
这样的设计可以最小化传热流体和工作流体之间的热阻。
结构缠绕管式换热器由两个主要部分组成：壳体和管束。
壳体缠绕管式换热器的壳体通常由金属材料制成，例如不锈钢或碳钢。
壳体包裹着管束，用于保护管束并提供流体流通的通道。
壳体通常具有进口和出口，用于引导传热流体和工作流体进出换热器。
管束管束是缠绕管式换热器的核心部分，由一根或多根管子组成。
这些管子被绕成螺旋形，形成流体流通的通道。
管束通常由金属材料制成，例如铜、不锈钢或钛合金，以确保其耐腐蚀性和高强度。
密封件和支撑装置缠绕管式换热器中的密封件和支撑装置用于保持管束的稳定性，并避免流体泄漏。
这些部件通常由橡胶或金属制成，并安装在壳体的进口和出口处。
应用领域缠绕管式换热器在各个行业都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1.石油和化工工业：缠绕管式换热器用于油田热采、化工反应器、蒸馏塔等设备中的热交换过程。
2.食品和饮料工业：缠绕管式换热器用于食品加工、饮料生产等过程中的热能回收和温度控制。
3.化纤和纸浆工业：缠绕管式换热器用于化纤生产中的溶剂回收和纸浆生产中的热能回收。
4.电力工业：缠绕管式换热器用于电力厂中的汽轮机、锅炉等设备的余热回收。
5.制药工业：缠绕管式换热器用于药品生产中的热能回收和温度控制。
缠绕管式换热器技术特色及介绍
缠绕管式换热器技术特色及介绍缠绕管式换热器（Spiral Wounded Heat Exchanger）相对于普通的列管式换热器具有不可比拟的优势，适用温度范围广、适应热冲击、热应力自身消除、紧凑度高，由于自身的特殊构造，使得流场充分发展，不存在流动死区，尤其特别的，通过设置多股管程（壳程单股），能够在一台设备内满足多股流体的同时换热。
缠绕管式换热器是一款高效紧凑的换热器，不但可以利用余热，在节能环保方面也具有很重要的作用。
换热器的结构形式复杂，造价成本高，并且位于装置的关键部位。
缠绕管式换热器相对于普通的列管式换热器具有不可比拟的优势，其适用的温度范围广，适应热冲击，能够自身消除热应力，紧凑度非常高，由于自身具有特殊的构造，使得其流场充分发展，不存在流动死区，其中更特别的是，通过设置多股管程（壳程单股），能够在一台设备内满足多股流体的同时换热。
绕管式换热器是在芯筒与外筒之间的空间内将传热管按螺旋线形式交替缠绕而成的，相邻两层螺旋状传热管的螺旋方向是相反的，并采用具有特殊形状的定距件，使之能够保持一定的间距。
技术特色缠绕管式换热器的三大技术特色或者说是技术精髓为：精准的换热管间距、合理的管层数量以及层间距、全自动化的机器人焊接流程。
1、精准的换热管间距不绣钢管材因为其材质的而导致了在弯曲或者缠绕的时候很难具有塑性，为实现所有换热管的间距都是统一的这要求带来了很大的困难，这就要求我们在加工时需要完备的技术和丰富的经验，而正是原装的高精度设备和顶尖的缠绕工艺为我们机械的生产提供了基础。
2、合理的管层数量以及层间距在换热管束缠绕时，每层相对的管径都在发生着变化，盘绕角度又要保持一致，要保证每根换热管的长度基本相同确实是很难做到的。
而设计师设计出了每层换热管不同数量，以及合理的层间距就很好地攻克了这—难题，同时也解决了复杂换热条件下的流道要求。
3、全自动化的机器人焊接流程在设备生产的过程当中，采用全自动化的机器人焊接，以保证所有焊点尤其是在管板焊接都实现了标准统一，安全性能高。
螺旋缠绕式换热
螺旋缠绕式换热
螺旋绕管式换热器是一种常用的换热设备，在工业、化工、石油化工等行业得到广泛应用。
相对于传统的换热器，螺旋绕管式换热器具有结构紧凑、换热效率高、应用范围广等优点。
其主要特点是利用螺旋绕管内外两侧的介质交换热量，实现热量的传递和转移。
在螺旋绕管式换热器中，热量传递的方式是通过管内流体和管外流体之间的对流传热和壁面传热相结合的方式来实现的。
当流体在螺旋绕管内流动时，由于螺旋绕管的结构，流体会不断地产生旋流和涡流，提高流体运动的混合程度，从而增强了传热效果。
此外，螺旋绕管式换热器还具有换热面积大、阻力小、清洗方便等优点。
但是，由于其结构和制造工艺的复杂性，造成了一定的制造成本和使用成本的提高。
因此，在选择螺旋绕管式换热器时，需要综合考虑其性能、成本等因素，以便更好地满足实际工程需求。
- 1 -。
缠绕管式换热器
管路复杂度
大型LNG绕管式换热器： 常温的天然气从换热器的底部进入管程，从
过冷的LNG从顶部流出，壳侧内的流体为制冷剂，且从顶 部进入。
4大型LNG绕管式换热器
应用场合：大型陆上天然气液化厂和大型LNG-FPSO ( 浮式 生产储存卸货装置)中的主低温换热器。
液化能力：液化能力已经由最初的100万吨LNG/年增到780 万吨LNG/年。
谢谢！
国外研究现状：年产大于780万吨的单体绕管式换热器和对 FPSO进行结构改进，以适应海上情况
国内研究现状：开封空分正在研发200-300万吨/年LNG的大 型绕管式
4大型LNG绕管式换热器
绕管式换热器的关键技术
材料
结构
传热计算
换热管
(高负荷) (耐低温)
管板 (适应性)
国内 空白
重量 铜或奥氏体不锈钢
结构
连接技术
换热管和管板连接： 强度胀接+密封或焊贴胀+强度焊; 连接性能检验：拉脱、连接和低温
换热管与中心筒的连接：铝垫条无法直接固定在中心筒上， 第一层管仅作为垫条固定使用
热负荷均匀 预冷段、液化段和过冷段热负荷合理分配，互相协调
应力载荷均匀
中心筒缠绕技术：芯体总层数是49层，为了解决芯体受力 不均匀问题，在缠绕到第35层时增加第二个中心筒。通过 翼板把两个中心与壳体连接在一起
在传热模型建立上，考虑弯曲率和扭转率对管内流 动的影响。
结果表明，与弯曲率相比，扭转率对管内的流动影 响极小。弯曲率使流动截面出现两个旋转方向不同 的漩涡，而扭转率只是使一个漩涡的中心角度发生 扭转，失去对称性。
管内流动几何模型
2绕管式换热器
壳侧传热与流动研究
绕管式换热器结构
绕管式换热器结构
（实用版）
目录
1.绕管式换热器的结构特点
2.绕管式换热器的优点
3.绕管式换热器在医药行业的应用
4.绕管式换热器的发展前景
正文
绕管式换热器是一种新型的热交换设备，其结构特点主要表现在以下几个方面：
首先，绕管式换热器分为上、下两段，即第一热交换器和第二热交换器。
全量空气经第一热交换器的盘管管内冷却后，一部分抽出送至膨胀机，另一部分继续进入第二热交换器的盘管内冷却到所需温度。
空气和氧、氮呈逆流流动，使之具有较大的传热温差。
其次，绕管式换热器的管子是分层地以螺旋状盘绕在中心管上，每层有几根管子同时盘绕。
由于随着层次的由里向外，盘绕的管子逐渐减少，形成了一种螺旋状的结构。
这种结构使得换热器具有较大的传热面积，提高了换热效率。
绕管式换热器具有许多优点，如结构紧凑，单位容积具有的传热面积大；几股工艺物料可同时冷却或加热，且冷热端温差小，换热效率高；传热管的热膨胀可自行补偿；装置容易实行大型化，可减少设备数量；传热系数大，流量布置必须紧凑，传热效率高。
允许在较小的温差下运行，系统的压力降比较小，从而减少了甲醇的循环量，降低了电、冷量和蒸汽的消耗。
在医药行业，绕管式换热器也有广泛的应用。
由于医药生产过程中需
要对原料药和中间体进行冷却或加热，因此绕管式换热器在医药行业的应用前景十分广阔。
总的来说，绕管式换热器具有结构紧凑、传热效率高、易于实施大型化等优点，且在医药行业有广泛的应用前景。
缠绕管式换热器
缠绕管式换热器缠绕管式换热器不仅是大型化工工艺过程重要的设备，而且是一种高效节能的设备。
这种换热器结构复杂，价格昂贵，而且处于装置关键部位，因此一旦这些换热器发生泄漏，整套装置必须要停工，而且重新制造一台最快需要半年，企业的损失将非常巨大。
正常换热器的使用寿命一般在12～20年左右，企业可以根据实际使用情况和使用寿命的期限来有计划地进行更换，但是在国内也有很多企业由于对绕管换热器的全过程管理不到位，使用了很短时间即发生了质量问题。
为了确保缠绕管换热器长周期运行，对缠绕管换热器使用的全过程管理十分必要。
1、缠绕管式换热器简介缠绕管式换热器由绕管芯体和壳体两部分组成（图1）。
绕管芯体由中心筒、换热管、垫条及管卡等组成。
换热管紧密地绕在中心筒上（图2），用平垫条及异形垫条分隔，保证管子之间的横向和纵向间距，垫条与管子之间用管卡固定连接，换热管与管板采用强度焊加贴胀的连接结构，中心筒在制造中起支承作用，因而要求有一定的强度和刚度。
壳体由筒体和封头等组成。
它应用于工程的主要优点有：a. 结构紧凑，单位容积具有较大的传热面积。
对管径8～12mm 的传热管，每立方米容积的传热面积可达100～170m2；b. 可同时进行多种介质的传热；c. 管内的操作压力高，目前国外最高操作压力可达21. 56MPa；d. 传热管的热膨胀可自行补偿；e. 换热器容易实现大型化。
2、缠绕管式换热器的工业应用情况在国外，缠绕管式换热器广泛应用于大型空气分离装置的过冷器及液化器（液体氧、液体氨装置），林德公司在合成氨甲醇洗系统中推出的缠绕管换热器系列正是充分发挥了该种换热器的作用。
缠绕管式换热器在我国目前主要应用于大化肥合成氨装置（美国德士古工艺）中甲醇洗工段，每套装置中一般有6台缠绕管式换热器，这些换热器的具体情况见表1。
在我国最早的十多套装置中的缠绕管换热器大都已更换，其中大都是已到使用寿命限期，但也有不少为管理不善而造成的损坏。
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管路复杂度
大型LNG绕管式换热器： 常温的天然气从换热器的底部进入管程，从
过冷的LNG从顶部流出，壳侧内的流体为制冷剂，且从顶 部进入。
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4大型LNG绕管式换热器
应用场合：大型陆上天然气液化厂和大型LNG-FPSO ( 浮式 生产储存卸货装置)中的主低温换热器。
液化能力：液化能力已经由最初的100万吨LNG/年增到780 万吨LNG/年。
国外研究现状：年产大于780万吨的单体绕管式换热器和对 FPSO进行结构改进，以适应海上情况
国内研究现状：开封空分正在研发200-300万吨/年LNG的大 型绕管式
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4大型LNG绕管式换热器
绕管式换热器的关键技术
材料
结构
传热计算
换热管
(高负荷) (耐低温)
管板 (适应性)
国内 空白
重量 铜或奥氏体不锈钢
翼板把两个中心与壳体连接在一起
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4大型LNG绕管式换热器
绕管式换热器的关键技术
传热计算
基础物性研究： 1 低温高压以及超临界条件下各组分的热物性研究； 2 筛选烃类分析软件并进行二次开发，为模拟和优化流程做基础；
流动传热模型研究（考虑复杂相变） 1 传热因子和阻力因子的计算； 2 热负荷和温差动力之间的关系难以准确模拟，需进一步研究。
2015年，上海交通大学建立了绕管式换 热器壳侧降膜蒸发过程中流动与传热的 数值模型 特定流型下的传热和压降关联式。 完善单相和多相传热模型，提高传热系 数的计算精度
完整 液膜流
传热效率降低
柱状 液膜流
滴状 液膜流
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3大型LNG绕管式换热器
单线产能在300万吨/年以上时 温度应力 流体均布 传热效率
结果表明，与弯曲率相比，扭转率对管内的流动影 响极小。弯曲率使流动截面出现两个旋转方向不同 的漩涡，而扭转率只是使一个漩涡的中心角度发生 扭转，失去对称性。
管内流动几何模型
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2绕管式换热器
壳侧传热与流动研究
特点：两相制冷剂在壳侧的流动属于降膜流 动，即在换热管表面和换热管中间形成液膜。 由于制冷剂的干度逐渐增加，液膜越来越不 完整，形态发生变化，如右图所示。
绕管式换热器
姓名：石 倩
1
目录
1、换热器传热方式 2、绕管式换热器 3、大型LNG绕管式换热器
2
1换热器传热方式
按照传热方式分类 1）直接接触式
ห้องสมุดไป่ตู้
热流体
冷流体
2）间壁式
管壁
3）蓄热式
蓄热室
冷热流体直接相容 传热效率高
冷热流体通过管壁传热 冷热流体不接触
冷热流体间接传热 传热不同时
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2绕管式换热器
绕管式换热器：
在芯筒与外筒之间的空间 内将传热管按螺旋线形状交 替缠绕而成，相邻两层螺旋 状传热管的螺旋方向相反， 并采用一定形状的定距件使 之保持一定的间距。
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2绕管式换热器
优点
结构紧凑，单位体 积换热面积大。 100-170 m2/m3 同时处理多股流体 换热
冷热端温差小，传 热效率高
自行补偿热膨胀效 应
绕管式 换热器
缺点
传热计算复杂
流动阻力大
壳程流体分布 均匀性差
对介质清洁度 高 制造成本高， 难度大
5
2绕管式换热器
管内传热与流动研究
特点：弯曲换热管的曲率使得管内流体惯性力和离心力不平衡，在横截面发生 二次流，从而传热效果会得到强化，其性能将远远优于直管式换热管。
在传热模型建立上，考虑弯曲率和扭转率对管内流 动的影响。
结构
连接技术
换热管和管板连接： 强度胀接+密封或焊贴胀+强度焊; 连接性能检验：拉脱、连接和低温
换热管与中心筒的连接：铝垫条无法直接固定在中心筒上， 第一层管仅作为垫条固定使用
热负荷均匀 预冷段、液化段和过冷段热负荷合理分配，互相协调
应力载荷均匀
中心筒缠绕技术：芯体总层数是49层，为了解决芯体受力
不均匀问题，在缠绕到第35层时增加第二个中心筒。通过
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谢谢！
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制造
镁铝合金
奥氏体不锈钢：18%的铬，8%的镍，密度在7.6-8吨/ m3
镁碳钢铝或奥合氏金体：不铝锈为钢基体，密度在2.7吨镁/m铝3，合参金有部分镁， 密度约1.7吨/ m3 ，整体不密锈度钢约复为合2镁.15铝吨合/m金3； 强度高、塑性好和便于加工等优点。
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4大型LNG绕管式换热器
绕管式换热器的关键技术