螺旋螺纹管换热器的应用
螺旋螺纹管换热器的应用
工艺装备室陈金辉
【摘要】
中国原料药发展迅速，已经成为世界制药原料药第一大生产和出口国。我国现有医药企业6700多家，通过GMP的医药生产企业4000多家。在日益成熟的市场竞争中，先进的技术就显得尤为重要。而提高原料药生产车间溶媒回收率是各企业增强企业竞争力最直接有效的体现。本文介绍的螺旋螺纹管换热器，采用全不锈钢材质及先进的换热技术，在原料药行业的应用，大大的提高了溶媒回收率，提高了生产效率，有效地增强了企业的竞争力。
【关键词】：节能、换热器、原料药
众所周知换热器已经广泛的应用于各行各业，它是决定企业能耗水平的主
导性因素之一，也是行业节能挖潜的关键设备。
传热现象是由温度差引起的能量转移，即以温度差为动力而产生的能量由高
温向低温进行传递的过程。螺旋螺纹管换热器是管壳式换热器之一。综合其设计
理论依据，结构特点，性能分析，它同时具有安全、高效节能、体积小、表面光
洁维护费用低、使用寿命长等特点，相对于传统换热器它是具有划时代意义的
节能产品。本文将通过国内各行业的应用实例，来展现螺旋螺纹管换热器在节
能减排中起到的重要作用。
一.设计依据：
螺旋螺纹管换热器较传统换热器，依据国际先进设计理论，计算准确，设计合理。
1.螺旋螺纹管设计，双侧强化传热设计。
2.利用欧文（OWEN）湍流抖振频率准则原理，消除换热器湍流抖振现象，热应力自消除。
3.利用声共鸣许用准则（Eisinger准则和Bevins准则），抑制声驻波，降低运行噪音。
4.利用CFD（计算流体力学技术），FEM（有限元技术），提高计算精度。
二.独特设计及机理：
传热系数是传热设备的一个重要技术指标，强化换热表面对流传热是提高传热系数的有效措施。螺旋螺纹管换热器通过独特的结构设计，显著提高换热系数，实现高效节能。
1.材质：
螺旋螺纹管换热器，换热管为不锈钢316L材质，壳程为不锈钢316材质，以满足不同复杂物料的换热要求。最高耐温400℃，最高耐压1.6Mpa。
2.螺纹管束：
螺旋螺纹管换热器采用高效不锈钢双螺纹管。该管束表面设计周期变化的环形螺纹，当
换热管内外物料流动时，由于流通截面和流动方向的不断变化，破坏
层流底层，提高流体湍流强度和湍流的给热能力。
3.换热管螺旋缠绕结构：
换热管束经特殊工艺加工成盘旋缠绕结构。换热管束两端通过先
强度胀接后焊接的工艺固定在管板上，管束与管板封装在换热器壳体
内，管板焊接在两端封头上。单位体积内增大换面积，经盘旋缠绕后
的换热管束拉伸后长度可达壳体长度的4-6倍，使热媒体在换热管内
停留时间长，换热更充分。双侧流体通过时，沿轴向运动，不断改变
流体运动方向。同时在螺纹管增加湍流强度的同时，再次强化传热，
保持稳定连续的强化作用，使传热效果显著提高。
4.接管中心线间100°连接方式：
螺旋螺纹管换热器在接管连接方式上有一项与众不同的设计，即在两端封头上的两个接管中心线间的角度α为100°（如图所示）。此设计对于提高换热器的传热性能、降低结垢倾向都具有显著的效果。
5. 非对称流设计：
螺旋螺纹管换热器管程壳程容积不相同，壳程容积最大能达到管程容积的4.2倍，以满足医药，化工等各种不同复杂工况要求。
三.性能分析：
1.全不锈钢材质，耐高温、高压
螺旋螺纹管换热器的换热管束和壳体采用不锈钢316（0Cr17Ni12Mo2）、316L （00Cr17Ni14Mo2）材质，具有统一的膨胀系数，不会由于压力和温度变化而引起换热器的变形。换热器耐高温、高压，无需加装减温减压装置，最高耐温400℃，耐压1.6Mpa。2. 高效节能
螺旋螺纹管换热器，整体先进的设计，显著提高换热能力，尤其在有相变的换热工况，较传统换热器有显著性能优势。在汽水交换如蒸汽加热水的工况下，常规的管壳式换热器换热系数k值一般最高为6000 w/（㎡·℃），螺旋螺纹管换热器其换热系数k值可高达14000w/（㎡·℃），是常规管壳式换热器的3-7倍。实现热量充分利用，节省能源。
3.结构紧凑，体积小，重量轻，便于安装
相对于传统换热器体积庞大，笨重，需要大型吊装而言，螺旋螺纹管换热器螺旋缠绕方
式，结构紧凑，满足相同热负荷的工况时，螺旋螺纹管换热器体积只有传统管壳式换热器的1/10左右，占地面积小，节省空间；同时也因为体积小、重量轻，更加便于安装、拆卸，减少了安装费用。
4. 结垢倾向低，维护方便
换热器结垢会直接降低换热效果，进而达不到工艺要求，影响生产，增加维护费用，因此尽量降低结构倾向是换热器设计重要因素。螺旋螺纹管换热器从以下方面来降低结垢倾向。
⑴换热过程降低温度梯度，减少设备内部结垢因素；螺旋螺纹管换热器独特的螺旋螺纹管长度是壳体的4～6倍，有效的减小了温度梯度。
⑵采用100度连接，可以使换热器全部参与换热，不留死角；使流体自动冲刷管路，降低结垢倾向；
⑶提高换热管的表面光洁度，降低污垢系数；
⑷采用螺旋缠绕结构，极大的改变流体的流动状态，形成了强烈的湍流效果；由于流体是螺旋流动的，流体在离心力的作用下对管壁有较强的冲刷作用，因此不易结垢.
⑸最关键是提高流速为5.5m/s（传统设计为
1.2m/s）起到不易结垢并且可以冲刷污垢；是换
热器不易结垢的主要原因；
四、实例介绍
右图是某药业有限公司原料药生产车间俯
览图,按照原设计为四种物料的塔顶冷凝回流,根
据原始设计，冷凝换热量合计为10874KW,需要
换热面积总计1058.7平方米,设备占地面积为
800平方米
选用螺旋螺纹换热器进行优化设计,在保证
工艺需求的前提下,优化设计如下,取得较高的经济效益:
（1）.换热面积大大降低，使用螺旋螺纹换热器换热面积为297.7平方米，是原设计的1/3左右，大大节约设备投资；
（2）.占地面积减少，采用螺旋螺纹换热器，占地面积不足400平方米，可以减少约400平方米的基建费用；
（3）.螺旋螺纹换热器体积小，安装方便，安装费用降低30%；
（4）.设备安装方便，大大缩短了50%安装工期。
通过上述数据分析可知，螺旋螺纹换热器性价比高，在原料药生产物料的冷凝回流应用有很大优势。以上优势是换热器结构本身体现的特点，同时因螺旋螺纹换热器全焊接耐高压的特点，大大减少了设备的检修费用和工时，又是制药企业节能降耗的具体应用。
随着节能减排工作的深入，目前像上海现代药业、丽珠集团、石药集团、华药集团等上企业都选用螺旋螺纹换热器，都在节能减排工作发挥了积极作用。
综上所述，螺旋螺纹管换热器实现了双面强化传热的高效换热器，它同时具有安全、高效节能、体积小、表面光洁维护费用低、使用寿命长等特点，在原料药生产车间的设计中合理选用高效换热器，不仅在平面布局的设计、管道的布置中具有相应的优势，而且在实际安装和生产中便捷、高效。
参考文献
【1】马晓驰.国内外新型高效换热器. 化工进展，2001.
【2】化工容器及设备简明设计手册北京2002年版。
【3】化工企业削减溶剂损耗分析王建强陈峰
换热器GB151
1、固定式管板换热器两相物流温度差大于60℃时应该设置膨胀节，两相物流温度不能超过120℃。 2、冷却器：板式传热效率高，传热面积大，但是使用温度在150以下，压力也较小，且压力降大，管式温度压力适用高 且投资费用少。 板翅式换热器适用于气体的冷却，但是对结垢严重的物料不适用。 3、加热器：对于有少量颗粒物料的加热，考虑用套管式或者螺旋板式。 4、换热面积：管外径与长度之积，U型管不包括U型部分。 5、命名方式：3字母（前盖+筒体+后盖代号）+DN+压力（管/壳）+换热面积+管长/管外径+管程/壳程数+管子类型（Ⅰ 或Ⅱ） 6、铝、铜（200℃）、钛（300℃）换热管的好处？？ 7、在有分程隔板的情况下要注意其厚度是否满足要求。最小：内径600→8（低）6（高），1200→10（低）8（高），2000 →14（低）10（高），大于10mm的分程隔板在连接处应该削减至10mm以下。大直径必要时采用双层隔板。 8、400mm以下采用钢管制圆筒。大于400的有最小厚度要求，固定式6（低、碳）逐次递增2（分级→ 400~700~1000~1500~2000~2600），浮头U型式的比前固定式的每个都大2，3.5~4.5~6~8~10~12（高）（分级→400~500~700~1000~1500~2000~2600） 9、U型管弯曲半径大于2倍的换热管外径。U型管弯曲段的最小半径为δ(1+d/4R) 10、对于胀接换热管管板，其最小厚度（不包括腐蚀余量）取决与换热管外径，条件苛刻（易燃、有毒等）环境大于d， 一般情况（0.75d→25，0.7→25~50，0.65→50~），对于焊接管板最小厚度大于12mm且满足设计）。 11、中心距大于1.25管外径，如20→26，分程隔板夹的为40mm。16的为22，35 12、固定式、U型式换热管离管板边缘≥0.25d，且≥8mm， 13、壳程进出口管径大小应该尽量考虑到于壳程流通面积相当。 14、管板厚度设计涉及到其径向应力（中心处，布管区周边处，外缘处）、换热管的轴向应力和换热管的拉脱力，均应 满足要求。两法兰中间夹压型管板不需要考虑其径向应力。 15、换热管与管板的连接包括：强度胀（密封性能和抗拉脱强度），贴胀（密封性能）、强度焊（密封性能和抗拉脱强度）、 密封焊（密封性能）。换热管材料的硬度要小于管板材料的硬度。 16、折流板的间距一般大于圆筒内径的1/5，且大于50mm，19的管子最大跨距1500，25的为1850。U型管的支撑A+B+C 不能超过直管的最大跨距。卧式换热器、冷凝器和重沸器物料如果是汽液共存或者含固体物料则折流板的缺口应左右垂直布置，并在下方设排液口。 17、拉杆定距管在换热管大于19mm采用与管板焊接或者螺纹连接，14mm及以下采用与折流板点焊。拉杆在DN400 的情况下，不能少于4根直径不能小于10mm，大于DN400时，增加根数或直径，且不同直径的拉杆定距管根数也不同，大而少，在同DN情况下保持总横截面不变。定距管的直径小于换热管直径。 18、对于定距管在管板处的深度也有规定，其倒角为45度螺纹。 19、管程：当采用轴向入口或者流速达到3m/s时，要采用防冲档板。这能说明轴向入口比径向入口差？？ 20、壳程：无腐蚀无磨蚀单相流体其ρv2>2230时，设置防冲板或导流筒。 其他液体ρv2>740时，设置防冲板或导流筒。 腐蚀性气体、蒸汽及汽液混合物设置防冲板。 当壳程进口距离管板较远时，采用导流筒减少流体在壳程的停滞时间，增加换热管有效换热长度。
概述国内外套管换热器现状及前景
苏州方圆换热器有限公司 文杰 空气源热泵与水源热泵特点 目前空调的热源有两种模式：一种是以空气为热源，包 括集中式空气源，而另一大类则是以各种水源（如地下 水、江水、湖水、河水、海水等地表水及废水等）为热 源。和空气热源相比，水源热源相对比较稳定，比如， 北京地区的地下水常年稳定在14－16℃之间，不论是 夏季还是冬季，而空气的温度夏季最高在38℃以上， 冬季可低至零下15℃；再如青岛、烟台一带的海水温 度（水下5米处）在夏季7、8月份一般在22—26℃之 间，冬季12、1月份一般在10－5℃之间，而且水越深， 温度越恒定，而夏季该地区的气温最高可达35℃以上， 冬季最低可到零下10℃左右。 空气源热泵有着悠久的历史，而且其安装和使用 都很方便，应用较广泛。但由于地区空气温度的差别， 在我国典型应用范围是长江以南地区。在华北地区，冬 季平均气温低于零摄氏度，空气源热泵不仅运行条件恶 劣，稳定性差，而且因为存在结霜问题，效率低下。 利用水作冷热源的热泵，称之为水源热泵。水是一种 优良的热源，其热容量大，传热性能好。很多水源的温 度不受环境的限制，因此得到越来越多的广泛应用。这 导致水源热泵空调的能效比（COP值）高于常规空气源 空调，由于水源热泵自身的环保、高效、节能、应用范 围广，得到了国家大力推广和扶助，市场前景广阔。 当前欧美应用地源/水源热泵的现状 及趋势 在国外，关于水源热泵的研究分属于两种热泵系统：一 种为地源热泵，一种为海水热泵。其中地源热泵真正意 义的商业应用也只有近十几年的历史，但发展相当迅 速。如美国，截止1985年全国共有14,000台地源热泵， 而1997年就安装了45，000台，到目前为止已安装了400，000台，而且每年以10％的速度稳步增长。1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19％，其中新建筑中占30％。美国地源热泵工业已经成立了由美国能源环境研究中心（Energy & Environmental Research Center）、美国地下水资源联合会（National Ground Water Association）、爱迪生电力研究所（Edison Electric Institute）及众多地源热泵制造设计销售公司以及政府机构和建筑商等146家成员组成的美国地源热泵协会，该协会在近年中将投入一亿美元从事开发、研究和
螺纹管换热器技术说明
空气预热器技术说明
空气换热器 1、前言 冶金行业是国家能源消耗大户，同时也是环境污染的主要制造者之一。国家制订的可持续发展的长期目标，其重要保证条件就是降低冶金行业能耗，提高能源利用率，减少污染排放，实现和谐发展。 冶金行业要降低能耗，除了改善生产工艺和条件，另外的一个重要途径就是充分利用排放掉的能源，从而提高能源利用效率。利用排放掉能源的主要设备就是换热器。 管壳式换热器是一种常见的换热设备，已经有近百年的历史。目前已经已经有非常多的种类，广泛应用于各种行业。管壳式换热器的特点是：换热空间是管束以及管束外面的壳体与管束形成的空间。一种流体走管内，另外的流体走管与壳之间。两种流体通过管壁进行换热。管壳换热器的优点是应用广泛，可以耐高温高压，可以大型化，它的缺点是传热系数比较低，单位换热面积消耗的金属材料比较多。为了解决这个问题，人们采取了很多方法来改善管壳换热器的传热条件。 2、螺纹管 螺纹管是上世纪末出现的一种异形传热管，它通过对光滑钢管进行压力加工，使其发生螺纹状形变，表面形成螺纹凹槽而成。螺纹管同光滑管比有非常明显的性能增强： ①由于螺纹凹槽的形成，可以使管内气流形成旋流，增强了紊流 状态下的对流传热能力；
②螺纹凹槽使得管子表面变得粗糙，破坏了气流边界层，使得在 层流状态下气体对流传热有明显提高； ③螺纹凹槽可使管子传热表面积有所增加； ④螺纹管比光滑管的固有频率提高，降低了换热器的振动。 但是螺纹管的阻力比光滑管大，管子刚度也比光滑管小，这是螺纹管存在的缺点。 AA2机组空气预热器的换热元件就采用单程轧槽螺纹管。 3、换热器结构 换热器采用高温列管式，风箱为方形，烟气走管外行程，空气走管内行程。整个换热器嵌入烟气通道内，没有外壳。烟气经过换热管外换热后直接排放掉，为一个行程。空气经过四个管行程被烟气加热，管束用风箱和连接管连接，连接管高温端有膨胀节。空气流与烟气流呈逆差流的流动分布。 4、换热器参数 4.1烟气参数： 入口温度：850℃出口温度：393℃ 烟气量：9636m3/h2℃阻力损失：62Pa 烟气放出热量：1.4053106kcal/h 4.2空气参数： 入口温度：20℃出口温度：550℃
5mm管径内螺纹铜管换热器分析
Ф5与Ф7换热器比较分析 背景： 近年来，由于国际铜价节节攀升且居高不下，如果降低空调器铜用量各大厂家也是八仙过海，比如铝制换热器，ACC管，小管径铜管替代原有较大管径的铜管等。随着环保节能的考虑，家用空调用冷媒逐渐由R22过渡到R410A，整机中R410A运行压力要比R22高出60%，因此系统性能受冷媒压力损失的影响较小，更适合于采用小管径铜管换热器。 空调换热器采用小管径铜管后，管内换热和压降特性会随之改变，根据换热器试验研究表明：在冷媒质量流量相同情况下，Ф5铜管管内制冷剂的摩擦压降比Ф7的大20-40%。因此在实际应用Ф5铜管时，需要针对Ф5铜管的换热和压降特性，对换热器型式进行优化调整，如翅片或流路，同时制冷剂充注量可以减少了10-20%，需要对系统的其他部件，如膨胀阀的开度进行调整，以求系统的性能接近甚至优于原有系统性能。 一、行业Ф5翅片方面的应用情况： 1）日本应用情况 小结： ◆换热器越来越细管径化，Φ5换热器在室内机上有4家公司使用。2家是跟其他管径的组 合构成的圆弧换热器。大金使用的更细的φ4。 ◆φ5以下的細管各公司几乎都是用在能力2.2～7.1kW的室内机上。这是因为室内机箱体 从小到大共都是通用的，φ5可以使用在家用空调上限7.1kW。 ◆作为日本冷暖变频室外机，各企业的设计中没有使用φ5换热器，一般是Φ7或φ7.94。
因为用φ5的话分流回路数多分流太复杂。φ7换热器在4.0kW机上都要分4路，φ5的就太复杂了。 ◆室内机的φ5换热器几种管径（φ5和φ6.35等）组合，可以简化分流并提高性能。2）韩国应用情况 3）国内应用情况 Ф5管技术在2005年以后引入国内，在2007年国内相应的产品设计和生产工艺已经成熟。经向冲床及模具厂家调研，近3年以来美的、格力在Ф5换热器设备方面投入较大，Ф5换热器的产能各达到100万件/月的大批量生产规模。 ◆美的2009年以前陆续购入5条Ф5换热器生产线，2009~2010年进口了10条日本日高 公司Ф5换热器生产线，已经在今年旺季实现规模效益。2011年还将预计投入5条。 ◆格力2010年前陆续购入10条Ф5换热器生产线以后，2011年已经向日本日高公司一次 性订购了12条Ф5换热器生产线（今年12月开始陆续交货），预计在2012年旺季可实现规模效益。格力Ф5换热器生产线有3台为国产设备，其余19台均为进口设备。 ◆行业内其他竞争对手格兰仕、志高等均有3条以上Ф5换热器生产线，以面向国际市场 的生产订单为主，产能预计各将达到12万件以上/月的生产规模。 4）海信科龙的情况 海信科龙到目前为止，Ф7和Ф5换热器有以下几种：
螺旋螺纹管换热器的应用
螺旋螺纹管换热器的应用 工艺装备室陈金辉 【摘要】 中国原料药发展迅速，已经成为世界制药原料药第一大生产和出口国。我国现有医药企业6700多家，通过GMP的医药生产企业4000多家。在日益成熟的市场竞争中，先进的技术就显得尤为重要。而提高原料药生产车间溶媒回收率是各企业增强企业竞争力最直接有效的体现。本文介绍的螺旋螺纹管换热器，采用全不锈钢材质及先进的换热技术，在原料药行业的应用，大大的提高了溶媒回收率，提高了生产效率，有效地增强了企业的竞争力。 【关键词】：节能、换热器、原料药 众所周知换热器已经广泛的应用于各行各业，它是决定企业能耗水平的主 导性因素之一，也是行业节能挖潜的关键设备。 传热现象是由温度差引起的能量转移，即以温度差为动力而产生的能量由高 温向低温进行传递的过程。螺旋螺纹管换热器是管壳式换热器之一。综合其设计 理论依据，结构特点，性能分析，它同时具有安全、高效节能、体积小、表面光 洁维护费用低、使用寿命长等特点，相对于传统换热器它是具有划时代意义的 节能产品。本文将通过国内各行业的应用实例，来展现螺旋螺纹管换热器在节 能减排中起到的重要作用。 一.设计依据： 螺旋螺纹管换热器较传统换热器，依据国际先进设计理论，计算准确，设计合理。 1.螺旋螺纹管设计，双侧强化传热设计。 2.利用欧文（OWEN）湍流抖振频率准则原理，消除换热器湍流抖振现象，热应力自消除。 3.利用声共鸣许用准则（Eisinger准则和Bevins准则），抑制声驻波，降低运行噪音。 4.利用CFD（计算流体力学技术），FEM（有限元技术），提高计算精度。 二.独特设计及机理： 传热系数是传热设备的一个重要技术指标，强化换热表面对流传热是提高传热系数的有效措施。螺旋螺纹管换热器通过独特的结构设计，显著提高换热系数，实现高效节能。 1.材质： 螺旋螺纹管换热器，换热管为不锈钢316L材质，壳程为不锈钢316材质，以满足不同复杂物料的换热要求。最高耐温400℃，最高耐压1.6Mpa。 2.螺纹管束： 螺旋螺纹管换热器采用高效不锈钢双螺纹管。该管束表面设计周期变化的环形螺纹，当
双螺纹管换热器结构特点
双螺纹管换热器结构特点 ——换热设备推广中心 双螺纹管是一种强化传热元件，它可代替光管组装成各种规格的管壳式换热器系列产品，也可组装各种规格的冷凝器、冷却器、卧式重沸器，是一种节能产品；提高总传热系数50～70%；抗腐蚀能力高于光管换热器，可延长操作周期和使用寿命；管内外给热系数相差2倍时为理想使用场合。螺纹管材质：10#、不锈钢、碳钢渗铝、08Cr2AlMo、铜。 双螺纹管换热器是由芯体和壳体两部分组成，芯体是由换热管组成，壳体是由筒体和封头等组成，上下封头各设两个开口，同一封头上的开口中心呈90度角，使换热器全部参与换热，无死区。 产品特点： 1、体积小，重量轻，便于安装传统的换热器体积庞大，螺旋螺纹管换热器的螺旋缠绕方式，在满足相同热负荷的工况时，螺旋螺纹管换热器体积又只有传统管壳式换热器的1/10左右，占地面积小，节省空间；同时也因为体积小、重量轻，更加便于安装、拆卸。 2、结垢少，维护方便换热器结垢会直接降低换热效果，达不到工艺要求，影响生产效率，增加维护费用，因此尽量降低结构倾向是螺旋螺纹管式换热器设计重要因素。 3、耐温、耐压，寿命长 双螺纹管换热器的换热管束和壳体采用不锈钢材质，具有统一的膨胀系数，不会由于压力和温度变化而引起换热器的变形。换热器无需加装减温、减压装置，最高耐温400℃，耐压1.6MPa。 4、高效节能
双螺纹管换热器因其独特的设计，显著地提高换热能力，尤其在有相变的换热工况时，较传统换热器更有显著优势。在汽水交换如蒸汽加热水的工况下，常规的管壳式换热器换热系数k值一般最高为6000W/（m·2℃），SECESPOL螺旋螺纹管换热器其换热系数k值可高达14000W/（m·2℃）。 双螺纹管换热器是用于不同温度介质的热交换设备，应用十分广泛，其性能的每一份提高都会带来极大的经济效益，在世界科技工作者的共同努力下，热传导技术近40年来迅速发展，取得了令人鼓舞的成就。与此同时，也发现一些长期未能解决，制约设备传导性能的弱点，其中最突出的是换热器传热面积垢和达不到最佳传热状态。 双螺纹管是根据用户不同的循环水量，设计换热管螺旋线的螺距及螺纹的深度，扎制而成的螺旋换热管件。利用流体在特制螺旋槽管内以一定流速旋转流动，达到湍流状态，管壁附近的流速增加，横向冲刷管壁，使水垢附着不到管壁上；其二是该换热管是用特殊工艺制作的换热元件，本身带有热胀冷缩的能力，收缩和膨胀能起到自洁的作用；其三是该换热管在正常运行时，由于在特制的螺旋管通过。会产生固定范围高频颤动，使介质中的杂质处于悬浮状态，这也是使管壁不会积垢的重要因素。
弹性螺旋螺纹管换热器特点模板
一、弹性螺旋螺纹管换热器与容积式换热器在热水应用领域的比较: （一）弹性螺旋螺纹管换热器热效率高，更加节省能量： 内部独特的反向缠绕、螺旋上升的盘管结构，以逆流方式换热，使蒸汽在换热管束中得以充分冷凝，无须经过二次换热，故可以节省大量蒸汽； （二）弹性螺旋螺纹管换热器为全不锈钢焊接，耐高温高压： 由于弹性螺旋螺纹管换热器的换热管束和壳体全部采用不锈钢材质，具有统一的膨胀系数，其最高承压1.6MPa，最高耐温400℃，不会由于压力和温度不稳定而引起换热器的变形；无需减温减压装置。 而普通容积式换热器一般壳采用碳钢，管为紫铜管。由于材质不一样所以膨胀系数不同，随着热胀冷缩易在焊口处裂管。再加上大都采用浮动盘管式，盘管不断振动，更易断管。为后期检修造成很大麻烦。另外容积式换热器承压较低，高压力需加装减温减压装置，不仅使初投资费用增加，同时减温减压装置会对蒸汽热能造成浪费。 （三）弹性螺旋螺纹管换热器结构紧凑，安装方便，占地面积小 螺旋螺纹管换热器体积小，节省基建投资；重量轻，便于安装，设备可直接与管道相连，降低了安装费用。 普通容积式换热器体积庞大，一般为弹性螺旋螺纹管换热器的10倍，占地面积较大；安装复杂，需要预制基础，安装费用较高。 （四）弹性螺旋螺纹管换热器使用寿命长： 弹性螺旋螺纹管换热器利用欧文（OWEN）湍流抖振频率准则原理，采用换热管束最小间隙设计，有效消除了湍流抖振现象，延长了换热器的使用寿命，螺旋螺纹管换热器的设计寿命可达40年,正常使用条件下，换热器3年内出现质量问题免费维修或更换（认为因数除外）。 而一般容积式换热器只能使用5年左右。 （五）弹性螺旋螺纹管换热器结垢倾向低，维护费用低 弹性螺旋螺纹管换热器独特的内部结构、独特的表面处理工艺以及两侧介质的逆流换热，在提高综合传热系数的同时保证了换热器具有自洁功能，结垢倾向低。另外为保证系统稳定运行，我公司特配一不锈钢热力平衡器，可保证水温稳定。即便是长期使用后出现结垢现象，我们只采用化学除垢的方法清洗换热器即可，省时、省力、费用低、效果好。 反观容积式换热器需定期检查，每年至少进行一次外观检查，每三年至少进行一次内外部检查，维修工作量大，维护费用高。特别是当换热管出现断管及裂管情况，需要将换热管抽出检修，这就必须提供大的检修空间以便将管拿出。对检修造成极大不便。 （六）弹性螺旋螺纹管换热器可根据实际使用情况调节水温，而容积式换热器的终端水温不能高于限定值，否则会加速结垢，增加维修工作量。 （七）弹性螺旋螺纹管换热器节能环保： 弹性螺旋螺纹管换热器热媒走管程，冷媒走壳程，冷包热的流动可保持换热器本身干燥，不会影响周围空气环境。再加上换热器及热力平衡器均采用不锈钢材质卫生等级高，可定期进行高温杀菌。 容积式换热器因其既是换热器又是贮水罐，其温暖潮湿的环境给微生物的繁殖创造了条件，极易产生大量细菌，能导致感染和炎症反应，造成室内二次污染，威胁人的健康。 二、弹性螺旋螺纹管换热器与板式换热器的比较
螺旋螺纹管换热器
螺旋螺纹管换热器 一、概述 螺旋螺纹管换热器是管壳式换热器之一。螺旋螺纹管式换热器是近年来推出的一种新型高效节能的换热设备，它在设计上完全突破了传统管壳式换热器的设计思路，从材料选择到结构形式、外形体积等方面与传统管壳式换热器相比均有大幅度变化，多项技术创新使该换热器从外观到性能等各方面明显超越了传统管壳式换热器，改变了传统换热器结构简单、体积庞大、外形粗糙、效率低下的特点，是传统换热器的更新换代产品。综合其设计理论依据，结构特点，性能分析，它同时具有安全、高效节能、体积小、表面光洁维护费用低、使用寿命长等特点，相对于传统换热器它是具有划时代意义的节能产品。 二、结构特点 螺旋螺纹管换热器较传统换热器，依据国际先进设计理论，计算准确，设计合理。1.螺旋螺纹管设计，双侧强化传热设计。 2.利用欧文（OWEN）湍流抖振频率准则原理，消除换热器湍流抖振现象，热应力自消除。 3.利用声共鸣许用准则（Eisinger准则和Bevins 准则），抑制声驻波，降低运行噪音。4.利用CFD（计算流体力学技术），FEM（有限元技术），提高计算精度。 螺旋螺纹管换热器通过独特的结构设计，显著提高换热系数，实现高效节能。 1.材质：螺旋螺纹管换热器，换热管为不锈钢316L材质，壳程为不锈钢316材质，以满足不同复杂物料的换热要求。最高耐温400℃，最高耐压1.6Mpa。 2.螺纹管束：螺旋螺纹管换热器采用高效不锈钢双螺纹管。该管束表面设计周期变化的环形螺纹，当换热管内外物料流动时，由于流通截面和流动方向的不断变化，破坏层流底层，提高流体湍流强度和湍流的给热能力。 3.换热管螺旋缠绕结构：换热管束经特殊工艺加工成盘旋缠绕结构。换热管束两端通过先强度胀接后焊接的工艺固定在管板上，管束与管板封装在换热器壳体内，管板焊接在两端封头上。单位体积内增大换面积，经盘旋缠绕后的换热管束拉伸后长度可达壳体长度的4-6倍，使热媒体在换热管内停留时间长，换热更充分。双侧流体通过时，沿轴向运动，不断改变流体运动方向。同时在螺纹管增加湍流强度的同时，再次强化传热，保持稳定连续的强化作用，使传热效果显著提高。 4.接管中心线间100°连接方式：螺旋螺纹管换热器在接管连接方式上有一项与众不同的设计，即在两端封头上的两个接管中心线间的角度α为100°。此设计对于提高换热器的
缠绕式换热器原理介绍
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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
序号 性能与参数对比 1 2 3 4 5 6 7 8 9 结构形式 温度范围（℃） 端面温差（℃） 比表面积（m /m ） 承压范围（MPa） 占地面积 清洗或抽芯 抗堵塞能力 腐蚀性介质的适应性
2 3
常 用 换 热 器 对 比 表
管式 直管 -20～200 >25 30 0～25.0 巨大 不行 较好 较好 一般 5～20 低 很高 列管式 直管或 U 型管 -20～200 >25 100 0～6.4 大 可以 较好 较好 一般 20～50 低 中等 螺旋板式 平板卷制 -20～150 >10 350 0～2.5 中 不行 很差 较好 不好 20～200 低 低 板式 平板加筋 -20～150 >5 1000 0～1.6 小 不行 很差 不适应 不好 20～100 高 低 板翅式 平板加翅片 -200～200 >2 2000 0～4.0 很小 不行 很差 不适应 一般 10～50 很高 低 螺旋绕管式 钢管缠绕 -200～400 >2 170 0～22.0 中 困难 很好 较好 较好 <10 低 低
10 相变过程的适应性 11 压降（kpa） 12 重量造价 13 面积造价
双螺纹换热器与板式换热器板式的对比
螺纹管缠绕式换热器与板式换热器板式的对比 结构比较 板换是由若干传热板片叠置压紧组装而 成，流道很窄，只有2-3mm，所以非常易堵塞。 板换的一个优点就是金属耗材较低，结构 紧凑 螺旋螺纹管换热器最小的热交换管径到8mm，还有10mm，12mm。相对来说，管道流畅，不易堵塞。 螺旋螺纹管换热器克服了原先的管壳式换热器结构不紧凑，耗材大的缺点，螺旋螺纹管换热器由若干螺旋螺纹管紧密有序地盘绕在一起，结构非常紧凑，体积非常小。 性能比较板换的换热系数最高能达到7000W/ ㎡·℃，通常在水水换热中能达到3000～4000 W/㎡·℃，在汽水换热中只能达到1000～3000 W/㎡·℃ 板换有卡装式和钎焊式几种形式，对于目前普遍应用的卡装式换热器适合用于水水换热和4公斤饱和蒸汽以下的换热，如果要应用在汽水换热中需安装减稳减压和一级换热装置，不但投资高而且复杂；钎焊式的板换由于流道非常窄,只有0.7mm左右,所以非常容易堵塞和结垢，我们知道如果换热器结垢严重的话，就会影响换热器的正常换热，给用户运行带来不便。而对于钎焊板式换热器，如果堵塞的话，那么意味着无法检修。 螺旋螺纹管换热器由于结构的特点，使得介质的流速加快，湍流强烈，换热系数最高能达到14000 W/㎡·℃，通常情况下也能达到5000～9000 W/㎡·℃，换热优势明显。 螺旋螺纹管换热器继承了传统管壳式换热器的优点，耐高温（最高耐温400℃），耐高压（1.6MPa），非常适合有相变的场合。由于螺旋螺纹管换热器独特的螺旋缠绕结构和不锈钢材质的光洁度高，使其不易结垢和堵塞。 后期维护比较板换由于流道较窄，易堵塞，易结垢，维 护较为繁琐。 板换遇到堵塞和结垢严重的情况下，要进行拆卸，清洗非常不方便，每一次拆卸，垫片必须重新更换，而垫片的费用要占换热器造价的三分之一，维护费用非常高；在高温的蒸汽换热中，选择密封垫板式换热器不是很合适，而选择钎焊板式换热器的话，一旦换热器中出现泄露点，整台换热器就会报废，其使用价值大打折扣。 螺旋螺纹管换热器由于本身的特点，管道较粗，结垢倾向低，维护简单，节省人力物力。 螺旋螺纹管换热器本身不易结垢和堵塞，如若遇到结垢严重，只需要用适度硝酸溶液进行冲洗即可，除垢成本较低。 安装使用比较 板换的一个优点就是占地面积小，安装方便。 进口板换的使用寿命理论上8-10年，实际上目前在5年左右。 同样换热量情况下，螺旋螺纹管换热器的占地面积仅为板换的三分之一左右，相对来说，螺旋螺纹管换热器的运输、安装、拆卸清洗更方便。 螺旋螺纹管换热器的设计寿命长达40年，在正常条件下使用一般都在15年以上。
螺旋缠绕换热器
螺旋缠绕式换热器 螺旋螺纹管式换热器是近年来推出的一种新型高效节能的换热设备，它在设计上完全突破了传统管壳式换热器的设计思路，从材料选择到结构形式、外形体积等方面与传统管壳式换热器相比均有大幅度变化，多项技术创新使该换热器从外观到性能等各方面明显超越了传统管壳式换热器，改变了传统换热器结构简单、体积庞大、外形粗糙、效率低下的特点，是传统换热器的更新换代产品。 中文名：螺旋螺纹管换热器性质：换热设备特点：新型高效节能 优点：安装方便，占地面积小应用：汽-水换热领域组成：芯体和壳体 1螺旋螺纹管式换热器的技术优势： 螺旋螺纹管式换热器最大特点来自于它超高的换热系数，一般可为传统管壳式换热器的2-3倍，同时具备较好的节能效果，与传统管壳式换热器相比，可节能10%以上。 螺旋螺纹管式换热器的外面也一改传统换热器的粗放形象，外壳从筒体到法兰，全部选用不锈钢材料，换热器外表面做镜面抛光处理，美观性大大提高。 螺旋螺纹管式换热器的优势还来自于它体积和重量仅为传统管壳式换热器的几分之一，安装过程不再需要复杂的起重工具和设备，人工即可完成。该换热器由于管程阻力较大不适合汽源压力较低及水/水换热工况。 螺旋螺纹管式换热器的结构 螺旋螺纹管式换热器由芯体和壳体两部分组成，芯体主要由换热管组成，壳体由筒体和封头等组成，上下封头各设两个开口，同一封头上的开口中心呈90°角，使换热器全部参与换热，无死区。 螺旋螺纹管式换热器的应用领域 螺旋螺纹管式换热器具有高效的换热性能,在汽-水换热领域表现极佳，广泛应用于暖通和生活热水方面，同时在深冷装置上也有优异表现，在化工和医药等方面取得了广泛应用。 螺旋螺纹管换热器优点 （一）螺旋螺纹管换热器热效率高，更加节省能量（蒸汽） 内部独特的反向缠绕、螺旋上升的盘管结构，以逆流方式换热，使蒸汽在换热管束中得以充分冷凝，无须经过二次换热，故可以节省大量蒸汽； （二）螺旋螺纹管换热器为全不锈钢焊接，耐高温高压 由于螺旋螺纹管换热器的换热管束和壳体全部采用不锈钢材质，具有统一的膨胀系数，其最高承压1.6MPa，最高耐温400℃，不会由于压力和温度不稳定而引起换热器的变形；无需减温减压装置。 （三）螺旋螺纹管换热器结构紧凑，安装方便，占地面积小 螺旋螺纹管换热器体积小，节省基建投资；重量轻，便于安装，设备可直接与管道相连，降低了安装费用。 （四）螺旋螺纹管换热器使用寿命长 螺旋螺纹管换热器利用欧文（OWEN）湍流抖振频率准则原理，采用换热管束最小间隙设计，有效消除了湍流抖振现象，延长了换热器的使用寿命。 （五）螺旋螺纹管换热器结垢倾向低，维护费用低 螺旋螺纹管换热器独特的内部结构、独特的表面处理工艺以及两侧介质的逆流换热，在提高综合传热系数的同时保证了换热器具有自洁功能，结垢倾向低。可采用化学除垢的方法清洗换热器即可，省时、省力、费用低、效果好。 （六）螺旋螺纹管换热器节能环保
内螺纹铜管基本参数对换热的影响
内螺纹铜管基本参数对换热的影响 换热器在空调中占有重要位置,而内螺纹铜管在换热器中,不论是从换热性能还是成本上来说都是占主导地位。 一、基本介绍 内螺纹铜管又称非平滑管,是指外表面光滑,内表面具有一定数量,一定规则螺纹的铜管。因此与同规格光管相比增加了热交换面积,提高制冷剂侧的热传导率,使得气液界面的扰动大大增加,管底部与顶部的制冷剂液体得 到有效搅拌，同时由于表面张力使液膜变薄等原因，使得其传热系数增大(当然对换热器在蒸发和冷凝时影响因数是有差别的,蒸发时：增大换热面积; 增加气化核心数量；促使波状流型提前转变为半环状和环状流,从而增加润湿表面;增加了液膜的紊流、扰流度。冷凝时:增大换热面积;在表面张力作用下促使冷凝液离开传热表面而排走，减小了齿顶和槽间的冷媒液膜厚度;增强了液态冷媒的紊流、扰流度，增强气液两相的混合),从而有效提高热交换率,所以它的导热性能要比光管提高百分之三十至四十。 从加工方法上分为无缝内螺纹铜管和焊接内螺纹铜管，目前国内主要使用无缝内螺纹铜管。 二、内螺纹铜管标识 按国标GＢ／T20928-２0０7中的要求，内螺纹铜管产品按照产品名称、牌号、状态、外径、底壁厚、齿高加齿顶角、螺旋角、螺纹数和标准编号的顺序表示： 示例1:用TP２制造的,供应状态为M２,外径为9.52mｍ,底壁厚为0.30ｍm,齿高为０.２0mm,齿顶角为5３度，螺旋角为18度，螺纹数为60的无缝内螺纹盘管，标记为: 无缝内螺纹盘管TP2 M2 φ9.52×0.３0＋０.２0-53-１8/６0 TP2:牌号,是磷脱氧铜,磷脱氧铜是熔解高纯度的原材料，把熔化铜中产生的氧气用亲氧性的磷(P)脱氧,使其氧含量降低到1０0ＰPｍ以下，从而提