螺旋板式换热器

螺旋板式换热器

螺旋板式换热器是用薄金属板压制成具有一定波纹形状的换热板片，然后叠装，用夹板、螺栓紧固而成的一种换热器。工作流体在两块板片间形成的窄小而曲折的通道中流过。冷热流体依次通过流道，中间有一隔层板片将流体分开，并通过此板片进行换热。

本设备由两张卷制而成，形成了两个均匀的螺旋通道，两种传热介质可进行全逆流流动，大大增强了换热效果，即使两种小温差介质，也能达到理想的换热效果。

在壳体上的接管采用切向结构，局部阻力小，由于螺旋通道的曲率是均匀的，液体在设备内流动没有大的转向，总的阻力小，因而可提高设计流速使之具备较高的传热能力。

基本结构：

(1)波纹形状的换热板片

(2)夹板

(3)夹紧螺栓

(4)盖板

(5)冷流体进口

(6)热流体出口

结构图1所示：

设计方法：

（1）板型选择

1、I型不可拆式螺旋板式换热器螺旋通道的端面采用焊接密封，因而具有较高的密封性。

2、II型可拆式螺旋板换热器结构原理与不可拆式换热器基本相同，但其中一个通道可拆开清洗，特别适用有粘性、有沉淀液体的热交换。

3、III型可拆式螺旋板换热器结构原理与不可拆式换热器基本相同，但其两个通道可拆开清洗，适用范围较广。

（2）基本参数

1.螺旋板式换热器的公称压力PN规定为0.6，1，1.6、

2.5Mpa（即原6、10、16、25kg/cm）（系指单通道的最大工作压力）试验压力为工作压力的1.25倍。

2.螺旋板式换热器与介质接触部分的材质，碳素钢为Q235A、Q235B、不锈钢酸港为SUS321、SUS304、3161。其它材质可根据用户要求选定。

3.允许工作温度：碳素钢的t=0-+350℃。不锈钢酸钢的t=-40-500℃。升温降压范围按压力容器的有关规定，选用本设备时，应通过恰当的工艺计算，使设备通道内的流体达到湍流状态。（一般液体流速1m/Sec气体流速10m/Sec）.设备可卧放或立放，但用于蒸气冷凝时只能立放；用于烧碱行业必须进行整体热处理，以消除应力。

4.选用设备时，应通过适当的工艺计算，使设备通道内的液体达到湍流状态（一般液体速度≥0.5m/s；气体≥10m/s）。

5.设备可卧放或立放，但用于蒸汽冷凝时只能立放。

6. 用于烧碱行业必须进行整体热处理，以消除应力。

7.当通道两侧流量值差较大时，可采用不等间距通道来优化工艺设计。

计算方法：

关于传热系数和压降的计算，由各个厂家产品的性能曲线计算得到。性能曲线（准则关联式）一般来自于产品的性能测试。对于缺少性能测试的板型，也可通过参考尺寸法，根据板型的特性几何尺寸获得板型的准则关联式，国际上的一些通用软件均采用这种方法。

选型软件

关于板式换热器的选型软件，一般各自厂家根据自己的板型都有自己的选型软件。国际上通用的软件有HTRI，HTFS 等。通用的计算软件公开的很少，国内一些网站如换热支持网站提供了提供了板式换热器的在线计算软件，可供参考使用。

螺旋板式换热器剂、医药、食品、轻工、纺织、冶金、轧钢、焦化等行业。按结构形式可分为不可拆式（Ⅰ型）螺旋板式及可拆式（Ⅱ型、Ⅲ型）螺旋板式换热器

现行标准为JB/T4751-2003《螺旋板式换热器》。

有关应用：

螺旋板换热器应用广泛。在中国，中小型合成氨厂的变

换热交换器和合成塔下部的热交换器已先后用螺旋板换热

器取代管壳式换热器。烧碱厂的电解液加热器和浓碱液的冷却器，采用螺旋板换热器所用的设备费仅为管壳式换热器的

1/3。此外,这种换热器用于塔顶冷凝、淬火油冷却、发烟硫酸冷却和脂肪酸冷却等都有良好的效果。这种设备用于蒸汽的冷凝和无相变的对流传热效果最佳，也可用于沸腾传热。基本特点

螺旋板换热器的特点是：①传热效能好。弯曲的螺旋通

道和定距柱,有利于增强流体的湍流状态通道内流体阻力小，可提高设计流速，有助于提高传热系数。对于水-水换热,传热系数可达1.8～3.5千瓦每平方米每摄氏度〔kW/(m(·℃)〕。

②有自清洗作用。单通道内的流体通过通道内杂质沉积处时，流速会相对提高，容易把杂质冲掉。③不可拆式结构的密封性能好，适用于剧毒、易燃、易爆或贵重流体的换热。④相邻通道内的流体呈纯逆流方式流动，可得到最大的对数平均

温差，有利于小温差传热，适用于回收低温位热能。⑤结构较紧凑单位设备体积内的传热面积可达150米(/米(。⑥由于螺旋通道本身的弹性自由膨胀，温差应力小。⑦价格低廉。相同换热面积下，螺旋折流板换热器的体积比传统弓形折流板换热器小1/3，所需原材料费用降低。能否选用螺旋板换热器的关键是堵塞问题，尽管它有自清洗作用，但由于设计或操作不当也会发生堵塞，这时即使用可拆式结构也难于用机械方法清洗。采用水、气或蒸汽吹洗，操作方便效果更好。螺旋板换热器最大的缺点是检修困难，如发生内圈螺旋板破裂，便会使整台设备报废。

相关研究：

•1983年由前捷克斯洛伐克国家化工设备研究所科学家杰.卢卡和杰尼姆肯斯基等人首次提出的使壳程流体作螺旋流动可以强化换热器壳程的传热效率；

•第一代螺旋折流板换热器，在ABB公司投入工业化实用，并转让日本三重重工；

•第二代螺旋折流板换热器，在西安交大研发成功少量投入工业化实用；

•第三代螺旋折流板换热器，在北京研发成功，首台工业原型机在龙山化工厂投入工业化实用.

全封闭流道流道连续型主要优点是：

1.形成真正意义的全封闭流道螺旋流道，从而形成真正意义

的稳定螺旋流型；

2.大大提高了换热效率，且可以根据化工生产工艺技术的需

要，非常容易地组合成壳程的多程传热；

3.振动小噪音低，经计算螺旋折流板换热器换热管最低固有

频率比对应垂直弓形板换热器换热管固有频率大9倍，这是螺旋折流板换热器的优势，因此在相同换热面积和相同工况下的螺旋折流板换热器的抗振效果要远优于垂直弓形板换热器；

4.制造过程相对容易，在90度拼装导流板的制造所用胎具

设计简单安装方便，易于制造；

5.高效全封闭流道式连续型螺旋折流板换热器从理论上讲

也属于管壳式换热器，其结构或功能类型与普通管壳式换热器基本相同，因此，可直接参照GB151-1999《管壳式换热器》规范的范围安排生产。

换热器历史

中国换热器产业起步较晚。1963年抚顺机械设备制造有限公司按照美国TEMA标准制造出中国第一台管壳式换热器，1965年兰州石油机械研究所研制出我国第一台板式换热器，苏州新苏化工机械有限公司（原苏州化工机械厂）在20世纪60年代研制出我国第一台螺旋板式换热器。之后，兰州