SECESPOL螺旋纹缠绕换热器
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
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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
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
绕管式换热器的结构形式分析及应用前景
绕管式换热器的结构形式分析及应用前景 摘要：随着绕管式换热器应用要求的不断提高，研究其结构形式分析及应用前 景凸显出重要意义。本文首先介绍了绕管式换热器的结构形式特点，提出了提高 绕管式换热器设备工作效率的可行性措施，并结合相关实践经验，分别从大型化、高温化，以及高压化等多方面，就绕管式换热器的应用前景展开了研究，阐述了 个人对此的几点看法与认识。 关键词：绕管式换热器；结构形式；应用前景 一、前言 作为换热器最为主要的种类之一，绕管式换热器的应用优势不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对绕管式换热器的结构形式的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化其在实际应用中的整体效果。 二、绕管式换热器的结构形式特点 1.结构构成原理 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，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，其中最特别的是，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。 缠绕管可以采用单根绕制而成，也可采用两根或者多根组焊后一起然后绕制而成。管内 可以通过一种的称为单通道型绕管式换热器；也可分别通过几种不同的介质，而每种介质所 通过的传热管最后均汇集在各自的管板上，构成的换热器称为多通道型缠绕管式换热器。区 别于平常所用的直管式换热器，绕管式换热器的优势是，不仅仅换热管加长了，有足够的流 程使物料在其中流通和热交换，同时保持流体在壳程内的压力平衡，平均了热能分布，这样 在实际的使用中，大大地提高了换热效率与传热能力。 2.技术特色绕管式换热器的三大技术特色 技术特色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。 （一）精准的换热管间距不锈钢管材因为其材质的特殊性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一技术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，而正是原装进口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。 （二）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完美地攻克了这一难题，同时也解决了复 杂换热条件下的流道要求。 （三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，安全性能极高。 3.绕管式换热器应用于工程的主要优点 （一）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100～170平方米。 （二）可同时进行多种介质的传热。 （三）管内的操作压力高，目前国外最高操作压力可达2000多MPa。 （四）传热管的热膨胀可自行进行补偿。 （五）换热器容易实现大型化发展。 三、提高绕管式换热器设备工作效率的可行性措施 1.使用复合材料显著缓解机器发热热量 绕管式设备使用复合材料可以显著缓解机器发热对于内部构件的损伤。根据复合材料缠
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