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構，因此得名螺紋管纏繞式換熱器，其相對于國內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，實現應力自消除。

4、殼程流速高達5.5m/s，結垢傾向低。

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構按一定規(guī)律均勻纏繞在殼體內。這種結構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。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生的應力。

② 螺旋螺紋結構、的表面處理工藝以及兩側介質的逆流換熱，實現了流速高、溫度梯度小、污垢系數小的特點，結垢傾向低。 

③ 換熱器體積只有與其相當的一般國產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換熱系數的高低反映了換熱器性能與否，特定工況下，換熱系數可以達到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象。換熱器全不銹鋼材質，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，具有統(tǒng)一的膨脹系數，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 在結構設計時充分考慮了共振問題，有效抑制了聲駐波震動現象，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的換熱器．主要適用于介質為汽液的換熱。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構，提高傳熱系數，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構發(fā)展    

 (1)早期纏繞管換熱器的結構     早期纏繞管換熱器是由兩個同心管纏繞成的蛇形管，內管通入高壓空氣，管間流通的是冷的低壓空氣。這種換熱器在結構實現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)現代的纏繞管換熱器的結構     纏繞管換熱器主要由芯體、殼體以及中心管組。為了使管側流體均勻分布，每個單管程通道采用等長管子制造，管內可以通過一種介質，稱單通道型纏繞管換熱器；分別通過幾種不同的流體則構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     

螺旋纏繞管內的流體在彎曲通道內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量也相應增加。這些螺旋纏繞管組成管芯，在殼側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)雜質沉積兒率小，結垢率低；     

(6)熱媒流經管程，冷媒流經殼程；     

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

(8)換熱系數高：纏繞管換熱器管層之間的換熱管反向纏繞，這種特殊結構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；由于管內螺旋流動的強化作用，使得管程的傳熱膜系數也得到提高：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。對于一般結構的氣一氣換熱設備，普通管殼式換熱器的傳熱系數值約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，使得媒介流經管程和殼程時產生強烈的湍流效果，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，換熱系數可達14000W/m2℃；     

(9)經濟節(jié)能，成本低廉：纏繞管換熱器可同時進行多種介質的充分傳熱，不僅可以節(jié)約能源而且可以優(yōu)化生產系統(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。