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螺旋管式换热器
    发布时间: 2020-10-05 15:38    

螺纹管缠绕式换热器是一种新型的管壳式换热器,因换热管是由螺纹管反向缠绕而成的结构,因此得名螺纹管缠绕式换热器,其相对于国内常用的各种管壳式和板式换热器具有更高的换热效率,在制药、精细化工、食品饮料、暖通等领域已得到普遍应用。

螺纹管缠绕式换热器

螺纹管缠绕式换热器是一种新型的管壳式换热器,因换热管是由螺纹管反向缠绕而成的结构,因此得名螺纹管缠绕式换热器,其相对于国内常用的各种管壳式和板式换热器具有更高的换热效率,在制药、精细化工、食品饮料、暖通等领域已得到普遍应用。

螺纹管缠绕式换热器是目前先进的管壳式换热器之一,与一般换热器相比,螺纹管束螺旋缠绕式换热器在各种物液的冷凝、冷却、加热系统具有以下突出优势: 

1、换热效率高,换热系数高达14000w/㎡·℃,是传统换热器的3-7倍。

2、体积小,只有传统管壳式换热器的1/10左右。

3、螺纹管束螺旋缠绕设计,实现应力自消除。

4、壳程流速高达5.5m/s,结垢倾向低。

5、 采用不锈钢材料耐温耐压高,抗腐蚀能力强,可适应多种工况,寿命可达40年。

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产品优势

① 与传统的列管式换热器相比,每一根换热管束均以螺旋结构按一定规律均匀缠绕在壳体内。这种结构一方面延长了管程长度,换热充分;另一方面极大的改变了壳程内流体状态,使流体呈强烈的湍流状态流动,强化传热,大大提高换热系数。同时,螺旋缠绕弹性管束设计,可有效消除管道振动和因热胀冷缩变形产生的应力。

② 螺旋螺纹结构、独特的表面处理工艺以及两侧介质的逆流换热,实现了流速高、温度梯度小、污垢系数小的特点,结垢倾向低。 

③ 换热器体积只有与其相当的一般国产管壳式换热器体积的1/10左右,节省空间;同时也因为体积小、重量轻,便于安装、拆卸和清洗,减少了一次安装及后期维护费用;可以不用安装基础,直接与管道连接。

④换热系数的高低反映了换热器性能优越与否,特定工况下,换热系数可以达到14000w/㎡·℃。

⑤ 利用欧文(OWEN)湍流抖振频率准则原理,采用换热管束小间隙设计,有效消除了湍流抖振现象。换热器全不锈钢材质,本换热器的设计寿命按照ASME规定为40年。

⑥ 耐温400℃,耐压1.6MPa,由于本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,不会因为压力和温度不稳定而引起换热器变形;换热器耐高温、高压,无需减温减压装置。

⑦ 在结构设计时充分考虑了共振问题,有效抑制了声驻波震动现象,限制了运行噪音,换热器运行时几乎没有噪音。

 螺旋缠绕管式换热器又称螺纹管缠绕式换热器、螺旋螺纹管换热器,是一种新型高传热系数的换热器.主要适用于介质为汽液的换热。缠绕管式换热器是由德国的Linde公司于1895年制造,应用于大型石油化工工艺过程重要的单元设备,它也是一种节能设备,可以在低温工况下进行低温高压多股流回热换热,具有换热效率高,集约化程度高,需要换热设备数量少等特点。

与传统的管壳式换热器相比,它可以增加换热管长度,加人单位体积的换热面积,通利用逆流换热的结构,提高传热系数,进一步强化传热效果,同时换热设备本身体积小,占用的空间小,而安全性能更强。 

1  螺旋缠绕管式换热器结构发展    

 (1)早期缠绕管换热器的结构     早期缠绕管换热器是由两个同心管缠绕成的蛇形管,内管通入高压空气,管间流通的是冷的低压空气。这种换热器在结构实现了逆流流动提高了换热,但因为在两通道中气流死区优势的存在,以至于总的传热效率比较低。

 (2)现代的缠绕管换热器的结构     缠绕管换热器主要由芯体、壳体以及中心管组。为了使管侧流体均匀分布,每个单管程通道采用等长管子制造,管内可以通过一种介质,称单通道型缠绕管换热器;分别通过几种不同的流体则构成多通道型缠绕管换热器。

螺旋管缠绕式换热器的换热机理     

螺旋缠绕管内的流体在弯曲通道内受到离心力的作用在流道的横截面上形成二次流。螺旋管的几何形状产生的离心力在流动截面上形成一对对称的漩涡,与主流叠加流体在螺旋管内形成螺旋运动,从而大大增加了换热效果,同时,二次流的冲刷使污垢不易沉淀。螺旋缠绕管式换热器的壳侧螺旋缠绕管缠绕方向逐层相反,缠绕角与纵向间距设计制造均匀,且管长相同。因此,随着螺旋缠绕管缠绕直径的增加,各层螺旋缠绕管的数量也相应增加。这些螺旋缠绕管组成管芯,在壳侧所形成的流道随圆周方向位置的不同而变化,相邻两个盘管呈直列、错列的变化,则流道构成变成为由螺旋缠绕管布置为直列、错列组合排列时的管外流动。

螺旋管缠绕式换热器的特点    

(1)成套设备,安装简易,体积小,   

(2)可直接利用高压蒸汽换热,无需二次减压:     

(3)无需密封垫,永不泄漏。    

(4)换热器采用螺旋缠绕管式换热器,同等换热量下,体积约为传统换热器的1/10,节省宝贵的空间资源;     

(5)杂质沉积儿率小,结垢率低;     

(6)热媒流经管程,冷媒流经壳程;     

(7)螺旋缠绕管结构,完全消除了换热管与管板之间的拉脱力,提高使用寿命。     

(8)换热系数高:缠绕管换热器管层之间的换热管反向缠绕,这种特殊结构极大地改变了流体流动状态,使壳程流体形成强烈的湍流;由于管内螺旋流动的强化作用,使得管程的传热膜系数也得到提高:另外还有隔条等部件对壳程的流动不断扰动,这三个方面的共同作用,使得缠绕管换热器的传热性能得以显著提升。对于一般结构的气一气换热设备,普通管壳式换热器的传热系数值约75~365W /(m2.K),但对于缠绕管换热器,在某些特定条件下,总传热系数可以达到500 W/(m2.K)以上。长度一直的螺旋换热管以及管、层间距精准的管芯,使得媒介流经管程和壳程时产生强烈的湍流效果,换热效率得到极大提高,换热能力足传统换热器的3-7倍,换热系数可达14000W/m2℃;     

(9)经济节能,成本低廉:缠绕管换热器可同时进行多种介质的充分传热,不仅可以节约能源而且可以优化生产系统;再者,相比于管壳式换热器,缠绕管换热器的制造,避免了管箱等大部件的加工,减少了钢材用量,节省了生产成本,特别适用于低温气体分离装置,如空分离装置、氢液化装置、稀有气体分离装置、低温甲醇洗装置、液氮洗装置等。