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(jié)構(gòu)，因此得名螺紋管纏繞式換熱器，其相對(duì)于國(guó)內(nèi)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(xì)化工、食品飲料、暖通等領(lǐng)域已得到普遍應(yīng)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(shì)：
1、換熱效率高，換熱系數(shù)高達(dá)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(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力自消除。
4、殼程流速高達(dá)5.5m/s，結(jié)垢傾向低。
5、 采用不銹鋼材料耐溫耐壓高，抗腐蝕能力強(qiáng)，可適應(yīng)多種工況，壽命可達(dá)40年。
產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)
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(jié)構(gòu)按一定規(guī)律均勻纏繞在殼體內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)一方面延長(zhǎng)了管程長(zhǎng)度，換熱充分;另一方面極大的改變了殼程內(nèi)流體狀態(tài)，使流體呈強(qiáng)烈的湍流狀態(tài)流動(dòng)，強(qiáng)化傳熱，大大提高換熱系數(shù)。同時(shí)，螺旋纏繞彈性管束設(shè)計(jì)，可有效消除管道振動(dòng)和因熱脹冷縮變形產(chǎn)生的應(yīng)力。
② 螺旋螺紋結(jié)構(gòu)、的表面處理工藝以及兩側(cè)介質(zhì)的逆流換熱，實(shí)現(xiàn)了流速高、溫度梯度小、污垢系數(shù)小的特點(diǎn)，結(jié)垢傾向低。
③ 換熱器體積只有與其相當(dāng)?shù)囊话銍?guó)產(chǎn)管殼式換熱器體積的1/10左右，節(jié)省空間;同時(shí)也因?yàn)轶w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(hù)費(fèi)用;可以不用安裝基礎(chǔ)，直接與管道連接。
④換熱系數(shù)的高低反映了換熱器性能與否，特定工況下，換熱系數(shù)可以達(dá)到14000w/㎡·℃。
⑤ 利用歐文(OWEN)湍流抖振頻率準(zhǔn)則原理，采用換熱管束小間隙設(shè)計(jì)，有效消除了湍流抖振現(xiàn)象。換熱器全不銹鋼材質(zhì)，本換熱器的設(shè)計(jì)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(zhì)，具有統(tǒng)一的膨脹系數(shù)，不會(huì)因?yàn)閴毫蜏囟炔环€(wěn)定而引起換熱器變形;換熱器耐高溫、高壓，無(wú)需減溫減壓裝置。
⑦ 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了共振問(wèn)題，有效抑制了聲駐波震動(dòng)現(xiàn)象，限制了運(yùn)行噪音,換熱器運(yùn)行時(shí)幾乎沒(méi)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(shù)的換熱器．主要適用于介質(zhì)為汽液的換熱。纏繞管式換熱器是由德國(guó)的Linde公司于1895年制造，應(yīng)用于大型石油化工工藝過(guò)程重要的單元設(shè)備，它也是一種節(jié)能設(shè)備，可以在低溫工況下進(jìn)行低溫高壓多股流回?zé)釗Q熱，具有換熱效率高，集約化程度高，需要換熱設(shè)備數(shù)量少等特點(diǎn)。
與傳統(tǒng)的管殼式換熱器相比，它可以增加換熱管長(zhǎng)度，加人單位體積的換熱面積，通利用逆流換熱的結(jié)構(gòu)，提高傳熱系數(shù)，進(jìn)一步強(qiáng)化傳熱效果，同時(shí)換熱設(shè)備本身體積小，占用的空間小，而安全性能更強(qiáng)。
1 螺旋纏繞管式換熱器結(jié)構(gòu)發(fā)展
(1)早期纏繞管換熱器的結(jié)構(gòu) 早期纏繞管換熱器是由兩個(gè)同心管纏繞成的蛇形管，內(nèi)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(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了逆流流動(dòng)提高了換熱，但因?yàn)樵趦赏ǖ乐袣饬魉绤^(qū)優(yōu)勢(shì)的存在，以至于總的傳熱效率比較低。
(2)現(xiàn)代的纏繞管換熱器的結(jié)構(gòu) 纏繞管換熱器主要由芯體、殼體以及中心管組。為了使管側(cè)流體均勻分布，每個(gè)單管程通道采用等長(zhǎng)管子制造，管內(nèi)可以通過(guò)一種介質(zhì)，稱單通道型纏繞管換熱器；分別通過(guò)幾種不同的流體則構(gòu)成多通道型纏繞管換熱器。
螺旋管纏繞式換熱器的換熱機(jī)理
螺旋纏繞管內(nèi)的流體在彎曲通道內(nèi)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(chǎn)生的離心力在流動(dòng)截面上形成一對(duì)對(duì)稱的漩渦，與主流疊加流體在螺旋管內(nèi)形成螺旋運(yùn)動(dòng)，從而大大增加了換熱效果，同時(shí)，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(cè)螺旋纏繞管纏繞方向逐層相反，纏繞角與縱向間距設(shè)計(jì)制造均勻，且管長(zhǎng)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(shù)量也相應(yīng)增加。這些螺旋纏繞管組成管芯，在殼側(cè)所形成的流道隨圓周方向位置的不同而變化，相鄰兩個(gè)盤(pán)管呈直列、錯(cuò)列的變化，則流道構(gòu)成變成為由螺旋纏繞管布置為直列、錯(cuò)列組合排列時(shí)的管外流動(dòng)。
螺旋管纏繞式換熱器的特點(diǎn)
(1)成套設(shè)備，安裝簡(jiǎn)易，體積小，
(2)可直接利用高壓蒸汽換熱，無(wú)需二次減壓：
(3)無(wú)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(zhì)沉積兒率小，結(jié)垢率低；
(6)熱媒流經(jīng)管程，冷媒流經(jīng)殼程；
(7)螺旋纏繞管結(jié)構(gòu)，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(shù)高：纏繞管換熱器管層之間的換熱管反向纏繞，這種特殊結(jié)構(gòu)極大地改變了流體流動(dòng)狀態(tài)，使殼程流體形成強(qiáng)烈的湍流；由于管內(nèi)螺旋流動(dòng)的強(qiáng)化作用，使得管程的傳熱膜系數(shù)也得到提高：另外還有隔條等部件對(duì)殼程的流動(dòng)不斷擾動(dòng)，這三個(gè)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(duì)于一般結(jié)構(gòu)的氣一氣換熱設(shè)備，普通管殼式換熱器的傳熱系數(shù)值約75～365W /(m2．K)，但對(duì)于纏繞管換熱器，在某些特定條件下，總傳熱系數(shù)可以達(dá)到500 W/(m2．K)以上。長(zhǎng)度一直的螺旋換熱管以及管、層間距精準(zhǔn)的管芯，使得媒介流經(jīng)管程和殼程時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)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(shù)可達(dá)14000W/m2℃；
(9)經(jīng)濟(jì)節(jié)能，成本低廉：纏繞管換熱器可同時(shí)進(jìn)行多種介質(zhì)的充分傳熱，不僅可以節(jié)約能源而且可以優(yōu)化生產(chǎn)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(chǎn)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。
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