一、弹性螺旋螺纹管换热器与容积式换热器在热水应用领域的比较:
（一）弹性螺旋螺纹管换热器热效率高，更加节省能量：
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）弹性螺旋螺纹管换热器为全不锈钢焊接，耐高温高压：
由于弹性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。
而普通容积式换热器一般壳采用碳钢，管为紫铜管。由于材质不一样所以膨胀系数不同，随着热胀冷缩易在焊口处裂管。再加上大都采用浮动盘管式，盘管不断振动，更易断管。为后期检修造成很大麻烦。另外容积式换热器承压较低，高压力需加装减温减压装置，不仅使初投资费用增加，同时减温减压装置会对蒸汽热能造成浪费。
（三）弹性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。
普通容积式换热器体积庞大，一般为弹性螺旋螺纹管换热器的10倍，占地面积较大；安装复杂，需要预制基础，安装费用较高。
（四）弹性螺旋螺纹管换热器使用寿命长：
弹性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，螺旋螺纹管换热器的设计寿命可达40年,正常使用条件下，换热器3年内出现质量问题免费维修或更换（认为因数除外）。
而一般容积式换热器只能使用5年左右。
（五）弹性螺旋螺纹管换热器结垢倾向低，维护费用低
弹性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。另外为保证系统稳定运行，我公司特配一不锈钢热力平衡器，可保证水温稳定。即便是长期使用后出现结垢现象，我们只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。
反观容积式换热器需定期检查，每年至少进行一次外观检查，每三年至少进行一次内外部检查，维修工作量大，维护费用高。特别是当换热管出现断管及裂管情况，需要将换热管抽出检修，这就必须提供大的检修空间以便将管拿出。对检修造成极大不便。
（六）弹性螺旋螺纹管换热器可根据实际使用情况调节水温，而容积式换热器的终端水温不能高于限定值，否则会加速结垢，增加维修工作量。
（七）弹性螺旋螺纹管换热器节能环保：
弹性螺旋螺纹管换热器热媒走管程，冷媒走壳程，冷包热的流动可保持换热器本身干燥，不会影响周围空气环境。再加上换热器及热力平衡器均采用不锈钢材质卫生等级高，可定期进行高温杀菌。
容积式换热器因其既是换热器又是贮水罐，其温暖潮湿的环境给微生物的繁殖创造了条件，极易产生大量细菌，能导致感染和炎症反应，造成室内二次污染，威胁人的健康。
二、弹性螺旋螺纹管换热器与板式换热器的比较
（一）结构比较
1、板换是由若干传热板片叠置压紧组装而成，流道很窄，只有2-3mm，所以非常易堵塞；而弹性螺旋螺纹管换热器最小的热交换管径就达到8mm，相对来说，管道流畅，不易堵塞。
2、板换的一个优点就是金属耗材较低，结构紧凑；而弹性螺旋螺纹管换热器克服了原先的管壳式换热器结构不紧凑，耗材大的缺点，螺旋螺纹管换热器由若干螺旋螺纹管紧密有序地盘绕在一起，结构非常紧凑，体积非常小。
（二）性能比较
1、板换的换热系数最高能达到7000W/㎡·℃，通常在水水换热中能达到3000～4000 W/㎡·℃，在汽水换热中只能达到1000～3000 W/㎡·℃；而弹性螺旋螺纹管换热器由于结构的特点，使得介质的流速加快，湍流强烈，换热系数最高能达到14000 W/㎡·℃，通常情况下也能达到5000～9000 W/㎡·℃，换热优势明显。
2、板换有卡装式和钎焊式几种形式，对于目前普遍应用的卡装式换热器适合用于水水换热和4公斤饱和蒸汽以下的换热，如果要应用在汽水换热中需安装减稳减压和一级换热装置，不但投资高而且复杂；钎焊式的板换由于流道非常窄,只有0.7mm左右,所以非常容易堵塞和结垢，我们知道如果换热器结垢严重的话，就会影响换热器的正常换热，给用户运行带来不便。而对于钎焊板式换热器，如果堵塞的话，那么意味着无法检修。而螺旋螺纹管换热器继承了传统管壳式换热器的优点，耐高温（最高耐温400℃），耐高压（1.6Mpa）。由于弹性螺旋螺纹管换热器独特的螺旋缠绕结构和不锈钢材质的光洁度高，使其不宜结垢和堵塞。（三）后期维护比较
1、板换由于流道较窄，易堵塞，易结垢，维护较为繁琐；弹性螺旋螺纹管换热器由于本身的特点，管道较粗，结垢倾向低，维护简单，节省人力物力。
2、板换遇到堵塞和结构严重的情况下，要进行拆卸，清洗非常不方便，每一次拆卸，垫片必须重新更换，而垫片的费用要占换热器造价的三分之一，维护费用非常高；在高温的蒸汽换热中，选择密封垫板式换热器不是很合适，而选择钎焊板式换热器的话，一旦换热器中出现泄露点，整台换热器就会报废，其使用价值大打折扣。螺旋螺纹管换热器本身不易结垢和堵塞，如若遇到结垢严重，只需要用适度硝酸溶液进行冲洗即可，除垢成本较低。
（四）安装使用比较
1、板换的一个优点就是占地面积小，安装方便；但同样换热量情况下，螺旋螺纹管换热器的占地面积仅为板换的三分之一左右，相对来说，螺旋螺纹管换热器的运输、安装、拆卸清洗更方便。
2、进口板换的使用寿命理论上8-10年，实际上目前在5年左右；弹性螺旋螺纹管换热器的设计寿命长达40年。
三、弹性螺旋螺纹管换热器与其它管壳式换热器性能比较
（一）弹性螺旋螺纹管换热器换热效率高，高效节能，更加节省能量：
弹性螺旋螺纹管换热器较之一般国产换热器可以将冷凝水温度控制在较低水平，保证蒸汽充分冷凝，节省蒸汽耗量。尽管螺旋螺纹管换热器体积小巧，但由于其独特的螺旋缠绕结构，蒸汽在换热管束中停留时间更长，冷凝更加充分, 且无须经过二次换热，故可以节省大量蒸汽；
弹性螺旋螺纹管换热器冷凝水温度会低于国产管壳式换热器冷凝水温度10度以
上，并保证换热充分，节约10%以上的蒸汽费用。
（二）弹性螺旋螺纹管换热器结垢倾向低且易清洗：
弹性螺旋螺纹管换热器100°连接和弹性螺旋螺纹结构、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。即便是长期使用后出现结垢现象，也可以采用化学除垢的方法迅速除垢，省时、省力、费用低、效果好。
而反观国产管壳式换热器由于体积庞大，管壳内壁相对粗糙，流体流速较缓，死角过多，使得整个换热器结垢倾向大大增加。换热器结垢后清洗困难，由于壳程与管程的材质差异，一般无法进行化学除垢，只能采用机械或者人工除垢，工序繁杂、费用高；即便采用化学除垢，因其本身的结构特点，往往使得除垢效果不理想；且因体积较大，势必使除垢时间增加，费用提高。
（三）弹性螺旋螺纹管换热器体积更加小巧：
弹性螺旋螺纹管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1/5左右，节省空间；同时也因为体积小、重量轻，更加便于安装、拆卸和清洗，减少了一次安装及后期维护费用；
与容积换热器比较效果更明显，采用螺旋螺纹管换热器可以节约5倍的基建投资和占地面积。操作方便，检修容易。
（四）换热系数高：
换热系数的高低反映了换热器性能优越与否，特定工况下,螺旋螺纹管换热器换热系数最高可以达到14000w/m2.℃，一般国产换热器换热系数只有2000-3000 w/㎡.℃左右，即使板式换热器在最佳应用场合水-水换热的某些工况下，其换热系数也只有5000-7000 W/㎡.℃。
螺旋螺纹管换热器是目前汽水换热领域换热系数最高的产品。
（五）使用寿命长：
弹性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。而浮动盘管换热器在运行时，换热盘管产生高频振动，会使换热管产生金属疲劳，最终出现断管，使整个换热器报废；国产换热器的换热管一般采用不锈钢或紫铜盘管，壳程采用碳钢，两种材质的膨胀系数不一致，使换热器在高温运行情况下受热张力的影响明显，在换热管与壳体焊接处出现开焊的现象，导致换热器使用寿命降低。一般国产换热器只能使用5－8年左右；
螺旋螺纹管换热器的设计寿命可达40年,，换热器3年内出现质量问题免费维修或更换。
最关键为若国产换热器采用不锈钢换热管会极大影响换热效果，因为国产换热管壁厚最小为1.0mm，不锈钢的热传导性能远远低于紫铜管，螺旋螺纹管换热器用0.6mm的换热管就是极大提高不锈钢的热传导能力。
（六）更适合高温高压蒸汽工况：
弹性螺旋螺纹管换热器最高耐温、耐压，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，不会由于压力和温度不稳定而引起换热器的变形；换热器耐高温、高压，无需减温减压装置，既节省了初投资费用，又避免了因减压减温对蒸汽热能造成的浪费；
（七）弹性螺旋螺纹管换热器运行噪音低：
内部结构设计时考虑了<声共鸣许用准则>(Eisnger准则和Bevins准则),有效抑制了声驻波震动现象，最大限度的限制了运行噪音,换热器运行时几乎没有噪音。
弹性螺旋螺纹管换热器的综合节能分析
众所周知，国家从节约能源的角度出发，现正大力提倡节约型社会。在集中供热网络中汽水换热器是核心所在，换热器效率的好坏直接决定了集中供热采暖系统的能耗多少。所以提高换热器的换热效率，减少热耗才是提高供热节能的关键所在。目前换热领域中常用的换热器种类很多，如板式、浮动盘管、列管式、U型管式、波节管式、波纹管式复合流程式。这些种类换热器结构形式的发展都是为了一个目的，那就是提高换热器的综合传热系数，提高热效率。
目前国内换热器的发展，远远落后于国外换热水平。90年代，国外换热产品涌进中国市场，像舒瑞普、阿法拉伐、APV等板式换热器，带动了国内板换市场的发展。但在蒸汽换热系统中并没有占多大优势，该换热器是一种新型弹性螺旋螺纹管结构，其换热系数可达14000W/m2℃，耐压1.6MPa,耐温400℃。通过几年的应用,该换热器的节能优势表现得越来越明显。试从以下几点分析：
1、弹性螺旋螺纹管换热器螺旋缠绕的管束长度是壳体的4-6倍，蒸汽在管内的运行时间长，使热量得到充分交换，冷凝水出水温度低，同样的热负荷消耗蒸汽少，节约了运行成本。凝结水温度是提高热效率的关键，国产换热器的凝结水温度一般为85℃，接供回水温度为95/70℃，而螺旋螺纹管换热器最小温差可达3℃。凝结水温度为73-75℃。蒸汽锅炉是我国耗能大户，蒸汽热力系统的利用效率仅为国际先进水平的一半左右，如果按凝结水量为1000L/H计，运行时间按4320小时/年计算，凝结水温度多降10℃计。可减少的耗煤(标准煤8.14×103WH/KG)量为：所节约的耗煤乘以0.88以扣除蒸汽损失。年节煤量为：凝结水负荷×年运行小时×温差÷每千克煤含热量即: 1000×4320×10X4.18/0.88×8.14×103=25208KG
2、弹性螺旋螺纹管换热器的设计是冷媒走壳程，热媒走管程，也就是冷包热的结构，最大程度减少了热量的损失，无需象国产管壳式换热器那样加装厚厚的保温层。
3、不锈钢材质能够耐高温高压，最高耐温400℃，最高耐压1.6Mpa,对于高温高压蒸汽不需要象板式换热器那样增加减温减压设备，不仅节省设备投资，还有效利用了高温高压蒸汽的热能，减少浪费，节约了能源。
4、在机组的设计上，我们把冷凝水箱和补水箱合二为一，冷凝水参与到二次侧的循环当中，减少了水的浪费，同时冷凝水本身还带有部分热量，也能减少蒸汽的耗量。
弹性螺旋螺纹管换热器作为首选换热器被认定为节能环保型产品和中国暖通工程师协会推荐节能产品，其节能效果可以达到10～15％，对于企业节能降耗起到了重要的推动作用。根据已做螺旋螺纹管换热器工程的经验，弹性螺旋螺纹管换热器为一般国产换热器蒸汽耗量的85％，即节能15％左右。以10万m2的换热工况为例：
一般国产换热器耗汽量约为0.565 t/（h·万平
米），供暖10万m2耗蒸汽0.565×10＝5.65t/h，弹性螺旋螺纹管换热器耗汽量约为0.48t/（h·万平米），比国产换热器节约15％，总平均耗汽量约为4.8t/h，共节约蒸汽0.85t/h。按照每天24h运行，每年采暖期140天计算，则一年约节省蒸汽：0.85t/h×24×140＝2856t。按照现行蒸汽价格130元/t计，则设备运行一年(1个采暖季)约节约资金130元/t×2856t＝371280.00元。
弹性螺旋螺纹管换热器不易结垢的先进设计
换热器的结垢不但影响正常的换热要求同时更浪费蒸汽，从而增加维护费用，所以如何降低结垢倾向是目前换热器设计及研究发展的重要课题。换热器的结垢与温度梯度、水质情况、换热管材表面光洁度、流速、流动状态等因素有关。在相同工况下，水质情况都是一样的，要想降低结垢，只有从其他方面进行技术改进。弹性螺旋螺纹管换热器就从以下几方面进行了有益的探索：
1、换热管束采用螺旋缠绕结构形成强烈的湍流状态使换热器具有自洁能力，可以降低结垢倾向；
2、采用100度角连接，使流体自动冲刷管路不易结垢；
3、顶级不锈钢管材的表面光洁度高，使污垢不易附着；
4、换热过程降低温度梯度，可以降低结垢倾向。
5、产品的设计流速高达5.5m/s（传统设计为1-1.5m/s），介质中的悬浮物及杂质不易附着，也是降低结垢的关键因素。
由于弹性螺旋螺纹管换热器的先进设计，对于硬度低于350mg/l的水质，换热器结垢很慢。（不代表不结垢但是可以延长清洗周期）根据已做项目情况，对于大多数地区的水质而言，弹性螺旋螺纹管换热器在采暖系统中的清洗周期一般为3-5年。
弹性螺旋螺纹管换热器的清洗也是非常方便的，一般采用化学清洗方法，在换热器内用适量硝酸溶液强制循环即可。我公司建立清洗服务体系，质保内负责培训清洗方法及清洗液的配制方法，质保期满可以有偿提供清洗设备和服务。
弹性螺旋螺纹管换热器防止堵塞的措施
弹性螺旋螺纹管换热器换热机组采用如下措施，可有效避免换热器堵塞现象发生：
1、换热机组回水管路中安装除污器，起到初步过滤作用；
2、弹性螺旋螺纹管换热器换热机组主供回水管路设置旁通装置，设备运行前首先关闭换热器进出口阀门，打开旁通对系统进行循环，利用除污器过滤掉系统杂质；
3、蒸汽管路在初始运行前进行吹管，避免碎屑进入换热管划伤或阻塞管路。
4、弹性螺旋螺纹管换热器安装时一、二次侧进口均加装16目以上铸钢Y型过滤器，可以过滤直径≥2mm的杂质颗粒，而换热器管径为8mm，无法形成对管的堵塞。
高效旋流换热器又叫湍流换热器、双纹管换热器、螺纹管换热器、螺旋管换热器、螺旋槽管换热器。高效旋流换热器是在引进国内外先进的换热技术，结合我过现行换热设备基础上研制而成的一种高效节能换热设备。利用高导热系数的紫铜制成的内外螺纹相结合的高效传热元件，由它制成的旋流换热器，在流体阻力不大的情况下，便形成强烈的旋流，大大提高了管内外换热系数。
产品性能特点:
1.传热系数高：经测试在实用流速（1.5—
2.5 m/s）范围内，汽—水换热时总传热系数：Q＝6000—7000 kcal/m2.h.C ，水—水换热时总传热系数：Q＝4000—5000 kcal/m2.h.C。产品在换热过程中较其它产品换热节能15—25％。
2.不易结垢：由于流体是螺旋流动的，流体在离心力的作用下对管壁有较强的冲刷作用，因此不易结垢。
3.不易泄漏：本产品密封周期长，换热管的螺纹类似于伸缩膨胀节，有补偿能力，换热器热应力小，不易泄漏。
4.占地面积小：本产品单位体积传热面积大（约为光管换热器的1.4倍、螺旋板换热器的1.5 倍、波纹管换热的1.7倍、浮动盘换热器的2.5倍），总传热系数高，因此占地面积大减少。
5.安装方便：本系列换热器分立式和卧式两种形式便于在不同位置安装。
1前言 (1) 概述 (1) 换热器的类型 (1) 换热器 (1) 设计的目的与意义 (2) 管壳式换热器的发展史 (2) 管壳式换热器的国内外概况 (3) 壳层强化传热 (3) 管层强化传热 (3) 提高管壳式换热器传热能力的措施 (4) 设计思路、方法 (5) 换热器管形的设计 (5) 1.8.2换热器管径的设计 (5) 1.8.3换热管排列方式的设计 (5) 1.8.4 管、壳程分程设计 (5) 1.8.5折流板的结构设计 (5) 1.8.6管、壳程进、出口的设计 (6) 选材方法 (6) 1.9.1 管壳式换热器的选型 (6)
流径的选择 (8) 1.9.3流速的选择 (9) 1.9.4材质的选择 (9) 1.9.5 管程结构 (9) 2壳体直径的确定与壳体壁厚的计算 (11) 管径 (11) 管子数n (11) 管子排列方式，管间距的确定 (11) 换热器壳体直径的确定 (11) 换热器壳体壁厚计算及校核 (11) 3换热器封头的选择及校核 (14) 4容器法兰的选择 (15) 5管板 (16) 管板结构尺寸 (16) 管板与壳体的连接 (16) 管板厚度 (16) 6管子拉脱力的计算 (18) 7计算是否安装膨胀节 (20) 8折流板设计 (22)
9开孔补强 (25) 10支座 (27) 群座的设计 (27) 基础环设计 (29) 地角圈的设计 (30) 符号说明 (32) 参考文献 (34) 小结 (35)
2 壳体直径的确定与壳体壁厚的计算 管径 换热器中最常用的管径有φ19mm ×2mm 和φ25mm ×。小直径的管子可以承受更大 的压力，而且管壁较薄；同时，对于相同的壳径，可排列较多的管子，因此单位体积的传热面积更大，单位传热面积的金属耗量更少。所以，在管程结垢不很严重以及允许压力降较高的情况下，采用φ19mm ×2mm 直径的管子更为合理。如果管程走的是易结垢的流体，则应常用较大直径的管子。 标准管子的长度常用的有1500mm ，2000mm ，2500mm ， 3000m,4500,5000,6000m,7500mm,9000m 等。换热器的换热管长度与公称直径之比一般为4 —25,常用的为6—10 选用Φ25×的无缝钢管，材质为20号钢，管长。 管子数n L F n d 均π= (2-1) ()根均5035 .40225.014.3160 F L =??= = ∴ n d n π 其中安排拉杆需减少6根，故实际管数n=503-6=497根 管子排列方式，管间距的确定 采用正三角形排列，由《化工设备机械基础》表7-4查得层数为12层，对角线上 的管数为25，查表7-5取管间距a=32mm. 换热器壳体直径的确定 l b a D i 2)1(+-= (2-2) 其中壁边缘的距离为最外层管子中心到壳 l 取d l 2=，()m m 8682522)125(32=??+-?=i D ，
1、固定式管板换热器两相物流温度差大于60℃时应该设置膨胀节，两相物流温度不能超过120℃。 2、冷却器：板式传热效率高，传热面积大，但是使用温度在150以下，压力也较小，且压力降大，管式温度压力适用高 且投资费用少。 板翅式换热器适用于气体的冷却，但是对结垢严重的物料不适用。 3、加热器：对于有少量颗粒物料的加热，考虑用套管式或者螺旋板式。 4、换热面积：管外径与长度之积，U型管不包括U型部分。 5、命名方式：3字母（前盖+筒体+后盖代号）+DN+压力（管/壳）+换热面积+管长/管外径+管程/壳程数+管子类型（Ⅰ 或Ⅱ） 6、铝、铜（200℃）、钛（300℃）换热管的好处？？ 7、在有分程隔板的情况下要注意其厚度是否满足要求。最小：内径600→8（低）6（高），1200→10（低）8（高），2000 →14（低）10（高），大于10mm的分程隔板在连接处应该削减至10mm以下。大直径必要时采用双层隔板。 8、400mm以下采用钢管制圆筒。大于400的有最小厚度要求，固定式6（低、碳）逐次递增2（分级→ 400~700~1000~1500~2000~2600），浮头U型式的比前固定式的每个都大2，3.5~4.5~6~8~10~12（高）（分级→400~500~700~1000~1500~2000~2600） 9、U型管弯曲半径大于2倍的换热管外径。U型管弯曲段的最小半径为δ(1+d/4R) 10、对于胀接换热管管板，其最小厚度（不包括腐蚀余量）取决与换热管外径，条件苛刻（易燃、有毒等）环境大于d， 一般情况（0.75d→25，0.7→25~50，0.65→50~），对于焊接管板最小厚度大于12mm且满足设计）。 11、中心距大于1.25管外径，如20→26，分程隔板夹的为40mm。16的为22，35 12、固定式、U型式换热管离管板边缘≥0.25d，且≥8mm， 13、壳程进出口管径大小应该尽量考虑到于壳程流通面积相当。 14、管板厚度设计涉及到其径向应力（中心处，布管区周边处，外缘处）、换热管的轴向应力和换热管的拉脱力，均应 满足要求。两法兰中间夹压型管板不需要考虑其径向应力。 15、换热管与管板的连接包括：强度胀（密封性能和抗拉脱强度），贴胀（密封性能）、强度焊（密封性能和抗拉脱强度）、 密封焊（密封性能）。换热管材料的硬度要小于管板材料的硬度。 16、折流板的间距一般大于圆筒内径的1/5，且大于50mm，19的管子最大跨距1500，25的为1850。U型管的支撑A+B+C 不能超过直管的最大跨距。卧式换热器、冷凝器和重沸器物料如果是汽液共存或者含固体物料则折流板的缺口应左右垂直布置，并在下方设排液口。 17、拉杆定距管在换热管大于19mm采用与管板焊接或者螺纹连接，14mm及以下采用与折流板点焊。拉杆在DN400 的情况下，不能少于4根直径不能小于10mm，大于DN400时，增加根数或直径，且不同直径的拉杆定距管根数也不同，大而少，在同DN情况下保持总横截面不变。定距管的直径小于换热管直径。 18、对于定距管在管板处的深度也有规定，其倒角为45度螺纹。 19、管程：当采用轴向入口或者流速达到3m/s时，要采用防冲档板。这能说明轴向入口比径向入口差？？ 20、壳程：无腐蚀无磨蚀单相流体其ρv2>2230时，设置防冲板或导流筒。 其他液体ρv2>740时，设置防冲板或导流筒。 腐蚀性气体、蒸汽及汽液混合物设置防冲板。 当壳程进口距离管板较远时，采用导流筒减少流体在壳程的停滞时间，增加换热管有效换热长度。
苏州方圆换热器有限公司 文杰 空气源热泵与水源热泵特点 目前空调的热源有两种模式：一种是以空气为热源，包 括集中式空气源，而另一大类则是以各种水源（如地下 水、江水、湖水、河水、海水等地表水及废水等）为热 源。和空气热源相比，水源热源相对比较稳定，比如， 北京地区的地下水常年稳定在14－16℃之间，不论是 夏季还是冬季，而空气的温度夏季最高在38℃以上， 冬季可低至零下15℃；再如青岛、烟台一带的海水温 度（水下5米处）在夏季7、8月份一般在22—26℃之 间，冬季12、1月份一般在10－5℃之间，而且水越深， 温度越恒定，而夏季该地区的气温最高可达35℃以上， 冬季最低可到零下10℃左右。 空气源热泵有着悠久的历史，而且其安装和使用 都很方便，应用较广泛。但由于地区空气温度的差别， 在我国典型应用范围是长江以南地区。在华北地区，冬 季平均气温低于零摄氏度，空气源热泵不仅运行条件恶 劣，稳定性差，而且因为存在结霜问题，效率低下。 利用水作冷热源的热泵，称之为水源热泵。水是一种 优良的热源，其热容量大，传热性能好。很多水源的温 度不受环境的限制，因此得到越来越多的广泛应用。这 导致水源热泵空调的能效比（COP值）高于常规空气源 空调，由于水源热泵自身的环保、高效、节能、应用范 围广，得到了国家大力推广和扶助，市场前景广阔。 当前欧美应用地源/水源热泵的现状 及趋势 在国外，关于水源热泵的研究分属于两种热泵系统：一 种为地源热泵，一种为海水热泵。其中地源热泵真正意 义的商业应用也只有近十几年的历史，但发展相当迅 速。如美国，截止1985年全国共有14,000台地源热泵， 而1997年就安装了45，000台，到目前为止已安装了400，000台，而且每年以10％的速度稳步增长。1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19％，其中新建筑中占30％。美国地源热泵工业已经成立了由美国能源环境研究中心（Energy & Environmental Research Center）、美国地下水资源联合会（National Ground Water Association）、爱迪生电力研究所（Edison Electric Institute）及众多地源热泵制造设计销售公司以及政府机构和建筑商等146家成员组成的美国地源热泵协会，该协会在近年中将投入一亿美元从事开发、研究和
空气预热器技术说明
空气换热器 1、前言 冶金行业是国家能源消耗大户，同时也是环境污染的主要制造者之一。国家制订的可持续发展的长期目标，其重要保证条件就是降低冶金行业能耗，提高能源利用率，减少污染排放，实现和谐发展。 冶金行业要降低能耗，除了改善生产工艺和条件，另外的一个重要途径就是充分利用排放掉的能源，从而提高能源利用效率。利用排放掉能源的主要设备就是换热器。 管壳式换热器是一种常见的换热设备，已经有近百年的历史。目前已经已经有非常多的种类，广泛应用于各种行业。管壳式换热器的特点是：换热空间是管束以及管束外面的壳体与管束形成的空间。一种流体走管内，另外的流体走管与壳之间。两种流体通过管壁进行换热。管壳换热器的优点是应用广泛，可以耐高温高压，可以大型化，它的缺点是传热系数比较低，单位换热面积消耗的金属材料比较多。为了解决这个问题，人们采取了很多方法来改善管壳换热器的传热条件。 2、螺纹管 螺纹管是上世纪末出现的一种异形传热管，它通过对光滑钢管进行压力加工，使其发生螺纹状形变，表面形成螺纹凹槽而成。螺纹管同光滑管比有非常明显的性能增强： ①由于螺纹凹槽的形成，可以使管内气流形成旋流，增强了紊流 状态下的对流传热能力；
②螺纹凹槽使得管子表面变得粗糙，破坏了气流边界层，使得在 层流状态下气体对流传热有明显提高； ③螺纹凹槽可使管子传热表面积有所增加； ④螺纹管比光滑管的固有频率提高，降低了换热器的振动。 但是螺纹管的阻力比光滑管大，管子刚度也比光滑管小，这是螺纹管存在的缺点。 AA2机组空气预热器的换热元件就采用单程轧槽螺纹管。 3、换热器结构 换热器采用高温列管式，风箱为方形，烟气走管外行程，空气走管内行程。整个换热器嵌入烟气通道内，没有外壳。烟气经过换热管外换热后直接排放掉，为一个行程。空气经过四个管行程被烟气加热，管束用风箱和连接管连接，连接管高温端有膨胀节。空气流与烟气流呈逆差流的流动分布。 4、换热器参数 4.1烟气参数： 入口温度：850℃出口温度：393℃ 烟气量：9636m3/h2℃阻力损失：62Pa 烟气放出热量：1.4053106kcal/h 4.2空气参数： 入口温度：20℃出口温度：550℃
管壳式换热器简介及分类 概述 换热器是在具有不同温度的两种或两种以上流体之间传递热量的设备。在工业生产中，换热器的主要作用是使热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标，以满足过程工艺条件的需要。换热器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、航空以及其他许多工艺部门广泛使用的一种通用设备。在华工厂中，换热器的投资约占总投资的10%-20%；在炼油厂中该项投资约占总投资的35%-40%。 目前，在换热器中，应用最多的是管壳式换热器，他是工业过程热量传递中应用最为广泛的一种换热器。虽然管壳式换热器在结构紧凑型、传热强度和单位传热面的金属消耗量无法与板式或者是板翅式等紧凑换热器相比，但管壳式换热器适用的操作温度与压力范围较大，制造成本低，清洗方便，处理量大，工作可靠，长期以来人们已在其设计和加工方面积累了许多经验，建立了一整套程序，人么可以容易的查找到其他可靠设计及制造标准，而且方便的使用众多材料制造，设计成各种尺寸及形式，管壳式换热器往往成为人们的首选。 近年来，由于工艺要求、能源危机和环境保护等诸多因素，传热强化技术和换热器的现代研究、设计方法获得了飞速发展，设计人员已经开发出了多种新型换热器，以满足各行各业的需求。如为了适应加氢装置的高温高压工艺条件，螺纹锁紧环换热器、Ω密封环换热器、金属垫圈式换热器技术获得了快速发展，并在乙烯裂解、合成氨、聚合和天然气工业中大量应用，可达到承压35Mpa、承温700℃的工艺要求；为了回收石化、原子能、航天、化肥等领域使用燃气、合成气、烟气等所产生的大量余热，产生了各种结构和用途的废热锅炉，为了解决换热器日益大型化所带来的换热器尺度增大，震动破坏等问题，纵流壳程换热器得到飞速的发展和应用；纵流壳程换热器不仅提高了传热效果，也有效的克服了由于管束震动引起的换热器破坏现象。另外，各种新结构的换热器、高效重沸器、高效冷凝器、双壳程换热器等也大量涌现。 管壳式换热器按照不同形式的分类 工业换热器通常按以下诸方面来分类：结构、传热过程、传热面的紧凑程度、所用材料、
Ф5与Ф7换热器比较分析 背景： 近年来，由于国际铜价节节攀升且居高不下，如果降低空调器铜用量各大厂家也是八仙过海，比如铝制换热器，ACC管，小管径铜管替代原有较大管径的铜管等。随着环保节能的考虑，家用空调用冷媒逐渐由R22过渡到R410A，整机中R410A运行压力要比R22高出60%，因此系统性能受冷媒压力损失的影响较小，更适合于采用小管径铜管换热器。 空调换热器采用小管径铜管后，管内换热和压降特性会随之改变，根据换热器试验研究表明：在冷媒质量流量相同情况下，Ф5铜管管内制冷剂的摩擦压降比Ф7的大20-40%。因此在实际应用Ф5铜管时，需要针对Ф5铜管的换热和压降特性，对换热器型式进行优化调整，如翅片或流路，同时制冷剂充注量可以减少了10-20%，需要对系统的其他部件，如膨胀阀的开度进行调整，以求系统的性能接近甚至优于原有系统性能。 一、行业Ф5翅片方面的应用情况： 1）日本应用情况 小结： ◆换热器越来越细管径化，Φ5换热器在室内机上有4家公司使用。2家是跟其他管径的组 合构成的圆弧换热器。大金使用的更细的φ4。 ◆φ5以下的細管各公司几乎都是用在能力2.2～7.1kW的室内机上。这是因为室内机箱体 从小到大共都是通用的，φ5可以使用在家用空调上限7.1kW。 ◆作为日本冷暖变频室外机，各企业的设计中没有使用φ5换热器，一般是Φ7或φ7.94。
因为用φ5的话分流回路数多分流太复杂。φ7换热器在4.0kW机上都要分4路，φ5的就太复杂了。 ◆室内机的φ5换热器几种管径（φ5和φ6.35等）组合，可以简化分流并提高性能。2）韩国应用情况 3）国内应用情况 Ф5管技术在2005年以后引入国内，在2007年国内相应的产品设计和生产工艺已经成熟。经向冲床及模具厂家调研，近3年以来美的、格力在Ф5换热器设备方面投入较大，Ф5换热器的产能各达到100万件/月的大批量生产规模。 ◆美的2009年以前陆续购入5条Ф5换热器生产线，2009~2010年进口了10条日本日高 公司Ф5换热器生产线，已经在今年旺季实现规模效益。2011年还将预计投入5条。 ◆格力2010年前陆续购入10条Ф5换热器生产线以后，2011年已经向日本日高公司一次 性订购了12条Ф5换热器生产线（今年12月开始陆续交货），预计在2012年旺季可实现规模效益。格力Ф5换热器生产线有3台为国产设备，其余19台均为进口设备。 ◆行业内其他竞争对手格兰仕、志高等均有3条以上Ф5换热器生产线，以面向国际市场 的生产订单为主，产能预计各将达到12万件以上/月的生产规模。 4）海信科龙的情况 海信科龙到目前为止，Ф7和Ф5换热器有以下几种：
河南理工大学课程设计管壳式换热器设计 学院：机械与动力工程学院 专业：热能与动力工程专业 班级：11-02班 学号： 姓名： 指导老师： 小组成员：
目录 第一章设计任务书 (1) 第二章管壳式换热器简介 (2) 第三章设计方法及设计步骤 (4) 第四章工艺计算 (5) 物性参数的确定 (5) 核算换热器传热面积 (6) 传热量及平均温差 (6) 估算传热面积 (8) 第五章管壳式换热器结构计算 (10) 换热管计算及排布方式 (10) 壳体内径的估算 (12) 进出口连接管直径的计算 (13) 折流板 (13) 第六章换热系数的计算 (19) 管程换热系数 (19) 壳程换热系数 (19) 第七章需用传热面积 (22) 第八章流动阻力计算 (24) 管程阻力计算 (24) 壳程阻力计算 (25) 总结 (27)
第一章设计任务书 煤油冷却的管壳式换热器设计：设计用冷却水将煤油由140℃冷却冷却到40℃的管壳式换热器，其处理能力为10t/h，且允许压强降不大于100kPa。 设计任务及操作条件 1、设备形式：管壳式换热器 2、操作条件 （1）煤油：入口温度140℃，出口温度40℃ （2）冷却水介质：入口温度26℃，出口温度40℃
第二章管壳式换热器简介 管壳式换热器是在石油化工行业中应用最广泛的换热器。纵然各种板式换热器的竞争力不断上升，管壳式换热器依然在换热器市场中占主导地位。目前各国为提高这类换热器性能进行的研究主要是强化传热，提高对苛刻的工艺条件和各类腐蚀介质适应性材料的开发以及向着高温、高压、大型化方向发展所作的结构改进。 强化传热的主要途径有提高传热系数、扩大传热面积和增大传热温差等方式，其中提高传热系数是强化传热的重点，主要是通过强化管程传热和壳程传热两个方面得以实现。目前，管壳式换热器强化传热方法主要有：采用改变传热元件本身的表面形状及表面处理方法，以获得粗糙的表面和扩展表面；用添加内物的方法以增加流体本身的绕流；将传热管表面制成多孔状，使气泡核心的数量大幅度增加，从而提高总传热系数并增加其抗污垢能力；改变管束支撑形式以获得良好的流动分布，充分利用传热面积。 管壳式热交换器（又称列管式热交换器）是在一个圆筒形壳体内设置许多平行管子（称这些平行的管子为管束），让两种流体分别从管内空间（或称管程）和管外空间（或称壳程）流过进行热量交换。 在传热面比较大的管壳式热交换器中，管子根数很多，从而壳体直径比较大，以致它的壳程流通截面大。这是如果流体的容积流量比较小，使得流速很低，因而换热系数不高。为了提高流体的流速，可在管外空间装设与管束平行的纵向隔板或与管束垂直的折流板，使管外流体在壳体内曲折流动多次。因装置纵向隔板而使流体来回流动的次数，称为程数，所以装了纵向隔板，就使热交换器的管外空间成为多程。而当装设折流板时，则不论流体往复交错流动多少次，其管外空间仍以单程对待。 管壳式热交换器的主要优点是结构简单，造价较低，选材范围广，处理能力大，还能适应高温高压的要求。虽然它面临着各种新型热交换器的挑战，但由于它的高度可靠性和广泛的适应性，至今仍然居于优势地位。 由于管内外流体的温度不同，因之换热器的壳体与管束的温度也不同。如果两流体温度相差较大，换热器内将产生很大的热应力，导致管子弯曲、断裂或从管板上拉脱。因此，当管束与壳体温度差超过50℃时，需采取适当补偿措施，
一、技术参数： 热媒：高温蒸汽：T1=350℃， 冷凝水出口温度，T2=90℃。 循环水进出温度：t1=80℃， t2=90℃ 换热量：W=1200x100x10=1200x104Kcal/h， 热交换器形式采用卧式固定管板式换热器， 换热管采用不锈钢SUS304壳体采用碳钢Q345R。 二、设计选型： 根据GB151-1999《管壳式换热器》标准，及本厂技术样本进行设计计算： 热水进出温度：t1=80℃， t2=90℃ 热媒进出温度：T1=350℃，T2=90℃。 Δt1=T1-t2=260℃,Δt2=T2-t1=10℃ Δt1-Δt2 260-10 对数温差Δtm= = = 76.7℃ 根据热交换器换热面积： F=Cr·W/（ε·K·Δtm） 其中: Cr: 耗热量系数取(1.1～1.2)，取Cr=1.15 W:供热量,W=1200×104 Kcal/h ε:污垢系数，ε=0.8 K:传热系数,取800Kcal/ M2．℃·h Δtm:对数温差, Δtm=76.7℃ 则： F= Cr·W/（ε·K·Δtm）
=281m2 根据本厂样本选取型号为： BEM900-290-6000/25X2-1.0/1.0 卧式固定管板式换热器，材质:除换热管为304外，其余全部为碳钢。 浙江杭特容器有限公司 2014年4月22日
一、技术参数： 热媒：高温蒸汽：T1=350℃， 冷凝水出口温度，T2=170℃。 循环水进出温度：t1=80℃， t2=90℃ 换热量：W=1200x100x10=1200x104Kcal/h， 热交换器形式采用卧式固定管板式换热器， 换热管采用不锈钢SUS304壳体采用碳钢Q345R。 二、设计选型： 根据GB151-1999《管壳式换热器》标准，及本厂技术样本进行设计计算： 热水进出温度：t1=80℃， t2=90℃ 热媒进出温度：T1=350℃，T2=170℃。 Δt1=T1-t2=260℃,Δt2=T2-t1=90℃ Δt1-Δt2 260-90 对数温差Δtm= = = 160℃ 根据热交换器换热面积： F=Cr·W/（ε·K·Δtm） 其中: Cr: 耗热量系数取(1.1～1.2)，取Cr=1.15 W:供热量,W=1200×104 Kcal/h ε:污垢系数，ε=0.8 K:传热系数,取800Kcal/ M2．℃·h Δtm:对数温差, Δtm=160℃ 则： F= Cr·W/（ε·K·Δtm）
螺旋螺纹管换热器的应用 工艺装备室陈金辉 【摘要】 中国原料药发展迅速，已经成为世界制药原料药第一大生产和出口国。我国现有医药企业6700多家，通过GMP的医药生产企业4000多家。在日益成熟的市场竞争中，先进的技术就显得尤为重要。而提高原料药生产车间溶媒回收率是各企业增强企业竞争力最直接有效的体现。本文介绍的螺旋螺纹管换热器，采用全不锈钢材质及先进的换热技术，在原料药行业的应用，大大的提高了溶媒回收率，提高了生产效率，有效地增强了企业的竞争力。 【关键词】：节能、换热器、原料药 众所周知换热器已经广泛的应用于各行各业，它是决定企业能耗水平的主 导性因素之一，也是行业节能挖潜的关键设备。 传热现象是由温度差引起的能量转移，即以温度差为动力而产生的能量由高 温向低温进行传递的过程。螺旋螺纹管换热器是管壳式换热器之一。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。本文将通过国内各行业的应用实例，来展现螺旋螺纹管换热器在节 能减排中起到的重要作用。 一.设计依据： 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。 二.独特设计及机理： 传热系数是传热设备的一个重要技术指标，强化换热表面对流传热是提高传热系数的有效措施。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
目录 一、管壳式换热器概述 (2) 二、换热管与管板的连接方式及特点 (2) 2.1、焊接 (2) 2.2、胀接 (3) 2.3、胀接加焊接 (3) 2.3.1、先胀后焊 (3) 2.3.2、先焊后胀 (4) 2.4、胶接加胀接 (4) 三、管壳式换热器的主要形式与结构 (4) 3.1、固定管板式换热器 (4) 3.2、浮头式换热器 (5) 四、换热器的主要强度计算（管板） (6) 五.换热器的主要强度计算（圆平板） (8) 5.1、基于圆平板的强度计算 (8) 5.2、基于安置在弹性基础上的圆平板的强度计算 (9) 六．心得体会 (10)
一、管壳式换热器概述 管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；正方形排列则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。管壳式换热器具有可靠性高、适应性广等优点，在各工业领域中得到最为广泛的应用。近年来，尽管受到了其他新型换热器的挑战，但反过来也促进了其自身的发展。在换热器向高参数、大型化发展的今天，管壳式换热器仍占主导地位。 二、换热管与管板的连接方式及特点 2.1、焊接 换热管与管板采用焊接连接时，由于对管板加工要求较低，制造工艺简单，有较好的密封性，并且焊接、外观检查、维修都很方便，是目前管壳式换热器中换热管与管板连接应用最为广泛的一种连接方法。在采用焊接连接时，有保证焊接接头密封性及抗拉脱强度的强度焊和仅保证换热管和管板连接密封性的密封焊。对于强度焊其使用性能有所限制，仅适用于振动较小和无间隙腐蚀的场合。采用焊接连接时，换热管间距离不能太近，否则受热影响，焊缝质量不易得到保证，同时管端应留有一定的距离，以利于减少相互之间的焊接应力。换热管伸出管板的长度要满足规定的要求，以保证其有效的承载能力。在焊接方法上，根据换热管和管板的材质可以采用焊条电弧焊、#$%焊、&’(焊等方法进行焊接。对于换热管与管板间连接要求高的换热器，如设计压力大、设计温度高、温度变化大，以及承受交变载荷的换热器、薄管板换热器等宜采用#$%焊。常规的焊接连接方法，由于管子与管板孔之间存在间隙，易产生间隙腐蚀和过热，并且焊接接头处产生的热应力也可能造成应力腐蚀和破坏，这些都会使换热器失效。目前在国内核工业、电力工业等行业使用的换热器中，换热管与管板的连接已开始使
换热器选型详解 各种类型的换热器作为工艺过程必不可少的设备，如何根据不同的工艺生产流程和生产规模，设计出投资省、能耗低、传热效率高、维修方便的换热器是一项非常重要的工作。 换热器分类 按工艺功能分类 冷却器、加热器、再沸器、冷凝器、蒸发器、过热器、废热锅炉等。按传热方式和结构分类 间壁传递热量式和直接接触传递热量式，其中间壁传热式又分为管壳式、板式、管式、液膜式等其他形式的换热器。 从工艺功能选择换热器 冷却器 间壁式冷却器 ☆当传热量大时，可以选择传热面积和传热系数较大的板式换热器比较经济，但是板式换热器的使用温度一般不大于150℃，压降较大。 ☆对于压降和温度压力较高的情况，选用管壳式换热器较为合理。 ☆板翅式换热器由于翅片的作用，适用于气体物料的冷却，其使用温度一般也小于150℃。
☆空冷器适用于高温高压的工艺条件，其热物流出口温度要求比设计温度高15~20℃。 直接接触式冷却器 ☆适用于需要急速降低工艺物料的温度、伴随有吸收或除尘的工艺物料的冷却、大量热水的冷却和大量水蒸气的冷凝冷却等工况。 加热器 高温情况:当温度要求高达500℃以上时可选用蓄热式或直接火电加热等方式。 中温情况:对于150~300℃工况一般采用有机载热体作为加热介质。分为液相和气相两种。 低温情况:当温度小于150℃时首先考虑选用管壳式换热器，只有工艺物料的特性或者工艺条件特殊时，才考虑其他形式，例如热敏性物料加热多采用降膜式或波纹板式换热器。 再沸器 图1 四种再沸器类型
多采用管壳式换热器，分为强制循环式、热虹吸式和釜式再沸器三种。其设计温差一般选用20~50℃，单程蒸发率一般为10%~30%。
双螺纹管换热器结构特点 ——换热设备推广中心 双螺纹管是一种强化传热元件，它可代替光管组装成各种规格的管壳式换热器系列产品，也可组装各种规格的冷凝器、冷却器、卧式重沸器，是一种节能产品；提高总传热系数50～70%；抗腐蚀能力高于光管换热器，可延长操作周期和使用寿命；管内外给热系数相差2倍时为理想使用场合。螺纹管材质：10#、不锈钢、碳钢渗铝、08Cr2AlMo、铜。 双螺纹管换热器是由芯体和壳体两部分组成，芯体是由换热管组成，壳体是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度角，使换热器全部参与换热，无死区。 产品特点： 1、体积小，重量轻，便于安装传统的换热器体积庞大，螺旋螺纹管换热器的螺旋缠绕方式，在满足相同热负荷的工况时，螺旋螺纹管换热器体积又只有传统管壳式换热器的1/10左右，占地面积小，节省空间；同时也因为体积小、重量轻，更加便于安装、拆卸。 2、结垢少，维护方便换热器结垢会直接降低换热效果，达不到工艺要求，影响生产效率，增加维护费用，因此尽量降低结构倾向是螺旋螺纹管式换热器设计重要因素。 3、耐温、耐压，寿命长 双螺纹管换热器的换热管束和壳体采用不锈钢材质，具有统一的膨胀系数，不会由于压力和温度变化而引起换热器的变形。换热器无需加装减温、减压装置，最高耐温400℃，耐压1.6MPa。 4、高效节能
双螺纹管换热器因其独特的设计，显著地提高换热能力，尤其在有相变的换热工况时，较传统换热器更有显著优势。在汽水交换如蒸汽加热水的工况下，常规的管壳式换热器换热系数k值一般最高为6000W/（m·2℃），SECESPOL螺旋螺纹管换热器其换热系数k值可高达14000W/（m·2℃）。 双螺纹管换热器是用于不同温度介质的热交换设备，应用十分广泛，其性能的每一份提高都会带来极大的经济效益，在世界科技工作者的共同努力下，热传导技术近40年来迅速发展，取得了令人鼓舞的成就。与此同时，也发现一些长期未能解决，制约设备传导性能的弱点，其中最突出的是换热器传热面积垢和达不到最佳传热状态。 双螺纹管是根据用户不同的循环水量，设计换热管螺旋线的螺距及螺纹的深度，扎制而成的螺旋换热管件。利用流体在特制螺旋槽管内以一定流速旋转流动，达到湍流状态，管壁附近的流速增加，横向冲刷管壁，使水垢附着不到管壁上；其二是该换热管是用特殊工艺制作的换热元件，本身带有热胀冷缩的能力，收缩和膨胀能起到自洁的作用；其三是该换热管在正常运行时，由于在特制的螺旋管通过。会产生固定范围高频颤动，使介质中的杂质处于悬浮状态，这也是使管壁不会积垢的重要因素。
一、弹性螺旋螺纹管换热器与容积式换热器在热水应用领域的比较: （一）弹性螺旋螺纹管换热器热效率高，更加节省能量： 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）弹性螺旋螺纹管换热器为全不锈钢焊接，耐高温高压： 由于弹性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。 而普通容积式换热器一般壳采用碳钢，管为紫铜管。由于材质不一样所以膨胀系数不同，随着热胀冷缩易在焊口处裂管。再加上大都采用浮动盘管式，盘管不断振动，更易断管。为后期检修造成很大麻烦。另外容积式换热器承压较低，高压力需加装减温减压装置，不仅使初投资费用增加，同时减温减压装置会对蒸汽热能造成浪费。 （三）弹性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。 普通容积式换热器体积庞大，一般为弹性螺旋螺纹管换热器的10倍，占地面积较大；安装复杂，需要预制基础，安装费用较高。 （四）弹性螺旋螺纹管换热器使用寿命长： 弹性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，螺旋螺纹管换热器的设计寿命可达40年,正常使用条件下，换热器3年内出现质量问题免费维修或更换（认为因数除外）。 而一般容积式换热器只能使用5年左右。 （五）弹性螺旋螺纹管换热器结垢倾向低，维护费用低 弹性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。另外为保证系统稳定运行，我公司特配一不锈钢热力平衡器，可保证水温稳定。即便是长期使用后出现结垢现象，我们只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。 反观容积式换热器需定期检查，每年至少进行一次外观检查，每三年至少进行一次内外部检查，维修工作量大，维护费用高。特别是当换热管出现断管及裂管情况，需要将换热管抽出检修，这就必须提供大的检修空间以便将管拿出。对检修造成极大不便。 （六）弹性螺旋螺纹管换热器可根据实际使用情况调节水温，而容积式换热器的终端水温不能高于限定值，否则会加速结垢，增加维修工作量。 （七）弹性螺旋螺纹管换热器节能环保： 弹性螺旋螺纹管换热器热媒走管程，冷媒走壳程，冷包热的流动可保持换热器本身干燥，不会影响周围空气环境。再加上换热器及热力平衡器均采用不锈钢材质卫生等级高，可定期进行高温杀菌。 容积式换热器因其既是换热器又是贮水罐，其温暖潮湿的环境给微生物的繁殖创造了条件，极易产生大量细菌，能导致感染和炎症反应，造成室内二次污染，威胁人的健康。 二、弹性螺旋螺纹管换热器与板式换热器的比较
管壳式换热器设计毕业设计简介
管壳式换热器设计（0.6MPa，250℃） 过程装备与控制工程### ** 指导老师 ***** 摘要 列管式换热器在化工、石油等行业中广泛应用。本设计是关于固定管板式换热器的设计，主要进行了换热器的工艺计算、换热器的结构和强度设计。 设计前半部分是工艺计算：主要有设计条件估算换热面积，从而进行选型、校核传热系数，计算出实际换热面积，最后压力降和壁温的计算。设计后半部分是关于结构和强度的设计：主要是根据已经选定的换热器形式进行设备内个零件部件的设计，包括：材料选择、具体尺寸确定、具体位置确定、管板厚度计算、开孔补强、计算拉脱力、震动计算等等。最后设计结果通过8张图纸表现出来。 关键词：管壳式换热器固定管板式换热器管板设计计算 Abstract Tube type heat exchanger is widely used in chemical industy petrochemical industy and so on.This design work is Tublar heat exchanger design calculation ,which include technology calculate of heat exchange ,the struclure and intensity of heat exchanger. The first part of design is the technology calculation process .Mainly ,the process of technology calculate is according to the given conditions to extimate the heat exchanger area,and then,select a suitable heat transfer area.The secondhalf of the design is about the structure and intensity of the degign,This part is just on the select type of heat exanger to design the heat ehchanger is components and part. T his part design mainly include,the choice of materials identify specifics size.identify specific location ,the thickeness calculate of tube sheet,the thickness .In the end,the finalresults through 8maps to display. Key word:shell-Tube heat ehchanger Tubular heat exchangers tube-sheet design calculation 一、前言 在化工和石油化工厂中，传热既是最重要也是应用最多的过程。在换热器中，应用最多的是管壳式（列管式）换热器，它是工业过程热量传递中应用最广泛的一种换热器。虽然列管式换热器在结构紧凑型、传热强度和单位传热面积的金属消耗量方面无法与板式或板翅式等紧凑式换热器相比，但列管式换热器适用的操作温度与压力范围较大，制造
6.3.8 管壳式换热器的型号表示方法 (t t s s P N LN XXXDN A I II P d N ----------------或） ---- -- ---- --- ----- ------ ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 1． 1〉第一个字母代表前端管箱形式 2〉第二个字母代表壳体形式 3〉第三个字母代表后端结构形式 2． 公称直径（mm ） 对于釜式重沸器用分数表示，分子为管箱内直径，分母为圆筒内直径 3． 管/壳程设计压力，MPa 。压力相等时只写P t 4． 公称换热面积 ㎡ 5． 当采用Al,Cu,Ti 换热管时，应在LN/d 后面加材料琼等号，如LN/D Cu LN --公称长度 ，m d --换热管外经 mm 6． 管/壳程数。单壳程时 只写N t 7． I----I 级（换热器）管束 采用较高级冷拔换热管，适用于无相变传热和易产生振动场合 II---II 级（换热器）管束 采用普通级冷拔换热管，适用于受沸、冷凝传热和无振动一般场合 例如： （1） 浮头式换热器：S---钩圈式浮头 6500 1.65442.5AES I ------------ 平盖管箱，公称直径500㎜，管壳程设计压力均为1.6MPa ，公称换热面积254mm ,较高 级冷拔换热器外经25mm,管长6m,4管程但壳程的I 级浮头式换热器 （2） 固定管板式换热器： 2.5970020041.625BEM I ------------ 封头管箱，公称直径700mm,管程设计压力2.5MPa ，壳程设计压力1.6MPa,，公称换热面积2200m , 较高级冷拔换热管外经25mm,管长9mm,4管程，但壳程的固定管板式换热器，M--与B 相似的固定管板（封头）结构。
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
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螺旋绕管式换热器
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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
2 3
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