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
螺旋螺纹管换热器热媒走管程，冷媒走壳程，换热器壳体无需保温
换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。化工生产中，
换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用甚为广泛。由于生产规模、物料的性质、
传热的要求等各不相同，故换热器的类型也是多种多样。根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可
分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。
直接接触式（混合式）
在这类换热器中，冷热两种流体通过直接混合进行热量交换。在工艺上允许两种流体相互混合的情况
下，这是比较方便和有效的，且其结构比较简单。直接接触式换热器常用于气体的冷却或水蒸汽的冷凝。
蓄热式换热器又称为蓄热器，它主要由热容量较大的蓄热室构成，室中可填耐火砖或金属带等作为填料。当冷、热两种流体交替地通过同一蓄热室时，即可通过填料将得自热流体的热量，传递给冷流体，达到换热的目的。这类换热器的结构简单，且可耐高温，常用于气体的余热及其冷量的利用。其缺点是设备体积较大，而且两种流体交替时难免有一定程度的混合。
间壁式换热器的特点是在冷热两种流体之间用一金属壁（或石墨等导热性好的非金属）隔开，以使两种流体在不相混合的情况下进行热量交换。由于在三类换热器中，间壁式换热器应用最多，因此下面重点讨论间壁式换热器。
（1）夹套式换热器结构：夹套装在容器外部，在夹套和容器壁之间形成密闭空间，成为一种流体的通道。优点：结构简单，加工方便。缺点：传热面积A小，传热效率低。用途：广泛用于反应器的加热和冷却。为了提高传热效果，可在釜内加搅拌器或蛇管和外循环。（2）沉浸式蛇管换热器结构：蛇管一般由金属管子弯绕而制成，适应容器所需要的形状，沉浸在容器内，冷热流体在管内外进行换热。优点：结构简单，便于防腐，能承受高压。缺点：传热面积不大，蛇管外对流传热系数小，为了强化传热，容器内加搅拌。3）喷淋式换热器结构：冷却水从最上面的管子的喷淋装置中淋下来，沿管表面流下来，被冷却的流体从最上面的管子流入，从最下面的管子流出，与外面的冷却水进行换热。在下流过程中，冷却水可收集再进行重新分配。优点：结构简单、造价便宜，能耐高压，便于检修、清洗，传热效果好。缺点：冷却水喷淋不易均匀而影响传热效果，只能安装在室外。用途：用于冷却或冷凝管内液体。（4）套管式换热器结构：由不同直径组成的同心套管，可根据换热要求，将几段套管用U形管连接，目的增加传热面积；冷热流体可以逆流或并流。优点：结构简单，加工方便，能耐高压，传热系数较大，能保持完全逆流使平均对数温差最大，可增减管段数量应用方便。缺点：结构不紧凑，金属消耗量大，接头多而易漏，占地较大。用途：广泛用于超高压生产过程，可用于流量不大，所需传热面积不多的场合。（5）列管式换热器（管壳式换热器）列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用。主要由壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。
优点：单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，大型装置中普遍采用。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一
定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加。
螺旋板式换热器结构及性能 1、本设备由两张卷制而成，形成了两个均匀的螺旋通道，两种传热介质可进行全逆流流动，大大增强了换热效果，即使两种小温差介质，也能达到理想的换热效果。 2、在壳体上的接管采用切向结构，局部阻力小，由于螺旋通道的曲率是均匀的，液体在设备内流动没有大的转向，总的阻力小，因而可提高设计流速使之具备较高的传热能力。 3、I型不可拆式螺旋板式换热器螺旋通道的端面采用焊接密封，因而具有较高的密封性。 4、II型可拆式螺旋板换热器结构原理与不可拆式换热器基本相同，但其中一个通道可拆开清洗，特别适用有粘性、有沉淀液体的热交换。 5、III型可拆式螺旋板换热器结构原理与不可拆式换热器基本相同，但其两个通道可拆开清洗，适用范围较广。 6、单台设备不能满足使用要求时，可以多台组合使用，但组合时必须符合下列规定：并联组合、串联组合、设备和通道间距相同。混合组合：一个通道并联，一个通道串联。 螺旋板式换热器的基本参数： 1.螺旋板式换热器的公称压力PN规定为0.6，1，1.6、 2.5Mpa（即原6、10、16、25kg/cm）（系指单通道的最大工作压力）试验压力为工作压力的1.25倍。 2.螺旋板式换热器与介质接触部分的材质，碳素钢为Q235A、Q235B、不锈钢酸港为SUS321、SUS304、3161。其它材质可根据用户要求选定。 3.允许工作温度：碳素钢的t=0-+350℃。不锈钢酸钢的t=-40-500℃。升温降压范围按压力容器的有关规定，选用本设备时，应通过恰当的工艺计算，使设备通道内的流体达到湍流状态。（一般液体流速1m/Sec气体流速10m/Sec）.设备可卧放或立放，但用于蒸气冷凝时只能立放；用于烧碱行业必须进行整体热处理，以消除应力。 螺旋板式换热器防堵塞原理 螺旋板式换热器与一般列管式换热器相比是不容易堵塞的，尤其是泥沙、小贝壳等悬浮颗粒杂质不易在螺旋通道内沉积，主要体现在： 1.因为它是单通道杂质在通道内的沉积一形成周转的流还就会提高至把它冲掉； 2.因为螺旋通道内没有死角，杂质容易被冲出。 螺旋板换热器的分类 螺旋板换热器分为可拆分螺旋板换热器和不可拆分螺旋板换热器。不可拆式螺旋板换热器的结构比较简单，螺旋通道的两端全部焊死。可拆式螺旋板换热器.除螺旋通道两端的密封结构以外，其他与不可拆式完全相同。为达到机械清洗的目的，可拆式螺旋通道，一端敞开，用平板盖和垫片密封，以防止流体漏到大气中或同一通道内的流体短路。为了提高螺旋板的承压能力，在板与板之间用定距柱支撑。筒体上的流体进出口有法向接管和切向接管两种。中国普遍使用切向接管,它的流体阻力小,杂质容易被冲出。使用回转支座比较方便，可使换热器立放或卧放。换热的A、B流体分别流过螺旋板的两侧，其中的一种流体沿螺旋通道由外向内，至中心出口流出；而另一种流体则沿螺旋通道由中心进口，由内向外流出。两种流体呈纯逆流方式流动。螺旋板换热器最大结构尺寸为：板宽1800毫米，外径1700毫米，传热面积250米，板与板之间的距离20毫米。允许最高操作压力可达 2.5兆帕。工作温度由选用的材料而定，材料大多用碳钢、不锈钢、铝、铜和钛。
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
一、铜盘管换热器相关计算 条件：600kg 水 6小时升温30℃单位时间内换热器的放热量为q q=GC ΔT=600**10^3*30/(6*3600)= 3500 w 盘管内流速1m/s ，管内径为0.007m ，0.01m ， 定性温度40℃ 定性温度50℃ 管径0.014m Re Re 管径0.20m Re Re 湍流范围：Re=10^4~*10^5 物性参数： 40℃饱和水参数。 黏度—*10^-6 运动黏度— *10^-6 普朗特数— 导热系数—*10^2 w/(m. ℃) 求解过程： 盘管内平均水温40℃为定性温度时 换热铜管的外径，分别取d1=0.014m d2=0.02m 努谢尔特准则为 0.4 f 8.0f f Pr 023Re .0*2.1Nu =＝** （d1） 0.4 f 8.0f f Pr 023Re .0*2.1Nu =＝** （d2） 管内对流换热系数为 l Nu h f f i λ?= =*= （d1） l Nu h f f i λ?= =*= （d2） 管外对流换热系数 格拉晓夫数准则为（Δt=10） 23/υβtd g Gr ?==**10^-4*10*.0163/*10^-6)2= （d1） 23/υβtd g Gr ?==**10^-4*10*.0223/*10^-6)2=（d2） 其中g= N/kg β为水的膨胀系数为386*10^-6 1/K
自然对流换热均为层流换热（层流范围：Gr=10^4~*10^8） 25 .023w w Pr t g l 525.0Nu ???? ????=να=*= （d1） 25 .023w w Pr t g l 525.0Nu ? ?? ? ????=να=*= （d2） 其中Pr 普朗特数为 对流换热系数为 d Nu m λ α= =*= （d1） d Nu m λ α= =*= （d2） 其中λ为(m. ℃) .传热系数U λ δ++=o i h 1h 1U 1=1/+1/+1/393= U= （d1） λ δ++=o i h 1h 1U 1=1/+1/+1/393= U= （d2） h i －螺旋换热器内表面传热系数 J/㎡·s·℃ h o －螺旋换热器外表面传热系数 J/㎡·s·℃ δ－螺旋换热器管壁厚 m δ=1m λ－管材的导热系数 J/m·s·℃ λ=393W/m ℃ k o －分别为管外垢层热阻的倒数（当无垢层热阻时k o 为1） J/㎡·s·℃ 自来水 k o =㎡℃/W 换热器铜管长度 d q l απ70==3500/10/= （d1） A= d q l απ70= =3500/10/= （d2） A= 二、集热面积的相关计算（间接系统）
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℃
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：
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
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
条件：600kg 水 6小时升温30℃单位时间内换热器的放热量为q q=GC ΔT=600**10^3*30/(6*3600)= 3500 w 盘管内流速1m/s ，管内径为0.007m ，0.01m ， 盘管内水换热情况： 定性温度40℃ 定性温度50℃ 管径0.014m Re Re 管径0.20m Re Re 物性参数： 40℃饱和水参数。 黏度—*10^-6 运动黏度— *10^-6 普朗特数— 导热系数—*10^2 w/(m. ℃) 求解过程： 盘管内平均水温40℃为定性温度时 换热铜管的外径，分别取d1=0.014m d2=0.02m 努谢尔特准则为 0.4 f 8.0f f Pr 023Re .0*2.1Nu =＝** （d1） 0.4 f 8.0f f Pr 023Re .0*2.1Nu =＝** （d2） 管内对流换热系数为 l Nu h f f i λ?= =*= （d1） l Nu h f f i λ?= =*= （d2） 管外对流换热系数 格拉晓夫数准则为（Δt=10） 23/υβtd g Gr ?==**10^-4*10*.0163/*10^-6)2= （d1） 23/υβtd g Gr ?==**10^-4*10*.0223/*10^-6)2=（d2） 其中g= N/kg β为水的膨胀系数为386*10^-6 1/K 自然对流换热均为层流换热（层流范围：Gr=10^4~*10^8） 25 .023 w w Pr t g l 525.0Nu ? ?? ? ????=να=*= （d1）
25 .023w w Pr t g l 525.0Nu ??? ? ????=να=*= （d2） 其中Pr 普朗特数为 对流换热系数为 d Nu m λ α= =*= （d1） d Nu m λ α= =*= （d2） 其中λ为(m. ℃) .传热系数U λ δ++=o i h 1h 1U 1=1/+1/+1/393= U= （d1） λ δ++=o i h 1h 1U 1=1/+1/+1/393= U= （d2） h i －螺旋换热器内表面传热系数 J/㎡·s ·℃ h o －螺旋换热器外表面传热系数 J/㎡·s ·℃ δ－螺旋换热器管壁厚 m δ=1m λ－管材的导热系数 J/m ·s ·℃ λ=393W/m ℃ k o －分别为管外垢层热阻的倒数（当无垢层热阻时k o 为1） J/㎡·s ·℃ 自来水 k o =㎡℃/W 换热器铜管长度 d q l απ70==3500/10/= （d1） A= d q l απ70= =3500/10/= （d2） A= 二、集热面积的相关计算（间接系统） 条件：加热600kg 水，初始水温10℃，集热平面太阳辐照量17MJ/㎡以上，温升30℃，
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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
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
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
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
螺纹管缠绕式换热器与板式换热器板式的对比 结构比较 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。 板换的一个优点就是金属耗材较低，结构 紧凑 螺旋螺纹管换热器最小的热交换管径到8mm，还有10mm，12mm。相对来说，管道流畅，不易堵塞。 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。 性能比较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/㎡·℃ 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。 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。 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），非常适合有相变的场合。由于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，使其不易结垢和堵塞。 后期维护比较板换由于流道较窄，易堵塞，易结垢，维 护较为繁琐。 板换遇到堵塞和结垢严重的情况下，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。 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。 安装使用比较 板换的一个优点就是占地面积小，安装方便。 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。 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。 螺旋螺纹管换热器的设计寿命长达40年，在正常条件下使用一般都在15年以上。
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
、铜盘管换热器相关计算 条件：600kg水6小时升温30 C 单位时间内换热器的放热量为q q=GC △ T=600*4.2*10A3*30/(6*3600)= 3500 w 盘管内流速1m/s，管内径为 0.007m, 0.01m , 盘管内水换热情况： 湍流范围：Re=10A4~1.2*10A5 物性参数： 40 C饱和水参数。 黏度一653.3*10A-6 运动黏度一0.659 *10八-6 普朗特数一4.31 导热系数—63.5*1QA2 w/(m. C) 求解过程： 盘管内平均水温 40 C为定性温度时 换热铜管的外径，分别取 d1=0.014m d2=0.02m 努谢尔特准则为 NU f ^1.2* 0.023Re f0.8Pr f0.4 = 1.2*0.023*21244.31 0.84.310.4=143.4 (d1) NU f ^1.2* 0.023Re f0.8Pr f0.4 = 1.2*0.023*30349.01 0.84.310.4=190.7 (d2) 管内对流换热系数为 , Nu f% h j f__L=143.4*0.635/0.014=6503.39 (d1) l u Nu f 如 h j f--- =190.7*0.635/0.02=6055.63 (d2) 管外对流换热系数 格拉晓夫数准则为(A t=10) Gr n g：：td3/ 2 =9.8*3.86*10A-4*10*.016 3/(0.659*10A-6) 2=356781.6 (d1) Gr ：td3/ 2 =9.8*3.86*10A-4*10*.022 其中 g=9.8 N/kg :为水的膨胀系数为 386*10A-6 1/K 3 2 /(0.659*10A-6) =927492.9 (d2)
3 2 /(0.659*10A-6) =927492.9 (d2) 一、铜盘管换热器相关计算 条件：600kg 水6小时升温30 C 单位时间内换热器的放热量为 q q=GC △ T=600*4.2*10A 3*30/(6*3600)= 3500 w 盘管内流速1m/s ，管内径为 0.007m, 0.01m , 盘管内水换热情况： 湍流范围：Re=10A4~1.2*10A5 物性参数： 40 C 饱和水参数。 黏度一653.3*10A-6 运动黏度一0.659 *10八-6 普朗特数一4.31 导热系数 —63.5*1QA2 w/(m. C ) 求解过程： 盘管内平均水温 40 C 为定性温度时 换热铜管的外径，分别取 d1=0.014m d2=0.02m 努谢尔特准则为 NU f ^1.2* 0.023Re f 0.8Pr f 0.4 = 1.2*0.023*21244.31 0.84.310.4 =143.4 (d1) NU f ^1.2* 0.023Re f 0.8Pr f 0.4 = 1.2*0.023*30349.01 0.84.310.4=190.7 (d2)管内对流换热系数 为 , Nu f 込 h j fL =143.4*0.635/0.014=6503.39 (d1) u Nu f 如 h j f --- =190.7*0.635/0.02=6055.63 (d2) 管外对流换热系数 格拉晓夫数准则为(A t=10) Gr n g ：：td 3/ 2 =9.8*3.86*10A-4*10*.016 3/(0.659*10A-6) 2=356781.6 (d1) Gr ：td 3 / 2 =9.8*3.86*10A-4*10*.022 其中 g=9.8 N/kg :为水的膨胀系数为 386*10A-6 1/K