缠绕管式换热器的特点与发展

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。

济宁宁鲁工程技术有限公司螺旋缠绕管式换热器研发背景:换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。

由于常规的管壳式换热器的换热管设计都是采用直管或者是U型管。

所以困扰着设计工程师的一个问题是，采用什么样的方法可以让换热管变长，单位体积的换热面积加大，逆流换热而导致热传导由于结构的原因从根本上维持在一个理想的状态，同时换热设备本身体积要缩小，安全性能要更强。

为此宁鲁工程螺旋式换热管束缠绕技术的研发成功并日趋完善从根本上解决了这个问题，公司利用这一技术成功研发了螺旋缠绕管式换热器。

产品特点:1.结构特点:(1)任意一层相邻两换热管之间的净距相同。

(2)任意相邻两层换热管之间的净距相同(3)每一层换热管的根数由内层至外层的顺序递增，关键在于递增的结果应保证任意一层上、任意两相邻换热管之间的间距相同。

(4)同一层上的螺旋状换热管的螺旋角应相同。

(5)任意相邻两层螺旋换热管的螺旋角应互为相反数。

2.换热特点:(1)由于介质在螺旋流动的过程中将产生二次环流，故壳内及换热管内喘流度高，流束内外部热交换充分，所以热交换能力强。

(2)由于相邻两层螺旋管的螺旋角为相反数，故可以大大的增强壳体内相邻两流层的喘流度，增强热交换能力。

(3)由于换热管是螺旋状缠绕的，因此换热管的长度将远远大于换热器的长度，所以极大地增大了换热面积。

(4)因为螺旋管道的长度远远大于换热器的长度，故在介质流速为定值的情况下，将大大的延长换热的时间，从而达到提高换热效率的目的。

(5)根据缠绕管式换热器的布局特点不难发现壳体内任一空隙位置的换热环境均相同（壳体内任一空隙位置的大小相同），故可以在已知的情况下进行多股流的热交换。

产品优势:螺旋缠绕管式换热器具有换热效率高、能耗少、运行费用省、结垢倾向低、占用空间小，喘流度高，换热效率高，结构紧凑、空间利用效率高，无换热死区等诸多性能优势。

螺旋缠绕管式换热器换热能力是传统换热器的4-8倍，换热系数最高可达15000W/㎡℃，同等换热量、相同的工况下，体积约为传统换热器的1/10，可为您节省宝贵的土地、空间资源。

缠绕管式换热器在汽、柴油加氢精制装置的应用肖音发布时间：2023-06-29T10:15:09.136Z 来源：《工程建设标准化》2023年8期作者：肖音[导读] 缠绕管式换热器作为一种新型换热器，具有结构紧凑、换热效率高、占地面积小、抗结垢性强和免维修等特点，这类高效节能型换热器已广泛应用于石油化工等领域。

本文主要对缠绕管式换热器在汽、柴油加氢精制装置中的使用情况做以简单介绍，同时也对设备更新前后的使用情况加以对比。

中国石油锦西石化分公司辽宁省葫芦岛市 125001摘要：缠绕管式换热器作为一种新型换热器，具有结构紧凑、换热效率高、占地面积小、抗结垢性强和免维修等特点，这类高效节能型换热器已广泛应用于石油化工等领域。

本文主要对缠绕管式换热器在汽、柴油加氢精制装置中的使用情况做以简单介绍，同时也对设备更新前后的使用情况加以对比。

关键词：缠绕管式换热器；汽、柴油加氢精制装置；设备检修；效益汽、柴油加氢精制装置-柴油国V标准质量升级改造由于装置流程的优化与改造，高压换热器由改造之前的14台缩减至3台，并采用了高效的新型缠绕管式换热器，这类换热器凭借其换热效率高、抗结垢性强、免维修等优点，现已广泛应用于石油化工等领域。

1 高压换热器流程和设备技术升级方面1.1 高压换热器的简要流程自加氢反应器（R-2）流出的反应产物依次经热混氢油-反应产物换热器（E-1）、生成油-反应产物换热器（E-2）、冷混氢油-反应产物换热器（E-3）分别于热混氢原料油、生成油、冷混氢原料油换热，再经反应产物空冷器（Ec-1）冷却至50℃后进入高压分离器（D-1）。

为防止反应产物在冷却过程中析出铵盐，堵塞管道和设备，在E-3前、后分别设置注水点，采用连续注水方式，经高压注水泵P-5分别将除盐水注入至E-3和Ec-1上游管道。

高压换热器简要流程见下图。

图1 高压换热器的简要流程1.2 设备技术升级方面本次装置升级改造新建的3台缠绕管式换热器从管束材质（S32168、ALLOY825）到壳体材质（12Cr2Mo1R+堆焊、Q345R、15CrMoR）、管程壳程工作温度及最高允许工作压力等方面都做了技术升级，管程与壳程的测量介质也从热混氢油、中间反应产物到生成油及冷混氢油均与之前发生了一些变化。

缠绕管式换热器的特点与发展周松锐;曹蕾;王锦生【摘要】缠绕管式换热器是一种结构紧凑的高效换热设备,具有管束补偿性好、管内的操作压力高、可同时实现多股流的热交换等优点,广泛应用于煤气化废热回收、空气分离、氢液化、稀有气体分离、低温甲醇洗、液氮洗等领域.本文着重介绍了缠绕管式换热器的结构、优点、缺点以及国内的发展情况.【期刊名称】《四川化工》【年(卷),期】2016(019)001【总页数】3页(P34-36)【关键词】缠绕管式换热器;缠绕管;低温甲醇洗;煤化工【作者】周松锐;曹蕾;王锦生【作者单位】东方电气集团东方锅炉股份有限公司,四川成都,611731;东方电气集团东方锅炉股份有限公司,四川成都,611731;东方电气集团东方锅炉股份有限公司,四川成都,611731【正文语种】中文关键词：缠绕管式换热器缠绕管低温甲醇洗煤化工缠绕管式换热器是一种结构紧凑的高效换热设备，其结构形式不同于传统的管壳式换热器，近年来已被广泛应用于煤气化废热回收、空气分离、氢液化、稀有气体分离、低温甲醇洗、液氮洗等领域。

缠绕管式换热器的结构如图1所示，主要由芯筒、外壳、换热管、垫条、封头、管板等组成，换热管布置于芯筒与外壳之间的空间内，按螺旋线形状逐层交替缠绕而成，相邻两层换热管的缠绕方向相反，两层换热管之间用金属垫条隔开，形成壳程流道。

换热管一般采用外径为φ6mm～φ15mm的细管，可承受较高压力，因此管内一般走高压流体。

换热管的缠绕角度为6°～20°。

垫条一般为1mm～5mm 厚的带状金属条。

缠绕管式换热器可分为单股流缠绕管式换热器和多股流缠绕管式换热器，如图2、图3和图4所示[2]，其中图4中的多股流缠绕管式换热器带有若干小管板。

缠绕管式换热器的结构发展主要体现在两个方面。

一是换热管的表面形态的改变，如光管、螺纹管、翅片管等；二是换热管缠绕方式的改变，如套管式绕管、并管式绕管等。

(1)结构紧凑，在单位容积内具有较多的换热面积，占地面积小，易实现大型化。

缠绕管式换热器换热工艺研究缠绕管式换热器是一种常用的换热设备，广泛应用于化工、石油、制药、食品等领域。

本文旨在探讨缠绕管式换热器的换热工艺研究，包括其基本原理、性能优势、应用案例以及进一步发展的方向。

缠绕管式换热器是一种利用外壳与内管之间的介质进行换热的设备。

其基本原理是通过外壳中的流体与内管中的流体进行热量交换。

内外介质各自在不同的管道中流动，通过传热表面的热传递，实现热能的转移。

由于能够充分利用介质之间的纵向流动路径，缠绕管式换热器相比于其他换热器，具有更高的换热效率和热量转移能力。

缠绕管式换热器具有多种性能优势。

首先，由于内外介质是分离的，可以用于介质之间有化学反应、腐蚀性或污染性的情况，从而提高了设备的稳定性和使用寿命。

其次，可根据需要灵活选择管道材质，以满足不同介质的特殊要求。

同时，缠绕管式换热器具有紧凑的结构设计，占地面积小，适用于有限的空间。

此外，该设备具有出色的自清洁功能，能够减少污垢和沉积物的积聚，减小清洗维护频率。

缠绕管式换热器在多个领域得到广泛应用。

在化工领域，可以用于石油炼制、合成氨、甲醇生产等过程中的换热。

在石油行业，可用于石油储运、精炼过程中的换热。

在制药、食品等领域，可以应用于发酵、干燥、蒸馏等工艺的热能转换。

此外，缠绕管式换热器还可用于海水淡化、空调制冷、锅炉余热回收等环保和节能领域。

未来，缠绕管式换热器有望在以下方面进一步发展。

首先，进一步优化换热器的结构设计，提高热传导效率，并减少设备的压降。

其次，探索新的材料和加工工艺，以提高设备的耐腐蚀性和使用寿命。

此外，加强对换热器性能的模拟与优化研究，利用计算流体力学等技术手段，提高热传导和热转移效率。

最后，结合智能化技术发展，实现设备的在线监测与控制，提高换热过程的可靠性和自动化水平。

综上所述，缠绕管式换热器是一种性能优越、广泛应用的换热设备。

随着技术的不断发展，缠绕管式换热器在能源、环保等领域的应用前景十分广阔。

我们期待通过进一步的研究和创新，推动缠绕管式换热器的发展，为工业生产和人类社会的可持续发展做出更大的贡献综上所述，缠绕管式换热器具备出色的自清洁功能，能减少污垢和沉积物的积聚，降低清洗维护频率。

绕管式换热器的结构形式分析及应用前景当前绕管式换热器在化工生产中得到了广泛的应用，并在其中发挥了不可或缺的重要作用，其不仅能够快速的适应恶劣的生产条件，还能自动消解运行中产生的热应力，且不存在流动死区。

本文主要对绕管式换热器的结构形式进行了详细的介绍，对其工作效率的强化措施进行了深入的分析，并对绕管式换热器的未来发展趋势进行了探究，旨在为相关领域的应用提供更有价值的参考建议。

标签：绕管式换热器；结构形式分析；应用前景1.繞管式换热器的结构形式分析1.1 结构构成原理绕管式换热器（SWHE）与常规的列管式换热器比较具有较高的应用优势，其特殊的缠绕盘管结构不仅能够适应较广的温度条件，能够有效的抵抗热应力，而且具备较高的紧凑度可促使其流场充分发展，不存在任何的流动死角。

在绕管式换热器结构中最为重要的是可利用多股管程的设置，实现在同一台设备内多股流体同时换热的功能。

绕管式换热器主要在芯筒与外筒之间的空腔内将传热管以螺旋线交替缠绕的方式布置，而且相邻两层螺旋状传热管的缠绕方向是相对的，并在其中设置了定距件，使得两层之间能够保持固定的距离。

绕管可由一根管材缠绕构成，也可由两根或多根管材组合起来焊接后缠绕而成。

管内只能流通一种介质的称之为单通道型绕管式换热器；管内可通过多种不同介质，且每种介质流经传热管后最终汇聚于管板上各自的区域，这种换热器被称之为多通道型缠绕管式换热器。

其与常用的列管式换热器不同的地方在于，绕管式换热器的换热管有所增长，可确保物料有充足的空间进行流通和热交换，同时还要确保壳程内流体压力始终为此平衡，从而保证热能均匀的散布其中，如此一来就能促使换热效率、传热能力得到显著的提升。

1.2 绕管式换热器的技术特色分析绕管式换热器具备的技术特色或者说技术的精妙之处主要有三点：精准的换热管间距、合理的管层数量及层间距、全自动化的机器人焊接流程。

（1）精准的换热管间距绕管通常采用的材料为不锈钢管材，不锈钢材料容易产生冷作硬化，弯曲时具有各向异性，所以在进行弯曲或缠绕时是非常有难度的，同时还要确保所有换热管的间距保持一致，这无疑是难上加难，为此不仅需要在绕管加工过程中有先进的技术提供支持，还要有丰富的实践经验提供指导。