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一种特殊形式的螺旋折流板换热器在石油、化工、动力、冶金、能源等工业部门中常常涉及诸多的传热问题,列管式换热器是当前工业生产中应用最广泛的传热设备。
与其它类型的换热器相比,其主要优点是单位体积所具有的传热面积大及传热效果好。
加之结构简单、制造所需的材料范围广、操作弹性较大等,因此在化学工程领域中得到越来越广泛的应用。
为了加大壳程流体的速度,使湍动程度加剧以提高壳程传热膜系数,通常要在列管式换热器的壳程安装折流板,最常见的是圆缺形挡板。
流体在装有圆缺形挡板的壳体内曲折流动时,方向和速度不断改变,特别在折流板边缘处易产生流体分离。
由于在弓形板与壳体间存在着流动死区,流体在折流板中反复地叉流运动,降低了传热推动力(Δｔｍ),若想获得较高的传热性能,只有减小弓形板的间距,这必然会伴随着较高的流动阻力,以较高的能耗为代价。
因而迫切需要改变这种传统的折流板形式。
螺旋折流板换热器由于其独特的优点而成为理想的替代产品。
螺旋折流板换热器如图1所示,主体由壳体、管板、折流板、阻流板、支持板、定距管组成,连续螺旋状的准扇形板及其支持的换热管束构成拟螺旋流动系统。
流体在壳体内平稳螺旋流动,降低了常规弓形折流板横向折流时所产生的压力损失。
由于介质呈螺旋式流动,在径向产生速度梯度,形成径向湍流,彻底改变了弓形折流板换热器的流体流动方式和流场分布,减薄了传热管表面滞流底层的厚度,提高了传热膜系数,消除了弓形板的传热死区,使壳程的传热状态大为改善。
此外,螺旋折流板结构可以满足的工艺条件很宽,设计方面具有很大的灵活性, 可针对各种特殊的工艺条件选择最佳的螺旋角。
螺旋折流板换热器的面世,引起了国内外传热专家的关注[1-3]。
近年来,对螺旋折流板传热性能和流动特性的研究更是方兴未艾[4-6],张克铮[7-8]等也曾先后对高、低粘度的流体进行了小试和中试。
实验证明:螺旋折流板换热器较之传统的弓形折流板换热器无疑是一次重大变革。
但已有的螺旋折流板换热器,尚存在有待改进的地方:由于折流板与轴成所在的平面垂直,与规范的螺旋通道存在着差距,对轴向运动的流体存在反压,流体突然转向会造成极大的能量损失,特别在螺旋角较大时更是如此。
螺旋折流板列管换热器工艺汇报人：2024-01-06•螺旋折流板列管换热器简介•螺旋折流板列管换热器设计•螺旋折流板列管换热器制造工艺目录•螺旋折流板列管换热器性能评价•螺旋折流板列管换热器发展趋势与展望01螺旋折流板列管换热器简介螺旋折流板列管换热器是一种高效、紧凑的换热设备，广泛应用于化工、石油、制药等工业领域。
定义具有结构紧凑、传热效率高、流体阻力小、易于清洗和维修等优点。
特点定义与特点通过螺旋折流板的设计，使流体在换热管束内形成复杂的运动，增加流体的湍流度，提高换热效率。
高温流体通过换热管束，与管外的低温流体进行热量交换，实现温度降低或升高。
工作原理流程原理用于各种化学反应过程的冷却、加热和热量回收等。
化工领域石油领域制药领域用于油品的冷却、加热和热量回收等。
用于药品的结晶、浓缩、蒸馏和萃取等工艺过程的冷却、加热和热量回收等。
030201应用领域02螺旋折流板列管换热器设计采用螺旋流动方式，使流体在换热器内形成连续的旋转运动，增加流体的湍流度，提高换热效率。
螺旋折流板结构在壳体内设置一定数量的列管，使流体在列管内进行换热，提高换热面积和换热效率。
列管设计根据工艺需求，选择合适的进出口连接方式，如法兰、焊接等，保证流体流动的稳定性和密封性。
进出口连接方式结构设计材料选择耐腐蚀性根据工艺介质的腐蚀性，选择具有良好耐腐蚀性能的材料，如不锈钢、钛材等。
高温性能对于高温工艺，应选择具有良好高温性能的材料，如耐热钢、陶瓷等。
机械性能考虑材料的机械性能，如强度、刚度等，以确保换热器的稳定性和可靠性。
根据工艺条件和材料特性，进行传热系数的计算，以确定换热器的换热效率和尺寸。
传热系数计算流体在换热器内的压力降，以确保流体在换热器内的正常流动。
压力降根据工艺要求，计算换热器进出口的温差，以满足工艺需求。
温差计算热工计算根据实际运行情况和工艺要求，对换热器的结构进行优化，以提高换热效率和降低能耗。
结构优化根据实际运行情况和工艺要求，对换热器的材料进行优化，以提高换热器的可靠性和寿命。
中国矿业大学化工学院毕业论文（设计）开题报告题目：螺旋折流板式换热器的设计专业：过程装备与控制工程姓名：桂大强班级：过控08-2班学号：06082908指导教师：朱荣涛一、概述以及设计目的折流板是提高换热器工效的重要部件。
传统换热器中最普遍应用的是弓形折流板，由于存在阻流与压降大、有流动滞死区、易结垢、传热的平均温差小、振动条件下易失效等缺陷，近年来逐渐被螺旋折流板所取代。
理想的螺旋折流板应具有连续的螺旋曲面。
由于加工困难，目前所采用的折流板，一般由若干个1/4的扇形平面板替代曲面相间连接，形成近似的螺旋面。
在折流时，流体处于近似螺旋流动状态。
相比于弓形折流板，在相同工况下，这样的折流板（被称为非连续型螺旋折流板）可减少压降45%左右，而总传热系数可提高20%～30%，在相同热负荷下，可大大减小换热器尺寸。
虽然非连续螺旋折流板的加工技术比较成熟，在石化行业也已得到推广应用，但仍存在诸多不足之处。
例如，扇形板连接处成非光滑的锐角过渡，对轴向运动的流体存在反压，流体通过时的突然转向会造成能量损失，在螺旋角较大时能耗更严重；相邻两片扇形板空间对接时，必须附加角接板才能填补缝隙，既费工又废料，又增大了流体的阻力。
相比之下，具有理想螺旋曲面的连续型螺旋折流板有着更好的传热与流动特性，但在实际应用时必须首先解决其加工难题。
螺旋折流板换热器的提出基于这样一种思想：通过改变壳侧折流板的布置，使壳侧流体呈连续的螺旋状流动。
因此，理想的折流板布置应该为连续的螺旋曲面。
但是，螺旋曲面加工困难，而且换热管与折流板的配合也较难实现。
考虑到加工上的方便，采用一系列的扇形平面板(称之为螺旋折流板)替代曲面相间连接，在壳侧形成近似螺旋面，使壳侧流体产生近似连续螺旋状流动。
一般来说，出于加工方面的考虑，一个螺距取2～4 块折流板，相邻折流板之间有连续搭接和交错搭接两方式，按流道又可分为单螺旋和双螺旋两种结构。
本次设计的螺旋折流板式换热器是我之前学习所没有接触过的，在传统的学习知识上面添加了一些新的元素，使得设计更具色彩性，同时主线没有改变，依然是列管式换热器。
换热器发展历史一、引言换热器是一种用于传递热量的设备，广泛应用于工业生产、能源领域和建筑等领域。
本文将详细介绍换热器的发展历史，从早期的简单换热器到现代高效换热器的演变过程。
二、早期换热器早期的换热器主要是基于自然对流传热原理设计的，如古代的火炉、蒸馏器等。
这些换热器的设计相对简单，主要是利用热量的传导和对流来实现热量的传递。
然而，这种换热方式效率较低，无法满足工业生产的需求。
三、螺旋板式换热器的出现20世纪初，随着工业的发展，对换热器的需求越来越大。
在这个时期，螺旋板式换热器应运而生。
螺旋板式换热器采用了新颖的结构设计，通过将流体引导到螺旋板之间的空间，增加了热量传递的表面积，从而提高了换热效率。
螺旋板式换热器在石油、化工、制药等行业得到了广泛应用。
四、壳管式换热器的发展20世纪30年代，壳管式换热器开始得到广泛应用。
壳管式换热器由一个外壳和一组管子组成，流体在管子内外交替流动，实现热量的传递。
壳管式换热器具有结构简单、换热效率高等优点，逐渐成为工业领域中最常用的换热器之一。
五、板式换热器的兴起20世纪50年代，板式换热器开始兴起。
板式换热器采用了一系列平行排列的金属板，通过板与板之间的间隙实现热量传递。
板式换热器具有体积小、换热效率高等特点，逐渐成为化工、食品、制冷等行业中常用的换热器。
六、现代高效换热器的发展随着科技的进步，现代高效换热器得到了广泛应用。
现代高效换热器采用了先进的材料和设计理念，通过优化流体流动路径、增加传热表面等方式提高换热效率。
同时，一些新颖的换热器类型也相继出现，如微型换热器、膜式换热器等。
这些新型换热器在能源利用效率和环境友好性方面有着显著的优势。
七、结论换热器作为一种传热设备，在工业生产和能源领域中起着重要作用。
从早期的简单换热器到现代高效换热器，换热器经历了多年的发展和演变。
随着科技的进步，我们可以预见，未来换热器将会继续发展，为人们提供更加高效、节能的换热解决方案。
螺旋板式换热器螺旋板式换热器是用薄金属板压制成具有一定波纹形状的换热板片，然后叠装，用夹板、螺栓紧固而成的一种换热器。
工作流体在两块板片间形成的窄小而曲折的通道中流过。
冷热流体依次通过流道，中间有一隔层板片将流体分开，并通过此板片进行换热。
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。
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。
基本结构：(1)波纹形状的换热板片(2)夹板(3)夹紧螺栓(4)盖板(5)冷流体进口(6)热流体出口结构图1所示：设计方法：（1）板型选择1、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。
2、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。
3、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。
（2）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。
螺旋折流板换热器壳程内的折流通道突破了传统垂直弓形折流板换热器壳程内横向流动多次折返的流动模式。
其管束骨架是由若干块1/4壳体横截面面积的扇形折流板，自进口处呈螺旋状组装形成的。
这种结构,壳程中的介质既不是弓形折流板换热器中的横向流，也不是折流杆换热器中的纵向流，而是围绕换热器管束中心呈螺旋状向前连续平稳流动。
螺旋折流板有单壳程和双壳程结构，极大地提高了管、壳程介质的传热效率，较大幅度的降低了壳程压力降，减少了换热器管束振动且不易结垢。
●换热管型式：光管、波纹管、螺纹管、螺旋波纹管、内波外螺纹管。
●换热管材质：10#、不锈钢、双相不锈钢、碳钢渗铝、08Cr2AlMo、铜、镍、钛、锆。
●适用范围：即可用于干净的介质，也适用于高粘原油和渣油等介质。
可广泛应用于炼油、化工企业的节能降耗、挖潜扩容改造项目以及新项目。
管壳式连续螺旋折流板换热器关键词：不堵塞、防结垢、抗震动、压降小、换热效率高一，管壳式连续螺旋折流板换热器的结构特点所称谓的连续螺旋折流板换热器，就是将管壳式换热器壳程中用以控制流体运动方向的弓形折流板取消，取而代之的是连续螺旋折流板，实际上应称做导流板，。
壳体中的连续螺旋导流板使得流体沿着一个连续而不间断的、无漏流的螺旋曲面运动，也就是流体在壳程的全程运动中，流动状态是稳定的螺旋运动、而运动速度是均匀的。
这彻底改变了弓形折流板换热器中壳程流体的之字形的折返流动状态。
这是对管壳式换热器壳程流体运动状态的一次革命。
而现在较流行的并被认可的四分之一螺旋折流板换热器，它是由转变一定角度的四块扇形折流板组成一个螺距，即在一个象限放一块扇形折流板，扇形折流板之间间隔一定距离。
这种螺旋折流板换热器所形成的只是一个近似的螺旋通道，并且在管束壳程中心部分有严重的短路。
图一是连续螺旋导流板管束的半成品的局部照片，图二是四分之一螺旋板折流板管图一连续螺旋板导流板换热器管束图二四分之一螺旋板折流板换热器管束束的半成品的局部照片。
对两张照片进行比对，可以清楚的看到两种螺旋板换热器管束在结构上的不同。
连续螺旋导流板换热器没有短路问题，传热效率更高，操作弹性大。
二，管壳式连续螺旋导流板换热器壳程流体的流动特证及优点传统的弓形折流板换热器壳程流体的运动轨迹是Z字型，流体的运动方向和速度总在变化，且存在流动盲区。
连续螺旋导流板换热器壳程流体的运动轨迹是螺旋线，运动速度不变化，无流动盲区。
由于流体在壳程是做匀速的螺旋运动，因而压力损失特别小，当连续螺旋板换热器壳程流体流速是弓形折流板流体流速的二倍时，其压力损失远小于弓形折流板的压力损失。
因而可以将连续螺旋板换热器壳体流速设计的很大，当流体流速大且压力损失小又无流动盲区时，就使连续螺旋板换热器具备以下特点：其一是传热效率大大提高，因为提高速度是提高传热系数的重要因素；其二是无堵塞，流速高且无盲区，就不会有沉淀物产生；其三是防结垢，防止结垢最有效的办法就使提高流速，而流速高是连续螺旋导流板换热器的最大特点，流速高就能有效的减缓换热管管壁上结垢的形成，甚至可以避免结垢产生。
七、螺旋折流板
一、原理及特点
1、原理
螺旋折流板换热器就是用连续螺旋状的支撑板支持换热管，使壳程介质从壳程入口进入时，沿螺旋板形成的螺旋通道斜向前进，将传统的横向折流方式变成纵向螺旋折流方式，在降低壳程阻力的同时，大大强化传热效果。
2、特 点
⑴介质在壳体内连续平稳螺旋流动，避免了横向折流产生的严重压力损失，因而具有压降低的特点。
⑵弓形折流板比，在同样的压降下，可大幅度提高壳程介质的流速，从而提高Re，使介质传热能力增大。
⑶于壳程介质螺旋前进，因而在径向截面上产生速度梯度，形成径向湍流，使换热管表面滞留底层减薄，有利于提高膜传热系数。
⑷横向折流方式比，不存在死区，在提高换热系数的同时，减少污垢沉积，热阻稳定，可使换热器一直处于高效运行状态。
⑸旋折流板对换热管的约束要强于弓形折流板，减少了管束振动，延长设备的运行寿命。
⑹程做冷凝换热时，螺旋折流板可以起到对冷凝后的液体引流作用，减少了冷凝液体对下排管覆盖，从而提高换热效果。
⑺种换热器和普通换热器的区别仅在于壳程折流板的结构，管束外观形状、管束和壳体的配合尺寸都不变，在检修当中完全可以用螺旋折流板芯子替换弓形折流板式芯子，以提高换热效果。
二、应用范围
除管外蒸发的换热场合，螺旋折流板式换热器不适用外，其它各种场合均适合这种换热器的使用。
三、规格型号
各种规格形式的普通换热器均可采用螺旋折流板作支撑，形成螺旋折流板式换热器。
螺旋折流板换热器制造技术摘要：介绍了螺旋折流板换热器的结构特点、制造工艺、施工过程中的难点、关键部件的加工及制造。
关键词：换热器；螺旋折流板；制造工艺管壳式换热器是当前工业生产中应用最广泛的传热设备。
目前，国内外绝大多数在役的管壳式换热器还在采用垂直弓形折流板结构，但其存在流动死区大，壳程流动阻力大，易积垢，换热器整体传热效率低，使用周期短，还容易诱发管束的振动噪音等不足。
螺旋折流板换热器是由连续螺旋状的准扇形板及其支持的换热管束构成的拟螺旋流动系统。
流体在壳体内平稳螺旋流动，彻底改变了弓形折流板换热器的流体流动方式和流场分布，减薄了传热管表面滞流底层的厚度, 提高了传热膜系数，消除了弓形折流板的传热死区，使壳程的传热状态大为改善。
1 螺旋折流板换热器的结构螺旋折流板换热器的结构型式来源于输送物料的搅龙。
螺旋折流板换热器都是采用断续的近似螺旋结构,即采用若干块四分之一壳程横截面的扇形板组装成螺旋状,每片折流板与穿过其上的换热管斜交。
在螺旋折流板换热器内,介质自壳层进口向出口呈螺旋状推进, 由此产生的离心力提高了流体的湍流程度,也避免了大角度折返带来的压力损失。
2 制造工艺2.1 折流板结构形式及加工难点分析螺旋折流板换热器，采用若干块壳程横截面的扇形板与壳体轴线以某一安装夹角（螺旋倾角）呈连续螺旋状排列，每块螺旋折流板在壳体横截面上的投影都为圆面，相邻两块折流板首尾搭接，每片折流板与穿过其上的换热管斜交，其螺旋倾角分别为7°、10°、13°、25 °，螺距为每4块折流板的间距之和，示意图如图1。
图1图2由于管孔与折流板的板面之间有夹角, 如果直接将折流板固定到机床操作平台上是无法对其进行钻孔的。
基于这种情况, 我们作了平台划线、钻削、车削工序相应的工装胎具，假定胎具上放置折流板后的上平面与机床的钻头之间形成的夹角等于管孔与折流板板面之间的夹角，那么钻头垂直下钻, 它的钻削方向实际上就是换热管的方向, 此钻孔精度控制难度比较大。
高效换热管，根据不同的工况，可以选用符合由江苏中圣高科技产业有限公司主编的GB/T 24590《高效换热器用特型管》的各种特型管，如T型槽管、波纹管、内波外螺纹管、内槽管及螺纹管等各种高效传热元件。
1.2 性能分析1.2.1 壳程压降低、不容易结垢传统弓型折流板的布置是垂直于管束的，流体在壳体内呈“Z”型流动，如图2所示，方向改变剧烈，产生的压降大。
同时弓形板的底角处形成一个相对静止的流动死区，容易积累污垢；而流体在螺旋折流板换热器的壳程内流动时，呈整体螺旋式推进，如图3所示，方向改变缓和，压降低。
没有流动死区，介质不会因为沉积而导致结垢。
图2 弓型折流板换热器介质流动示意图图3 螺旋折流板换热器介质流动示意图1.2.2 传热效率高弓型折流板换热器的流动死区部分基本起不到换热作用，而螺旋折流板换热器不存在流动死区，换热面积利用更充分，同时由于流体的螺旋流动会在径向界面上产生速度梯度，形成湍流，提高壳程传热系数[2]。
也有人认为流体在螺旋折流板换热器的壳程流动时，沿换热管的轴向存在分量，因而在相同的流速下壳程传热系数低于弓型折流板换热器的传热系数，因此引入了单位压降下的传热系数这个概念，作为评价换热器综合性能的依据[3]。
很多研究0 引言换热器在化工企业中占总投资的10%～20%，在炼油厂中比例更是高达总投资的35%～40%，管壳式换热器由于制造成本低，处理量大，工作稳定可靠，清洗方便，是热量传递中应用非常广泛的一种换热器[1]。
但是，传统的管壳式换热器存在换热效率低、压力降大，设备尺寸大、投资成本高等缺点。
因而对传统的管壳式换热器进行合理的优化改进，提高传热效率、减少设备投资，降低运行成本很有必要。
换热器传热效果的优化提高主要通过强化管程传热和强化壳程传热两个方面来实现。
管程的强化传热可以通过使用各种高效换热管实现，壳程的强化传热可以通过改变壳程的内部结构实现。
LUMMUS公司研发的螺旋折流板换热器能够有效地克服传统弓型折流板换热器在使用过程中产生的弊病，有效单位压降下能够大幅度提高换热器的传热效率，在国外石油化工行业已得到广泛应用。
螺旋板式换热器的换热原理、构造原理、特点螺旋板式换热器是用薄金属板压制成具有一定波纹形状的换热板片，然后叠装，用夹板、螺栓紧固而成的一种换热器。
工作流体在两块板片间形成的窄小而曲折的通道中流过。
冷热流体依次通过流道，中间有一隔层板片将流体分开，并通过此板片进行换热。
螺旋板式换热器是一种高效换热器设备,适用汽－汽、汽－液、液－液，对液传热。
它适用于化学、石油、溶剂、医药、食品、轻工、纺织、冶金、轧钢、焦化等行业。
按结构形式可分为不可拆式（Ⅰ型）螺旋板式及可拆式（Ⅱ型、Ⅲ型）螺旋板式换热器。
螺旋板换热器的结构及换热原理决定了其具有结构紧凑、占地面积小、传热效率高、操作灵活性大、应用范围广、热损失小、安装和清洗方便等特点。
两种介质的平均温差可以小至1℃，热回收效率可达99%以上。
在相同压力损失情况下，螺旋板式换热器的传热是列管式换热器的3～5倍，占地面积为其的1/3，金属耗量只有其的2/3。
因螺旋板式换热器是一种高效、节能、节约材料、节约投资的先进热交换设备。
所以目前已广泛用于化工、石化、食品饮料、机械、集中供热、冶金、动力、船舶、造纸、纺织、医药、核工业和海水淡化及热电联产等工业领域，可满足各类冷却、加热、冷凝、浓缩、消毒和余热的回收等工艺的要求。
板式换热器的构造原理、特点：板式换热器由高效传热波纹板片及框架组成。
板片由螺栓夹紧在固定压紧板及活动压紧板之间，在换热器内部就构成了许多流道，板与板之间用橡胶密封。
压紧板上有本设备与外部连接的接管。
板片用优质耐腐蚀金属薄板压制而成，四角冲有供介质进出的角孔，上下有挂孔。
人字形波纹能增加对流体的扰动，使流体在低速下能达到湍流状态，获得高的传热效果。
并采用特殊结构，保证两种流体介质不会串漏。
