缠绕式换热器原理介绍

螺旋缠绕管壳换热器在换热机组中的设计和应用【摘要】介绍了SECESPOL螺旋缠绕管壳换热器在换热机组中的设计和应用，螺旋缠绕管壳换热器体积小、节能效果明显，故障率低，维护保养工作量少，机组在运行期间可以采用巡检的方式，采用无人值守的方式进行运行；同时在故障时可以采用短信通知的模式及时通知维修人员进行故障的排除，降低人工成本。

随着房地产面积的增加，采暖面积随之增加，为螺旋缠绕管壳换热器在换热机组中的应用提供了巨大的市场和广阔的应用前景。

【关键词】换热机组；螺旋缠绕管壳换热器；设计；应用0.前言我国幅员辽阔、人口众多，城镇供暖虽然经过多年的快速发展，但是集中供热覆盖率仍处于较低水平。

目前仅在北方各省的主要城镇建有集中供热系统，且平均覆盖率不到50%；未来随着房地产业的蓬勃发展，城镇化率的提高，区域小锅炉的拆除和旧城区的管网建设改造等均为集中供热市场创造了巨大而持续的需求，居民采暖的热力消费随着经济收入的增加增速在不断增长，集中供热面积的快速增加给螺旋缠绕管壳换热器提供了广阔的应用市场。

1.SECESPOL螺旋缠绕管壳换热器的优点（1）换热系数大，换热效率高，单位面积换热能力是传统管壳换热器3-7倍，螺旋螺纹管多层盘绕。

（2）耐高温、耐高压，运行安全可靠：耐高温400℃、耐高压：1.6Mpa，全不锈钢焊接结构，统一的膨胀系数；弹性管束结构自动消除各种应力破坏。

（3）体积小、重量轻、安装方便，是国产管壳式换热器的1/5左右，无需特制基础，只需和管道相连接；节省安装及基建费用，螺旋独特结构。

（4）运行噪音小：独特的100°连接，对流体起到缓冲作用，降低噪音。

（5）节能显著，蒸汽耗量少，换热更充分，运行费用低。

先进的弹性螺旋换热管束，强制湍流，换热充分；长换热管（为壳体高度的3至4倍）；物料停留时间长，换热充分；非对称流换热设计；逆流换热。

（6）后期维护费用低、使用寿命长，清洗方便，维护费用低。

在非化工工艺中使用，保修期为8年。

螺旋缠绕式换热器计算1、引言螺旋缠绕式换热器是一种常见的换热设备，其设计得到广泛应用。

它的优点在于具有大的换热面积、高效率、紧凑型、适应性强、维护容易等特点。

本文将详细介绍螺旋缠绕式换热器的计算方法。

2、螺旋缠绕式换热器的结构螺旋缠绕式换热器由两个圆盘夹持多根长螺旋片缠绕而成。

流体经过螺旋片时，因受到螺旋片的交错和扭曲作用，形成流体旋涡，从而增加传热的面积和效率。

螺旋片的宽度、长度、角度等都是影响换热性能的重要参数。

3、螺旋片的设计螺旋片的设计需要考虑三个方面：传热性能、流体的流态和压力损失。

传热性能包括传热系数和换热面积。

流体的流态可以根据雷诺数决定。

若雷诺数小于2100，流态为层流；若雷诺数大于4000，流态为紊流；在2100到4000之间，流态为过渡流。

压力损失的大小影响着流体的流速和能耗。

因此螺旋片的设计需要综合考虑以上三个方面。

4、螺旋缠绕式换热器的计算方法为了确定螺旋片的一些参数，需要进行计算。

其中有两种典型的计算方法，分别是传统的单元法和现代的整体法。

（1）单元法单元法将整个螺旋片划分成若干个小单元，然后对每一个小单元进行热力学分析。

由于单元法每个小单元的分析比较简单，所以该方法比较容易实现。

但是，单元法并不能完全反映螺旋片的复杂性，因此可能会存在误差。

（2）整体法整体法是指将螺旋片看作一个整体，在保证达到规定传热效果和流体流量的前提下，计算出某些关键的设计参数。

整体法的优点在于能够全面考虑螺旋片的各种特性，因此计算精度相对较高。

5、结论综上所述，螺旋缠绕式换热器计算是一个比较复杂的过程，需要综合考虑多个因素。

现代化的整体法为螺旋片的设计提供了一种更加全面、准确的计算方法。

在实际应用中，需要根据具体情况来选择合适的计算方法，以便得到最优的设计方案。

螺旋缠绕管壳换热器在换热机组中的设计和应用作者：杨克素来源：《西部论丛》2017年第07期摘要：螺旋缠绕管式换热器又称螺纹管缠绕式换热器、螺旋螺纹管换热器，是一种新型高传热系数的换热器，主要适用于介质为汽液的换热。

螺旋缠绕管壳换热器体积小、节能效果明显，故障率低，维护保养工作量少，机组在运行期间可以采用巡检的方式，采用无人值守的方式进行运行；同时在故障时可以采用短信通知的模式及时通知维修人员进行故障的排除，降低人工成本。

基于此，本文主要对螺旋缠绕管壳换热器在换热机组中的设计和应用进行分析探讨。

关键词：螺旋缠绕管壳换热器；换热机组；设计；应用1、前言我国幅员辽阔、人口众多，城镇供暖虽然经过多年的快速发展，但是集中供热覆盖率仍处于较低水平。

目前仅在北方各省的主要城镇建有集中供热系统，且平均覆盖率不到50%；未来随着房地产业的蓬勃发展，城镇化率的提高，区域小锅炉的拆除和旧城区的管网建设改造等均为集中供热市场创造了巨大而持续的需求，居民采暖的热力消费随着经济收入的增加增速在不断增长，集中供热面积的快速增加给螺旋缠绕管壳换热器提供了广阔的应用市场。

2、螺旋管缠绕式换热器的换热机理螺旋缠绕管内的流体在弯曲通道内受到离心力的作用在流道的横截面上形成二次流。

螺旋管的几何形状产生的离心力在流动截面上形成一对对称的漩涡，与主流叠加流体在螺旋管内形成螺旋运动，从而大大增加了换热效果，同时，二次流的冲刷使污垢不易沉淀。

螺旋缠绕管式换热器的壳侧螺旋缠绕管缠绕方向逐层相反，缠绕角与纵向间距设计制造均匀，且管长相同。

因此，随着螺旋缠绕管缠绕直径的增加，各层螺旋缠绕管的数量也相应增加。

这些螺旋缠绕管组成管芯，在壳侧所形成的流道随圆周方向位置的不同而变化，相邻两个盘管呈直列、错列的变化，则流道构成变成为由螺旋缠绕管布置为直列、错列组合排列时的管外流动。

3、螺旋管缠绕式换热器的特点（1）成套设备，安装简易，体积小，（2）可直接利用高压蒸汽换热，无需二次减压；（3）无需密封垫，永不泄漏。

缠绕管式换热器层间距及同层管间距的确定缠绕管式换热器是由一组或多组缠绕呈螺旋管状的管子置于壳体之中制成的，又称螺旋管式换热器。

他的特点是结构紧凑、传热面积比直管大，温差应力小，但管内清洗困难，可用于较高粘度的流体加热或冷却。

缠绕管式换热器不仅适用于大型石油化工工艺过程，现今大型氮肥国产化装置也陆续制造了数台大型缠绕管式换热器，并取得了初步成功。

缠绕管式换热器在化工工艺流程中不仅是甲醇洗装备的关键单元设备，而且还是一种节能设备，但由于该设备工艺计算复杂，制造难度极大，工程技术一直被国外林德等公司垄断，国产化进展较小。

多年以来，镇海炼化化肥厂三家单位联合攻关，开展了缠绕管式换热器国产化的一系列研究。

从第一台甲醇换热器成功投入使用以来，已为国家“十五”重大装备国产化依托工程—山东华鲁恒升化工股份有限公司大量生产。

由于缠绕管式换热器的工艺计算复杂，本文将仅涉及到工艺计算的核心内容——换热器层间距及同层管间距的确定。

缠绕管式换热器与传统换热器相比，其优点在于：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。

缠绕管式换热器之所以具备较传统换热器优越的性能，在于其结构方面的特殊。

传统换热器是浮头式折流板换热器，该换热器的换热管是光滑直管，介质在管内直流，在管中心部分流速快，与管内表面接触的部分流速慢。

其特点如下：1、由于介质在管内直流，因此管内的介质运动状态较为稳定，喘流度小，管中心的介质在流动过程中几乎不会与管内表面附近的介质发生扰动，不能很好的实现热量由管心介质向靠近管内壁介质的转移，从而造成同一界面上，管内表面处的温度接近换热管外表面的介质温度，而越靠近管中心，介质温度与换热管外表面的介质温度相差越大，最终降低了热交换能力。

2、由于换热管是直管，因此，换热管的长度小于壳体的长度，所以换热管的换热面积受到极大的限制。

3、由于壳体内设有折流板，因此根据流体力学知识不难得出在换热过程中必然存在换热死区，以至对换热效率造成影响。