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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。
螺旋缠绕管式换热器结构
螺旋缠绕管式换热器是一种常见的换热设备，它的结构通常包
括以下几个部分：
1. 管束，螺旋缠绕管式换热器的核心部件是由一根或多根金属
管子组成的管束。
这些管子可以采用不锈钢、碳钢或其他合金材料
制成，具有良好的耐腐蚀性能和导热性能。
2. 头部，换热器的头部通常包括进出口管道和管束的支撑结构。
进出口管道用于输送流体介质，而支撑结构则用于固定和支撑管束，保证其稳定运行。
3. 外壳，螺旋缠绕管式换热器的外壳是将管束和头部包裹起来
的部分，通常由金属板焊接而成。
外壳的作用是保护管束不受外界
环境的影响，并且在必要时起到保温和防腐的作用。
4. 支撑结构，为了保证换热器的稳定运行，通常会在设备的底
部设置支撑结构，以便将整个换热器固定在地面或设备支架上。
总的来说，螺旋缠绕管式换热器的结构设计旨在保证换热效率
高、运行稳定可靠、维护方便和安全性能好。
不同厂家和不同型号的螺旋缠绕管式换热器在结构上可能会有所差异，但通常都包括上述基本部件。
缠绕管式换热器介绍缠绕管式换热器是一种常用的换热设备，用于将热量从一个流体传递到另一个流体中。
它由一根或多根管子绕成螺旋形，形成流体流通的通道。
该设计能够提高换热效率，并降低设备的尺寸。
本文将介绍缠绕管式换热器的原理、结构和应用领域。
原理缠绕管式换热器的工作原理基于热传导和流体流通。
将需要传热的流体（通常被称为工作流体）流动在内层管道中，而被加热或被冷却的流体（通常被称为传热流体）流动在外层管道中。
通过传热流体和工作流体的接触，热量从传热流体传递到工作流体中。
在缠绕管式换热器中，传热流体和工作流体分别通过内外两层管道进行流通。
传热流体在外层管道中流动，而工作流体则在内层管道中流动。
这样的设计可以最小化传热流体和工作流体之间的热阻。
结构缠绕管式换热器由两个主要部分组成：壳体和管束。
壳体缠绕管式换热器的壳体通常由金属材料制成，例如不锈钢或碳钢。
壳体包裹着管束，用于保护管束并提供流体流通的通道。
壳体通常具有进口和出口，用于引导传热流体和工作流体进出换热器。
管束管束是缠绕管式换热器的核心部分，由一根或多根管子组成。
这些管子被绕成螺旋形，形成流体流通的通道。
管束通常由金属材料制成，例如铜、不锈钢或钛合金，以确保其耐腐蚀性和高强度。
密封件和支撑装置缠绕管式换热器中的密封件和支撑装置用于保持管束的稳定性，并避免流体泄漏。
这些部件通常由橡胶或金属制成，并安装在壳体的进口和出口处。
应用领域缠绕管式换热器在各个行业都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1.石油和化工工业：缠绕管式换热器用于油田热采、化工反应器、蒸馏塔等设备中的热交换过程。
2.食品和饮料工业：缠绕管式换热器用于食品加工、饮料生产等过程中的热能回收和温度控制。
3.化纤和纸浆工业：缠绕管式换热器用于化纤生产中的溶剂回收和纸浆生产中的热能回收。
4.电力工业：缠绕管式换热器用于电力厂中的汽轮机、锅炉等设备的余热回收。
5.制药工业：缠绕管式换热器用于药品生产中的热能回收和温度控制。
缠绕式换热器研发摘要：本文详细阐述了缠绕式换热器的优点，节省能耗。
换热器是一种单体设备，它可以与其它设备组成一个系统。
是化工及制药、石油能源等行业中应用最为广泛的单单体设备。
据统计，换热器在整个设备市场上的份额可以达到30%。
关键词：缠绕式换热器；节能；特殊的结构设计中图分类号： TQ051 文献标识码：A 本技术利用欧文湍流抖振频率原理、声共鸣准则，最终设计出一款双螺旋反向缠绕的换热器，摆脱了传统换热器换热效率低、节能效果差以及容易结垢等弊病。
一、缠绕式换热器可以实现以下技术功能（1）高流速功能。
双螺旋缠绕式换热器壳体小流速高，设计流速可达4.5m/s，流体在壳内形成湍流，直角连接，使流体直接冲刷管壁，使流体全部参与换热。
（2）高换热率。
该项目产品管程长，通常是壳体的几倍，不但有效地增加了单位体积内的换热面积，还能使介质在管内停留的时间更长，换热更充分，且管壁薄，只有0.6mm。
（3）适用高温高压的工作条件。
这种新型的换热器耐温最高可以达到350℃，耐压可以达到1.6MPa，并且设备本身全部采用GB24511-2009标准规定的不锈钢材质，其独特的螺旋缠绕结构本身对热应力具有弹性的自补偿作用，有效避免了热应力的对换热管的损伤，不会由于压力和温度不稳定而引起换热管的变形。
适应性更强、更安全。
二、关键技术（1）采用独创的双螺旋多层换热管紧密反向缠绕技术。
双螺纹缠绕式换热器层与层之间的换热管反向缠绕，每层缠绕因换热管的粗细不同，所采取的工艺手段和工艺参数也不同。
本项目通过反向缠绕技术，对不同的缠绕工艺进行了参数设定，可以达到缠绕后换热管不变形、排列紧密有度、间隙最小和热能利用最大化。
（2）采用90度角连接结构设计，使换热器无结垢死角。
换热器的结垢是一个复杂的过程，它与温度梯度、水质情况、换热管材表面光洁度、流速、流动状态等因素都有关。
在相同工况、水质的条件下，要使换热器降低结垢情况，只有从技术方面进行改进。
缠绕管式换热器缠绕管式换热器不仅是大型化工工艺过程重要的设备，而且是一种高效节能的设备。
这种换热器结构复杂，价格昂贵，而且处于装置关键部位，因此一旦这些换热器发生泄漏，整套装置必须要停工，而且重新制造一台最快需要半年，企业的损失将非常巨大。
正常换热器的使用寿命一般在12～20年左右，企业可以根据实际使用情况和使用寿命的期限来有计划地进行更换，但是在国内也有很多企业由于对绕管换热器的全过程管理不到位，使用了很短时间即发生了质量问题。
为了确保缠绕管换热器长周期运行，对缠绕管换热器使用的全过程管理十分必要。
1、缠绕管式换热器简介缠绕管式换热器由绕管芯体和壳体两部分组成（图1）。
绕管芯体由中心筒、换热管、垫条及管卡等组成。
换热管紧密地绕在中心筒上（图2），用平垫条及异形垫条分隔，保证管子之间的横向和纵向间距，垫条与管子之间用管卡固定连接，换热管与管板采用强度焊加贴胀的连接结构，中心筒在制造中起支承作用，因而要求有一定的强度和刚度。
壳体由筒体和封头等组成。
它应用于工程的主要优点有：a. 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100～170m2；b. 可同时进行多种介质的传热；c. 管内的操作压力高，目前国外最高操作压力可达21. 56MPa；d. 传热管的热膨胀可自行补偿；e. 换热器容易实现大型化。
2、缠绕管式换热器的工业应用情况在国外，缠绕管式换热器广泛应用于大型空气分离装置的过冷器及液化器（液体氧、液体氨装置），林德公司在合成氨甲醇洗系统中推出的缠绕管换热器系列正是充分发挥了该种换热器的作用。
缠绕管式换热器在我国目前主要应用于大化肥合成氨装置（美国德士古工艺）中甲醇洗工段，每套装置中一般有6台缠绕管式换热器，这些换热器的具体情况见表1。
在我国最早的十多套装置中的缠绕管换热器大都已更换，其中大都是已到使用寿命限期，但也有不少为管理不善而造成的损坏。
