螺旋折流板换热器

换热器折流板各型式讨论————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：换热器折流板各种型式的讨论兰州四方容器设备有限责任公司李建仓摘要：本文介绍了换热器所用折流板的几种型式，对其结构及工作形式作了阐述，并将其优点及缺点进行了说明和总结，从而为折流板换热器的设计选型及制造提供了依据和指导。

折流板顾名思义是用来改变流体流向的板，常用于管壳式换热器设计壳程介质流道，根据介质性质和流量以及换热器大小确定折流板的多少。

折流板是列管式换热器中的一个零件可用以起到提高传热系数和支承管束的作用;但由于它结构简单所以往往被设计者所忽视。

现实的情况可以证实到目前为止无论是我国自行设计还是国外引进的设备折流板的结构常是五花八门，其中有些结构既制造复杂又不利于提高传热系数。

其原因在于设计者没有根据具体的传热性质来认真地对它进行分析后再确定具体的结构和尺寸。

本文拟对各种型式折流板的优缺点一一列出并进行对比，提出换热器在什么情况下所适用哪种折流板的一些个人意见和有关同志进行商榷。

折流板有常用折流板和异形折流板之分。

常用折流板主要有弓形和圆盘-圆环折流板，其中弓形又分为单弓形、双弓形和三弓形，如图一：图一异形折流板有:矩形折流板、折流杆型折流板和格栅折流板等，如图二～四：矩形折流板（图二）折流杆换热器示意图（图三）格栅折流板（图四）这些折流板都有各自的优缺点，逐一说明如下;一、弓形折流板。

大部分换热器都采用弓形折流板。

弓形折流板在壳程内的放置形式上下方向排列的形式，用以造成液体剧烈扰动以增大传热系数;左右方向排列的，多数用于卧式换热器,设备中都伴随着有气相的吸收冷凝，以利于冷凝液和气体的流动，当列管是正方形排列时，为了使介质形成湍流以提高换热效果，则采用转角切口。

单弓形折流板主要是为了提高整体的壳程的错流程度，切口的百分数一般为20%~49%；通常为20%~25%，最佳大小为20%，此时单位压降下传热膜系数最高，小于20%（缺口处不布管除外）压降较大；切口超过20%，导致形成流体流速的滞留区，切口过大或过小，都会降低管束的传热性能；为了减小振动，亦可采用缺口处不布管，缺口可减小到15%或者25%左右，其压降只有单弓形的1/3左右。

螺旋板换热器的结构及作用
螺旋板换热器是由一组相紧邻的螺旋板组成的一种换热器，它的结构
由内、外壳、螺旋板和锥形中心组成。

其中最重要的是螺旋板，内、外壳
只是它的外部结构，螺旋板的密度和螺距决定了换热效率、流动特性、结
构限制，以及安装在外壳上的锥形中心，消除螺旋板在入口和出口处的速
率变化。

螺旋板换热器用于汽液两相流中的热传递，还可以用于特殊流体的热
传递。

它采用独特的结构设计，从而可以在有限的空间和体积内获得最大
的热传递效率。

它可以更有效地提供更大空间，使得热传递过程更为紧凑。

因此，螺旋板换热器的作用是在液体或汽气流体传递过程中，能够有
效地传递热能，改善换热效率，防止易燃、易爆等物质积聚，减少换热器
大小，优化换热器体积，从而有效降低系统能耗。

高节能效率，低维护成本SpiralPro永远不会结垢SpiralCond：真空冷凝的理想解决方案SpiralPro用于液-液工况SpiralCond用于真空冷凝和蒸发SpiralPro用作蒸汽加热器SpiralCond“多合一”配置提升螺旋板式换热器的可持续性阿法拉伐全焊接螺旋板式换热器系列为高要求的液-液和两相工况提供了强大而可靠的选择，具有极低的维护要求。

全球已有超过80000台螺旋板式换热器装置交付使用，在化工、废水、采矿等应用领域久经验证，可应对其他类型的换热器难以解决的挑战，是值得信赖的可靠解决方案。

阿法拉伐螺旋板换的传热效率是同类管壳式换热器的2-3倍。

因此可回收更多的废热，从而为节约能源创造巨大潜力。

阿法拉伐螺旋板将更低的燃料成本和更少的排放相结合，可以为提升工艺流程的可持续性以及盈利能力提供更明智的解决方案。

同时，紧凑的设计能降低安装和材料成本，简化的服务减少了年度维护预算。

阿法拉伐螺旋板式换热器能缩短投资回收期、降低总投资成本。

对于涉及结垢流体、污泥、乳剂、泥浆、纤维或颗粒负载液体的工艺过程，阿法拉伐SpiralPro换热器的可靠性无与伦比。

SelfClean™的设计可防止脏流体结垢和堵塞，而这些脏流体会导致任何其他类型的换热器出现问题。

最大的正常运行时间和易于清洁性，极大地降低了运营费用，同时提高了生产能力。

SpiralPro换热器可以作为液液换热器或作为蒸汽加热器。

SpiralCond换热器是两相换热的高效解决方案，紧凑的立式安装，比同等效果的管壳式换热器占地面积小得多。

每一个SpiralCond换热器都完全根据所需的热负荷进行定制，并调整通道间距以提供最低的压降。

因此，Spiral-Cond换热器非常适合具有挑战性的真空冷凝和蒸发工况。

SpiralCond换热器能够安装在现有的工艺塔上或者作为“多合一”塔顶冷凝器，同时适配多种冷媒。

解决棘手问题的优势SpiralProSpiralCond适用于液液或者蒸汽加热工况适用于真空冷凝或蒸发工况能够被安装在现有的工艺塔上或者作为“多合一”塔顶冷凝器同时适配多种冷媒温度：-100°C 到400°C 温度：-100°C 到400°C 设计压力：全真空至 100 barg 设计压力：全真空至 100 barg 压差：高达50 barg 压差：高达50 barg 传热面积（最大）：900 m 2传热面积（最大）：2500 m 2 （“多合一“冷凝器）• 提升热回收效率可显著降低能源消耗，同时减少化石燃料消耗和二氧化碳排放。

螺旋板式换热器在工作中基本上需要做到的参数
螺旋板式换热器是一种常见的换热设备，它具有换热效率高、体积小、使用寿命长等优点。

在工作中，螺旋板式换热器需要满足以下基本参数：
1. 温度参数：螺旋板式换热器需要满足进出口流体的温度要求，以达到预期的换热效果。

在选择螺旋板式换热器时，需要根据具体的工艺条件确定进出口流体的温度范围，以确保换热器正常工作。

2. 压力参数：螺旋板式换热器需要满足进出口流体的压力要求，以确保换热器能够承受流体的压力，并保证换热器的安全运行。

在选择螺旋板式换热器时，需要考虑进出口流体的压力范围，以确保选择的换热器能够满足压力要求。

3. 流量参数：螺旋板式换热器需要满足进出口流体的流量要求，以确保换热器能够满足工艺上的需要。

在选择螺旋板式换热器时，需要考虑进出口流体的流量范围，以确保选择的换热器能够满足流量要求。

4. 材料参数：螺旋板式换热器需要满足进出口流体的材料要求，以防止流体对换热器材料的腐蚀或损坏。

在选择螺旋板式换热器时，需要考虑流体的化学性质，选择适合的材料以确保换热器能够长期稳定工作。

综上所述，螺旋板式换热器在工作中需要满足的基本参数包括温度、压力、流量和材料等要求，只有达到这些要求，才能保证换
热器的正常运行和换热效果的达到。

倾斜角对周向重叠三分螺旋折流板换热器性能的影响董聪;陈亚平;吴嘉峰【摘要】对倾斜角为16°，20°，24°，28°，32°单头(即16°CO，20°CO，24°CO，28°CO和32°CO)和32°双头(即2-32°CO)6种周向重叠三分螺旋折流板换热器(cothSTHXs)以及作为对比的弓形折流板换热器的进行数值模拟，并与已有的实验数据进行比较。

采用速度矢量图和压力云图叠加速度矢量的方式分析特殊剖面上局部参数。

研究结果表明：数值模拟结果与实际吻合良好。

螺旋折流板方案壳侧通道存在迪恩涡二次流，相邻折流板重叠区内的管排可抑制缺口泄漏，周向重叠结构有利于强化传热；在相同流量下，壳侧换热系数随倾斜角的增大而减小。

20°CO倾斜角方案的性能最优，在相同压降下，其壳侧换热系数比其他方案的系数高，且流道内的迪恩涡二次流明显较强。

弓形折流板方案的性能最差，其流道中存在流动死区，且壳侧压降远高于所有螺旋折流板方案；在相同压降下，其壳侧换热系数最低，但在相同流量下的壳侧换热系数在所有方案中位列第3，紧随16°CO和20°CO方案之后。

%The six circumferential overlap trisection helical baffle shell-and-tube heat exchangers (cothSTHXs) with single thread but baffle incline angles of 16°, 20°, 24°, 28°, 32° (16°CO, 20°CO, 24°CO, 28°CO, 32°CO) as well as double thread and baffle incline angle of 32° (2-32°CO), as opposed to a segment baffle heat exchanger, were numerically simulated and compared with the available experimental data. Local parameter distributions of the velocity vectors or pressure contours plus velocity vectors on special sections were plotted and analyzed. The results show that the simulation results are satisfactory and in agreement with tests. The Dean Vortex secondary flow and bypass leakage betweenadjacent baffles in the spiral channel play essential roles in the heat transfer enhancement of the cothSTHXs. The shell-side heat transfer coefficient decreases with the increase of incline angle at the same shell-side flow rate. The optimum scheme is 20°CO, and its shell-side heat transfer coefficient is the highest and Dean Vortex secondary flow in the spiral channel is strong at the same shell-side pressure drop. Nevertheless, the worst scheme is the segment baffle one, and there exist stagnant zones in the channel, whose shell-side pressure drop is much higher than those of other cothSTHXs schemes, and so its shell-side heat transfer coefficient is the lowest at the same shell-side pressure drop. The shell-side heat transfer coefficient of segment baffle scheme ranks the third, only 16°CO and 20°CO schemes exhibit better in terms of shell-side heat transfer coefficient.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(047)006【总页数】8页(P2133-2140)【关键词】三分螺旋折流板换热器;倾斜角;周向重叠;二次流;缺口泄漏;相邻折流板;数值模拟【作者】董聪;陈亚平;吴嘉峰【作者单位】东南大学能源与环境学院，江苏南京，210096; 浙江科技学院机械与汽车工程学院，浙江杭州，310023;东南大学能源与环境学院，江苏南京，210096;东南大学能源与环境学院，江苏南京，210096【正文语种】中文【中图分类】TK124螺旋折流板换热器具有消除壳侧流动死区、降低泵功消耗、提高单位压降换热系数、抑制壳侧结垢、减小管束跨度和抑制管束振动等优点而被广泛研究[1−4]。

静设备　石油化工设备技术，２００７，２８（３）・１３・　Ｐｅｔｒｏ－Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

防短路螺旋折流板管壳式换热器　宋小平，裴志中　（大连海特炼油设备有限公司，辽宁大连１１６６００）　

摘要：虽然螺旋折流板管壳式换热器因其低压降、无滞留区、防结垢等性能在冷换工艺流程中得到广　泛应用，但在较大直径换热器运行中出现换热效率低于计算结果的现象，其原因是两块相接折流板，由于简　单对接而出现三角区短路现象，此短路分流了主螺旋流道介质流量，减少介质流速，影响雷诺数，所以严重削　弱了壳程膜传热效率。文章介绍了一种改进型防短路螺旋折流板管壳式换热器，改进后的结构阻断了短路，　使全部介质经理想的螺旋通道以达到良好的换热效果。另外由于其局部重叠的支撑结构很好地解决了管束　中激振破坏管子的问题。　关键词：螺旋折流板换热器；短路漏流；防短路螺旋折流板；振动分析　中图分类号：ＴＥ９６７文献标识码：Ｂ文章编号：１００６—８８０５（２００７）０３—００１３—０２　

我国石化、炼油工业的工艺装置已经采用了　近千台管壳式螺旋折流板换热器。应用管壳式螺　旋折流板换热器是为了解决垂直弓形折流板换热　器因垂直弓形折流板结构导致的壳程压力降大，　存在占换热面积约五分之二的三角死区、污垢沉　积严重、换热效率低、运行周期短等问题。应用结　果表明，壳程采用螺旋折流板结构较采用垂直弓　形折流板结构确实具有减少壳程流体压力降的优　势。但是实测结果表明，壳程换热效率的提高幅　度并不明显，某些换热器，尤其是大直径换热器采　用螺旋折流板结构后，换热效率甚至不如弓形折　流板结构好。　１　防短路螺旋折流板换热器的流动和传热分析　为了搞清螺旋折流板换热器换热效率不如弓　形折流板结构的原因，对不同直径壳体、不同角度　的螺旋折流板换热器进行了多次的模拟试验。通　过试验发现，大量介质从相邻折流板间形成的三　角形空间短路通过，壳体直径越大短路越严重，因　而严重削弱了换热效率。　为了确保壳程换热效率的提高幅度，研发了　

螺旋板换热器螺旋板换热器是以螺旋通道实现传热的一种有较高传热效率的传热设备，在化工生产中应用十分广泛。

其工作原理是：当两种温度不同的流体，从管壁两侧流入换热器的通道时，两流体隔着管壁逆流接触。

热量就由热流体传给管壁，然后再由管壁传给冷流体，以实现于结构上的特点，使流体能在较低的速度下就达到湍流状态，从而强化了传热。

该设备采用板材制作，故在大规模组织生产时，可降低成本。

材料：碳钢或不锈钢型式：卧式立式规格：F=40m²--F=300m²板式换热器结构原理：板式换热器是由传热板片、密封胶垫、夹紧板和夹紧螺栓等主要零部件组成，是用薄金属制成具有一定形状波纹的换热板片，然后叠装而成的一种换热器，工作流体在两块板片间所形成的窄而曲折的通道中流过，冷热流体依次通过各自流道，中间隔一层板片，通过此板片进行换热：传热板片四个角开有流道孔，镶贴有密封胶垫的传热板片安装在固定夹紧板和活动夹紧板之间的框架上，用夹紧螺栓夹紧。

传热板片波纹为人字形，相邻板片具有反向的人字形沟槽，沟槽的交叉点相互支撑形成接触点，介质流动时形成湍流，从而获得很高的传热效率。

应用领域：板式换热器已广泛应用于冶金、矿山、石油、化工、电力、医药、食品、化纤、造纸、轻纺、船舶、供热等部门，可用于加热、冷却、蒸发、冷凝、杀菌消毒、余热回收等各种情况。

设计特点：1、高效节能：其换热系数在3000～4500kcal/m2·°C·h，比管壳式换热器的热效率高3~5倍。

2、结构紧凑：板式换热器板片紧密排列，与其他换热器类型相比，板式换热器的占地面积和占用空间较少，面积相同换热量的板式换热器仅为管壳式换热器的1/5。

3、容易清洗拆装方便：板式换热器靠夹紧螺栓将夹固板板片夹紧，因此拆装方便，随时可以打开清洗，同时由于板面光洁，湍流程度高，不易结垢。

4、使用寿命长：板式换热器采用不锈钢或钛合金板片压制，可耐各种腐蚀介质，胶垫可随意更换，并可方便在、拆装检修。

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。