换热器篇1——螺旋缠绕管式换热器的结构及其优点
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可以看到与传统的管壳式换热器相比,唯一做出的重大改进,就是将原来的直管变成了螺旋管。
螺旋缠绕管式换热器的结构与传统管式换热器相比,都是由壳体、管板、管束,芯部金属管等部分所组成。与其他换热器不同的是,因管束是缠绕式,其内部为中空,所以芯部金属管起支撑管束作用。唯一做出的重大改进,就是见将原来的直管变成了螺旋管。
大家可以把螺旋管想象成弹簧,弹簧在两端固定的情况下,受到应力的时候能自动改变螺旋之间的距离或者螺旋的直径,使应力受到补偿。因此螺旋管换热器两侧的温差能做到非常大。另外由于应力结构符合常理,即使管内压力非常高,但是作用在管壁上的分量却不高,导致反应器可以耐受更高的压力。
其次,由于管子是螺旋管排布,因此这种结构非常紧凑,从图中能够正常的看到,整个换热器内部密密麻麻的都是管子。这种换热器每立方米的换热面积能够达到100㎡以上。
另外就是流体在螺旋管内流动的时候,由于管子蜿蜒曲折,在管子内流体的方向时常发生明显的变化,能形成局部的湍流,进一步提升设备的传热系数。所以整体上,缠绕螺旋管换热器还是一种传热强化设备,可以在更小的体积内达到非常高的换热量。此外由于管子螺旋缠绕,管子长度可以到几百米,能够正常的使用更长的换热器,同时有利于换热器的大型化。
总而言之,螺旋绕管式换热器的湍流效果比较好,杂质沉积率小,比起板式换热器来说,结垢倾向低。
螺旋缠绕结构完全消除了换热管与管板之间的拉脱力,大幅度的提升了常规使用的寿命。同等换热量下,体积约为传统换热器的1/10,能节约宝贵的空间资源。
缠绕螺旋管换热器的优点很明显,可以大幅度扩展换热流程的应用限制范围。唯一的缺点在于加工可能很难,导致加工成本偏高。另外就是换热管的间距等几何参数对内部流体流动的影响很复杂,导致换热过程的计算与设计无法参照传统换热器,这给业主方的选用带来顾虑。当然最麻烦的还是管子的堵塞问题,由于管道特别长,结垢以后几乎没办法清洗,因此这种设备还是适用于原料纯度较高的场合。
螺旋绕管式换热器与传统列管式换热器相比,每根换热管束均以螺旋结构按一定规律均匀缠绕在壳体内,这种结构一方面延长了管程长度,使得换热更充分;另一方面极大的改变了壳程内流体状态,使流体呈强烈的湍流状态流动,强化传热,大幅度的提升换热系数。同时,螺旋缠绕弹性管束设计,可有效消除管道振动和因热胀冷缩变形产生的应力。
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