螺旋螺紋管式換熱器廠(chǎng)家認為換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的裝置,也稱(chēng)熱交換器。因為常規的管殼式換熱器采用直管或U形管。因此,困擾設計工程師的一個(gè)問(wèn)題是,可以采用什么樣的方法使換熱管變長(cháng),增加單位體積的換熱面積,同時(shí)減小換熱設備本身的體積,使安全性能更強。
纏繞管式換熱器是一種結構緊湊的高 效換熱設備,不同于傳統的管殼式換熱器。近年來(lái),廣泛應用于煤氣化余熱回收、空氣分離、氫氣液化、稀有氣體分離、低溫甲醇洗、液氮洗等領(lǐng)域。
纏繞管式換熱器的結構主要由芯管、殼體、換熱管、墊片、封頭、管板等組成。換熱管布置在芯管和殼體之間的空間中,并按照螺旋形狀逐層交替纏繞。相鄰兩層換熱管的纏繞方向相反,兩層換熱管之間用金屬墊片隔開(kāi),形成殼程通道。換熱管一般采用外徑6mm~15mm的細管,可以承受高壓,所以管內一般采用高壓流體。換熱管的纏繞角度為6 ~ 20.墊子一般是1mm~5mm厚的條狀金屬條。
纏繞管式換熱器的結構發(fā)展主要體現在兩個(gè)方面。一是換熱管表面形貌的變化,如光管、螺紋管、翅片管等。二是換熱管纏繞方式的變化,如套管纏繞、平行纏繞等。
纏繞管式換熱器的優(yōu)點(diǎn):
(1)結構緊湊。單位體積換熱面積大,占地面積小,易于實(shí)現規?;?。
(2)可以實(shí)現多種介質(zhì)同時(shí)傳熱。當需要同時(shí)加熱或冷卻幾股流體時(shí),采用小管板的纏繞管式換熱器可以很容易地實(shí)現多股流體的熱交換。
(3)傳熱系數高。纏繞管式換熱器相鄰兩層換熱管的纏繞方向相反,很大地改變了流體流動(dòng)狀態(tài),使殼程流體形成強烈湍流。由于換熱管內螺旋流動(dòng)的增強,管程傳熱膜系數也有所提高。此外,殼程流動(dòng)不斷受到墊片等部件的擾動(dòng),這三個(gè)方面的共同作用顯著(zhù)提高了纏繞管式換熱器的傳熱性能。對于一般結構的氣-氣換熱器,其傳熱系數約為75w/(m2k)~ 365 W/(m2k),但對于纏繞管式換熱器,在某些特定條件下總傳熱系數可達500 W/(m2k)以上。
(4)傳熱溫差小,傳熱效率高。流體在管程和殼程流動(dòng),接近逆流換熱。達到所需換熱量的傳熱溫差小,端面換熱溫差僅為2.
(5)耐高壓。由于管程換熱管直徑小,可以承受高壓,操作壓力可達22MPa。
(6)良好的補償。換熱管端部有一定長(cháng)度的自由彎曲段,換熱管的熱膨脹可以部分自補償,大大降低了換熱管與管板脹差產(chǎn)生的應力,減小了管板的設計厚度,降低了換熱管與管板焊接接頭泄漏的可能性。
(7)不易結垢。換熱管內流體螺旋流動(dòng),通道截面形成二次流。同時(shí),殼程流體在管層間形成湍流,減少了流體對壁面的粘附,不易結垢。