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螺旋板换热器外圈板的改进

来源:中凡工业浏览量:载入中...发布时间:2021.09.29


螺旋板式换热器是以螺旋通道实现传热的一种有较高传热效率的换热设备,同时具有不易结垢、结构紧凑、可以实现低温差传热、不用管材及制造简便等独特的优点。国内开展螺旋板式换热器的设计和制造至今已有50年的历史,已经形成相当的生产规模,所积累的经验可以满足制定螺旋板式换热器标准在设计、制造、检验和验收方面的要求的。随着市场需要,设备的换热面积逐渐增大,设计和使用的压力等级也越来越大。根据我们对国内螺旋板式换热器使用情况的了解和多年制造螺旋板式换热器积累经验,我们发现,螺旋板式换热器的损坏,绝大多数都发生在螺旋体最外圈或次外圈,一方面与此处受力最大最危险有关,另方面也与传统的螺旋板式换热器外圈板的结构有关。以下是发现的问题及改进的方法。

传统螺旋板式换热器外圈板的弊端

螺旋板式换热器传统外圈板是两个半圆筒体,通过焊接在连接板上,与螺旋体连接。使用两张或四张板卷制的具有均匀通道的螺旋板式换热器,板的厚度一般在3-6mm,当设备直径较大时,其厚度不足以承受介质内压。通常螺旋板的强度依靠通道内布焊的定距柱的支撑来保障。螺旋板上焊接定距柱,然后随板卷制,随着螺旋体的卷紧,定距柱贴紧相邻的螺旋板的背面,很好的支撑住处于其内层的螺旋板,是螺旋板可以比一般无定距柱支撑的光板耐压能力提高很多的主要原因。

传统的外圈板并不是与螺旋体一起卷制成型,而是单独成型,分成两个半圆,通过与螺旋体螺旋通道尾部上焊接的连接板焊接,包在螺旋体的外面。外圈板与螺旋体之间留有间隙以维持介质进出螺旋体的流通截面积。该段间隙因为并不是螺旋体成型时产生的,因此没有定距柱,即外圈板里面的螺旋体最外圈的背面,并没有定距柱支撑以加强承压能力。

螺旋体上焊接的连接板宽度有限,与螺旋体最外层螺旋板焊接时,两条焊缝离得很近,又分别属于两个通道。如果外层螺旋板没有支撑,焊缝热影响区(离连接板100mm左右)很容易沿轴向产生应力断裂,裂口长度约为螺旋板宽度的60%~80%。目前螺旋板换热器损坏的情况,这种损坏占了将近一半。如出现这种损坏,需将设备解体,把外圈板打开后方可修复。

传统的解决办法

1.压力较小并且直径较小时,最外层螺旋板自身厚度已经可以满足强度要求,此种工况下可以不用采取任何补救措施。这种情况仅限于小直径低压力的工况;

2.螺旋板采用不等厚接板,螺旋体最外圈板选择较厚的板,以保证其自身承压能力满足强度要求;

3.不使用外圈板,将螺旋体的终端制成切向缩口,在切向缩口的下面(相当于螺旋体的最外圈)定距柱支撑不到的地方贴焊满足强度要求的补强板。这种结构由于形成切向缩口的最外圈螺旋板强度需要,一般都需要结合不等厚接板或外层贴强结构才能实现。且切向缩口是非圆结构,不能承受较高压力,直径较大时承压变形量很大,经常出现失稳撕裂;

4.在螺旋体最外圈的背面焊接定距柱,依据外圈板的内径排焊类似于定距柱的短圆棒,以期螺旋体受内压而向外扩张时,短圆棒能够接触到外圈板,以起到增加承压能力的作用。但由于安装的程序和制造的精度问题,短圆棒不可能直接和外圈板接触,也无法保证受压时短圆棒全部都能和外圈板接触,因此这种结构是无法保证螺旋体的安全的;

5.在外圈板上打孔,按照计算出来的密度要求,在外圈板上钻孔,当外圈板与连接板焊接后,在孔中塞入定距柱,然后在外圈板外侧焊好。这种结构在理论上是最可行的,可以应用于较大直径和较高压力的工况。缺点是钻孔、焊接的工作量很大,同时外圈板上钻出几百上千的孔,也增加了外泄的危险。   

采用外层贴强板的解决方法

采用外层贴强板结构,彻底解决了大直径高压力对螺旋板换热器的限制,扩展了螺旋板换热器的应用范围。

1.放大收圆结构贴强板与螺旋板紧密的贴合在一起,近似于多层包扎式壳体,相同设备直径的条件下,放大收圆结构要比传统外圈板和板尾切向缩口结构,所承受的工作压力要高得多;

2.放大收圆处的定距柱是和其他定距柱一起卷制,每排定距柱的顶紧力是相同的,不会存在顶不紧的情况;

3.每张螺旋板最外层只有一条纵向焊缝,相比传统外圈板与螺旋体连接板焊接减少一半纵向焊缝,工作量减少,更减少了焊缝热影响;该焊缝位于螺旋体的最外侧,如有泄漏,仅为外泄,不会造成介质串流;该焊缝为可见焊缝,出现任何问题均可修复;

4.当螺旋板需选择造价较高的材料例如不锈钢板时,由于贴强板完全不与介质接触,因此贴强板可以用更低廉的材料制作,比如用碳钢板制作贴强板,这样可以大大降低设备制造成本;

5.贴强板可以在卷床上直接上在螺旋体上,利用卷床的转动功能,可以很方便的施工,减少了工装夹具的投入。比传统的结构形式省时省工省力,提高了生产效率。

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