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以大流量为特征的多螺旋通道螺旋板换热器

来源:中凡工业浏览量:载入中...发布时间:1970.01.20


螺旋板换热器具有传热系数大,传热效率高,不易堵塞、不易结垢,结构紧凑,价格便宜,加工方便等优点,是一种在各个工业领域得到广泛应用的高效间壁式热交换器。

1932年瑞典Rosemblad 公司发明和生产出首批螺旋板换热器以来,作为一种得到普遍认可的、成熟的传统换热设备,其基本结构没有发生什么实质变化,主要由外壳、螺旋体、密封及进出口接管四个部分构成,用作传热元件的螺旋体都是由两张卷制而成的螺旋板和中心隔板所构成,两张螺旋板的里端分别焊接在中心隔板的两端,每块螺旋板的一侧表面上都焊有间隔布置的用来保持通道宽度的定距柱,形成两个相互平行的等间距的螺旋通道,参与换热的冷、热流体在螺旋板的两侧流动,通过螺旋板进行换热。

单个流道对通道截面积的限制使这类换热器只能用于螺旋流流量不大的场合,其流量上限约为0.11立方米/,而且只能用于两流体换热的场合。“多螺旋通道螺旋板换热器”的新型螺旋板换热器,不仅继承了传统螺旋板换热器的全部优点,而且还能用于大流量的场合,提高了换热器的单台处理能力,而且,该类换热设备还可以根据需要用于多流体换热的场合。

单一通道对传统螺旋板换热器流量的限制

传统两螺旋通道螺旋板换热器采用一种流体使用一个通道的板材卷制结构,作为压力容器的螺旋板和壳体要承受内部流体的压力,由于螺旋板一般都是采用等厚度的金属板材制成,因此流体压力产生的周向应力的最大值通常发生在螺旋板的外端,因为周向应力与所在位置的直径成正比,从强度角度考虑螺旋板换热器的设备外径就受到了限制。在螺旋板换热器的几何尺寸中,螺旋通道的宽度与流体流量相关,而通道长度以及与之相应的螺旋板的长度则与换热面积相关。在换热器设备外径限定的条件下,螺旋通道的宽度和螺旋板的长度就成了一对矛盾的两个方面。在限定换热器设备外径的条件下,增加螺旋板的长度可以增加换热面积,但是,这样做必将导致螺旋通道宽度的减小,进而导致流体流量、以及换热器单台容量和单台处理能力的下降;反之,加大螺旋通道的宽度可以增大流体的流通截面,增加流体流量、以及换热器单台容量和单台处理能力,但是,这样做必将导致螺旋圈数,螺旋板长度,乃至传热面积的减少。因此,传统的螺旋板换热器只能用在小流量的场合,在工程实践中面临大流量、大容量以及稍大的设备处理能力要求时,只能采用多台并联的方式法加以弥补。例如,在国内中、小型合成氨厂的变热工段、第二热交换器及水加热器中,压缩机中间冷却器中,在天然气化工厂铜氨液冷却器中,都采用多台并联的方式以满足流体流量的需求。但是,多台并联方式,占地面积大,管道连接复杂,维护、维修的工作量也加大了。

以大流量为特征的多螺旋通道螺旋板换热器

1.继承传统螺旋板换热器的全部优点

多螺旋通道螺旋板换热器是一种具有多个螺旋通道的全新的换热设备。该换热器主要由外壳、螺旋体、密封及进出口接管四部分构成,与传统螺旋板换热器不同之处在于,螺旋体由卷制而成的多个同心的螺旋板和位于螺旋体中间的星形中心隔板构成,每块螺旋板的里端都一一对应地焊接在星形中心隔板各个分叉的端部,由星形中心隔板和螺旋板构成多个供流体流过的螺旋通道,每块螺旋板的一侧表面上也都焊有间隔布置的用来保持通道宽度的定距柱,形成多个相互平行的螺旋通道,换热流体在螺旋通道中流动,通过螺旋板进行换热,其端面的密封结构与传统的螺旋板换热器相同。除螺旋通道的个数和中心隔板的形式不同外,多螺旋通道螺旋板换热器的其它结构与传统螺旋板换热器完全相同,流体力学特性和传热特性相同,因此,这类换热器继承了传统螺旋板换热器全部优点。

2. 流体流量成倍增长的性能特点

由于采用多螺旋通道结构,就可以通过流道的并联组合,在不减少总传热面积的前提下成倍提高流体流量,提高换热器的容量和单台处理能力,当然,如果需要,还可用于多种流体换热的场合。以4通道多螺旋通道螺旋板换热器为例,在螺旋初始圈直径、螺旋体外径、通道宽度相同的条件下,与传统的两通道螺旋板换热器相比较,如果让热流体流过4个螺旋通道中的两个交替的通道,让冷流体流过剩下的另外两个交替的通道,就可以把流体流量提高一倍,换热器的单台处理能力提高一倍,因为在设备外径限定的条件下,每个螺旋通道的长度减少为一半,每块螺旋板的长度也减少为一半,但是,螺旋板的数量由两个变为4个,增加了一倍,螺旋板的总长度没有减少,与之成正比的总传热面积也没有减少,而流体流量增加了一倍,从而具备了大流量的工作特征。

螺旋板式换热器

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