缠绕管式换热器的特点与发展

作者:EA视讯发布日期:2020-07-11 17:21

  缠绕管式换热器的特点与发展_能源/化工_工程科技_专业资料。3 4 四川化 工 第1 9卷 2 0 1 6年 第 1期 缠 绕 管 式换 热 器 的特 点 与发展 周 松锐 曹 蕾 王锦生 ( 东方电气集团东方锅炉股份有限公 司, 四川成

  3 4 四川化 工 第1 9卷 2 0 1 6年 第 1期 缠 绕 管 式换 热 器 的特 点 与发展 周 松锐 曹 蕾 王锦生 ( 东方电气集团东方锅炉股份有限公 司, 四川成都 , 6 1 1 7 3 1 ) 摘 要 缠绕管式换热器是一种结构紧凑的高效换热设备 , 具有管束补偿性好 、 管内的操作压力高、 可 同时实现多股流的热交换等优点 , 广泛应用于煤气化废热回收、 空气分离 、 氢液化 、 稀有气体分离、 低 温 甲醇洗 、 液 氮洗等 领域 。本 文着重 介绍 了缠绕 管式 换 热器 的结 构 、 优点、 缺 点 以及 国 内的发 展 情况 。 关键 词 : 缠绕 管式 换热 器 缠 绕管 低 温 甲醇洗 煤化 工 缠绕管式换热器是一种结构紧凑的高效换热设 备, 其结构形式不同于传统的管壳式换热器 , 近年来 已被广泛 应 用 于 煤 气 化 废 热 回 收 、 空气分离 、 氢 液 化、 稀有 气体 分 离 、 低 温 甲醇洗 、 液氮 洗等领 域 。 1 缠绕管式换热器结构 [ 1 ] 缠绕 管 式 换热 器 的结构 如 图 1 所示 , 主 要 由芯 筒、 外壳 、 换 热管 、 垫条 、 封头 、 管板 等组成 , 换热 管布 置 于芯筒 与 外壳 之 间 的空 间 内, 按 螺旋 线 形 状逐 层 交 替缠 绕而 成 , 相 邻两 层换 热管 的缠绕 方 向相 反 , 两 层换热管之间用金属垫条隔开, 形 成壳程流道 。换 热管一般采用外径为 9 6 mm  ̄9 1 5 mm 的细管, 可承 受 较 高压力 , 因此 管 内一 般走 高 压 流体 。换热 管 的 图 1 缠 绕 管 式 换 热 器 结 构 缠绕角度为 6 。 ~2 O 。 。垫 条 一 般 为 1 mm~ 5 mm 厚 的带 状金 属条 。 缠 绕管 式换 热器 可分 为单股 流缠绕 管式换 热器 和 多股 流 缠 绕 管 式 换 热 器 , 如图 2 、 图 3和 图 4所 2 缠 绕 管 式 换 热 器 的优 点 [ 4 ] ( 1 ) 结构 紧凑 , 在单位 容积 内具有 较 多的换 热面 示r 2 ] , 其 中图 4 中的多股流缠绕管式换热器带有若 干 小 管板 。 缠绕 管式 换热 器 的结构 发展 主要体 现在两 个方 面 。一 是 换 热 管 的 表 面形 态 的 改 变 , 如光管、 螺 纹 积, 占地面 积小 , 易实现 大型化 。 ( 2 ) 可 以实 现 多种 介 质 同 时传 热 。当需 要 同时 加热或冷却几股流体时, 采用 图 4所示 的带有小管 板 的缠绕 管式换 热 器可 以很 容 易地实 现多 股流 的热 交换 。 管、 翅片管等 ; 二是换热管缠绕方式 的改变 , 如套管 式绕管、 并管式绕管等。 ( 3 ) 换热系数高 。缠绕管式换热器相邻两层换 基金项 目: 四川省科技厅青年基金项 日( No . 2 o 1 3 J Q O O 4 7 ) 第1 期 缠 绕管 式换热 器的特 点与发展 3 5 图 2 单 股 流 缠 绕 管 式 换 热 器 图 4 带 有小 管 板 的多 股 流 缠 绕 管 式 换 热 器 差 较小 , 端面换 热温差 仅 2 ℃。 ( 5 ) 耐高压 。由于管侧 换热管 直径 较小 , 可承受 较 高压力 , 操作 压力 可 以达 到 2 2 MP a 。 ( 6 ) 补偿性 好 。换 热 管端 存 在 一定 长 度 的 自由 弯曲段 , 换热管的热膨胀可部分 自行补偿 , 大大减小 了换热管 和管板 之 间 因膨 胀 差产 生 的应 力 , 可 减小 管 板 的设 计厚度 , 同时减 少 了换 热 管与 管 板 的 焊接 接头泄漏 的可 能性 。 ( 7 ) 不易结垢 。换热管 内流体呈螺旋流动, 流道 截 面形成 二次 流 。同 时 , 壳 程 流 体 在各 管 层 之 间形 成 湍流 , 降低 了流体对 壁面 的附着 , 不 易结垢 。 3 缠 绕管 式 换 热器 的缺 点 [ , 。 ] 图3 多股 流 缠 绕 管 式 换 热 器 ( 1 ) 换热管 易堵塞 。换 热管直 径较 小 , 易 造成换 热管的缠绕方向相反, 极大地改变了流体流动状态, 使 壳程 流体 形成 强 烈 的湍 流 ; 由于 换 热管 管 内螺旋 热管堵塞 , 因而对管程介质应具有较高的的洁净度 , 介 质在进 入缠绕 管式换 热 器前需经 严格 过滤 。 流动的强化作用 , 管程 的传热膜系数也得到提高; 另 外 还有 垫条 等部 件对 壳 程 的流 动不 断扰 动 , 这 三个 方 面 的共 同作用 , 使 得 缠 绕 管式 换 热 器 的传 热 性 能 ( 2 ) 结构复 杂 , 制造 、 检修 难度 大 , 价 格 昂贵 。 ( 3 ) 清洗 困难 。缠 绕管 式 换 热 器 的结 构 特 点使 得管程和壳程的清洗都 比较 困难 , 通常只能用化学 方 法清洗 。 得 以显著提升。对于一般结构 的气一 气换热设备, 其 传热 系数值 约 为 7 5 W/ ( m 。? K) ~3 6 5 W/ ( mz? K) , 但对于缠绕管式换热器 , 某些特定条件下, 总传 热 系数 可 以达到 5 0 0 W/ ( m ? K) 以上 [ 。 4 缠绕管式换 热器在 国内的发展 近年来 , 随着 国内煤 化工 行业 的飞速 发展 , 国内 也开展 了大 量 缠 绕 管 式 换 热 器 的 研 究 , 例如 : 贾 金 ( 4 ) 传热温差 小, 换热效率高。流体在管 、


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