貴州管業為（wéi）您介紹纏繞管式（shì）換熱器層間距及同層管間（jiān）距的（de）確定

2019-01-25 14:50:00

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貴州管業為（wéi）您介紹（shào）纏繞管式換熱器層（céng）間距及同層管間距的確定

纏繞管（guǎn）式換熱器是由一組（zǔ）或多組（zǔ）纏繞呈螺旋（xuán）管狀的管子（zǐ）置於殼體之中（zhōng）製成的，又（yòu）稱螺旋管式換熱器。他的特點（diǎn）是結構緊湊、傳熱（rè）麵積比直管大，溫（wēn）差應（yīng）力小，但管內清洗困難，可用於較（jiào）高粘度的流體加熱或冷卻。

纏（chán）繞管式換熱器（qì）不僅適用於大型石油化工工藝過（guò）程，現今大型氮肥國產化裝置也陸續製造了數台大型纏繞（rào）管式換熱器（qì），並取得（dé）了初步成功。纏繞管式換熱器在化工工藝流程中不僅是甲醇洗裝備的關鍵單元設備，而且還是一（yī）種節能設備，但（dàn）由於該設（shè）備工藝計算複雜，製造難度大（dà），工程技術一直（zhí）被國外林德等公司壟斷，國產化進展較小。

纏（chán）繞管式換熱器層間距及同層管間距的（de）確定。

纏繞管式換熱器與傳統換熱器相比，其優點在於：喘流度高，換熱效率高，結構緊湊、空間利用效率（lǜ）高，無換熱死區。

纏繞（rào）管式換熱器之所以具備較傳統換熱（rè）器好的性能，在於其結構方麵的特（tè）殊（shū）。

傳統換熱器是浮頭式折流板換熱器，該換熱器的（de）換熱管是光滑直管，介（jiè）質在管內直流，在管中心部分流速快，與（yǔ）管內表麵接觸的部分流速慢。其特點如下：1、由於介質在管內直流，因此管內的介質運動狀態（tài）較為穩定，喘流度小（xiǎo），管中心的介質在流動過程中幾乎（hū）不會（huì）與管內表麵附近的介質發生擾動，不能很好的實現熱量由管心介質向靠近管內壁介（jiè）質的轉移，從而造成同一界麵上，管內表（biǎo）麵處的溫度接近換熱管外表麵的介質溫度，而越（yuè）靠近管中（zhōng）心，介質（zhì）溫度與（yǔ）換熱管外表麵的介（jiè）質溫度相差（chà）越（yuè）大，降低了熱交換能力（lì）。2、由於換熱管是直管，因（yīn）此，換熱管的長度小於殼體的長度，所以換熱管的換熱麵積受到（dào）限（xiàn）製。3、由於殼體內設有（yǒu）折（shé）流板，因此根據流（liú）體力學知識不難得出在換熱（rè）過程中必然存在換熱死區，以至對換熱效率造成影響（xiǎng）。4、又由於殼（ké）體內各（gè）間隙的換熱（rè）環境不同，故不易（yì）進（jìn）行可控條件下的多（duō）股流換熱。

纏繞（rào）式換熱器由一組或（huò）多組纏繞呈螺（luó）旋管狀的管子置於（yú）殼體之（zhī）中製成的。貴（guì）州管（guǎn）業其纏繞特點為：1、任意（yì）一層相鄰兩換（huàn）熱管之間的淨距相同，用s表示。2、任意相鄰兩層換熱管之間的淨距相同，用d表（biǎo）示。3、每一層換熱管的根數（shù）由內層至外層的順序（xù）遞增，關鍵在於遞增的結果應保證任意一層上、任意兩相鄰換熱管之間的間距相同（tóng）。4、同一層上的螺旋狀換熱（rè）管的螺旋角應相同，用a表示。5、任意相鄰兩層螺旋換熱管的螺旋角應互（hù）為相反數。6、相鄰（lín）兩層螺旋換熱管之間用厚度為d的（de）薄金屬片通過焊接（jiē）的（de）方式固定。7、內層螺旋狀換熱管與中心柱筒之間用厚度為d/2的薄金屬片通過焊接的（de）方式固定。8、外層螺旋狀換熱管與殼體內壁之間用厚度（dù）為d/2的薄金屬片通過（guò）焊接的方式（shì）固定。（注：上述所（suǒ）提及的薄金屬片都是沿換熱器軸向固定（dìng））

在纏繞管式換熱器的使用過程中，換熱管內的介質將沿著換（huàn）熱管的螺旋方向流動，殼體內的流（liú）體將沿（yán）著同層間螺旋管（guǎn）所構（gòu）成的螺旋通道流動。其換熱特點在（zài）於：1、由於介質在螺（luó）旋（xuán）流動的過程中將產生二次環流，故殼內及換熱管內喘流度高，流束內外部熱交換充分，所以熱交換能力強。2、由於相鄰兩（liǎng）層螺旋管的（de）螺旋角為相（xiàng）反數（shù），故（gù）可以大大的增強（qiáng）殼體內相鄰兩流（liú）層的喘流度，增強熱交換能力。3、由於換熱管是（shì）螺旋狀纏繞的，因此換熱管的長（zhǎng）度（dù）將遠遠大於換熱器的長（zhǎng）度（dù），所以極（jí）大地增（zēng）大了換熱麵積。4、因為螺旋管道的長（zhǎng）度遠遠大於換熱器的長度，故在介質流（liú）速為定值的情況下，將大大（dà）的延（yán）長換熱的時間，從而（ér）達到提（tí）高換熱效率的目的4、。根（gēn）據纏繞管式（shì）換熱器的布局特點不難（nán）發現殼體內任一空隙位置的換熱環境均相同（殼體內（nèi）任一空隙位置的大小相同），故可以在已知的情（qíng）況下進行（háng）多股（gǔ）流的（de）熱交換。

介質（zhì）在螺旋狀流道內熱交換的優點在上（shàng）述段落內（nèi）已提及，但（dàn）如何達到介質做螺旋流道流（liú）動的目的（de）需要對同層管間距d與相鄰層間距s進行具體的分析。

對於相鄰層管間距d的取值判定，首先要意識到（dào）當d值足夠大時，殼（ké）內介質將做直流流動，因此d值越小，越有利於實現螺旋流道式流動。其中，當d=0，即相鄰層螺旋管直接焊在一起（qǐ）時達到螺（luó）旋流道流動的效果（guǒ），但是（shì）直接將管道焊在一起，將會對換熱管的強度造成影響，以至不能適應高壓（yā）工況下的（de）換（huàn）熱。除上述（shù）所說的對（duì）換（huàn）熱管（guǎn）道強度造（zào）成影響之外，由於過流（liú）麵（miàn）積的減小，還會大大（dà）的增大殼內介質（zhì）的動能損失，不適（shì）宜高粘度的流質換（huàn）熱，所以螺旋管層層之間必須通過金（jīn）屬片來固定。金屬片的厚度受到工（gōng）業焊（hàn）接水平的限製，西方發達國家的纏繞式換熱器的d值取2mm。

對於（yú）同層管間距s的取值應依據（jù）相鄰層管間距d的取值判定，其要（yào）求在於（yú），s的取值應不至（zhì）於導致介質做螺旋流道流動的阻（zǔ）力大於其（qí）直流的阻力，滿足此要求的s值中，必然（rán）存在一個z小值，該值可使同層間換熱管排列緊湊。s值的z終確（què）定應在滿足不小於z小值的條件下由具體換熱要求確定。

需要（yào）強調的是，在纏繞管式換熱器中，任意一根換熱管的（de）長度都相同。其次（cì）便是，介質的流動（dòng）方向是沿著阻力損失小的流道流動的，而絕非是沿著z短（duǎn）的流道流動，故介質螺（luó）旋流動（dòng）換熱的關鍵在於如何實現做螺旋流動的阻力損失小於做直流流動的阻力損失，即z終取絕於（yú）相鄰層管間距d與同層管間距s。

雖然上述所說的比較簡單，但事實上，如何合理的選取d、s值（zhí）需要在大量實驗的基礎（chǔ）上才能確定。實驗應針對在不同的（de）溫度、不同的壓力條（tiáo）件（jiàn）下對不同的介質進行，從而在大量（liàng）實驗數（shù）據的基礎上，貴州管業得出不同介質在不同溫（wēn）度、不同壓力的條件下d值與（yǔ）s值的關係，並做成特定的表格，以（yǐ）便（biàn）於不（bú）同應用環境中纏繞管式換熱器的設計。

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