三分螺旋折流板换热器2012
螺旋板式换热器的工作原理
螺旋板式换热器的工作原理
螺旋板式换热器是一种高效、紧凑的换热设备，其工作原理可以概括为以下几步：
1. 流体进入换热器
流体（通常是液体或气体）通过进口进入螺旋板式换热器。
2. 流体在板片/螺旋通道中流动
螺旋板式换热器的核心是一套由板片和螺旋通道组成的热交换单元。
流体在这些通道中逐渐升温或降温，以完成加热或冷却过程。
3. 热量传递
当流体经过热交换单元时，热量将从一个流体（热量传递的源）传递到另一个流体（需要吸热的目标）中。
4. 流体出口
完成热量传递后，流体通过出口离开换热器。
此时，加热的流体会变成高温状态，而冷却的流体则变成低温状态。
螺旋板式换热器之所以能够高效紧凑，是因为它利用了螺旋通道和板片创造了数百个微小的热交换通道。
这些通道的紧密排列使得螺旋板式换热器可以在相对较小的空间内完成大量的热量传递。
此外，螺旋板式换热器具有结构紧凑、内部无死角、清洗方便等优点，因此广泛
应用于化工、制药、食品、冶金、石化等众多行业中。
总之，螺旋板式换热器主要利用螺旋通道和板片进行热量传递，采用紧凑的结构设计实现高效的换热过程。
通过合理的流体进出口设计和传热原理的运用，螺旋板式换热器可以满足不同工业领域中的各种换热需求。
周向重叠三分螺旋折流板换热器性能比较
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ， Ｓ ｏ ｕ ｈｅ ｔ ￣ｔ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ， Ｎａ ｎｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ９ ６ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ） （ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ Ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ｎｄ ａ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｔ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｓ ｒ ｉ ｔ ｙ， Ｎａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ９ ６ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
（ 东 南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室 ， 南京 ２ １ ０ ０ ９ ６ ）
摘 要 ：对 采用 正三 角形布 管且 螺 距相 同的 ４种 螺旋折 流板 换 热器 方案 ， 即倾斜 角 为 ２ ０ 。 三分周 向 重叠（ ２ ０ 。 Ｔ Ｃ Ｏ） 、 倾斜 角 为 １ ８ 。 四分周 向重 叠 （ １ ８ 。 ＱＣ Ｏ） 、 倾斜 角为 １ ８ 。 首尾相连（ １ ８ 。 ＱＥ Ｅ） 以及 螺 旋角 为１ ８ ． ４ 。 的连 续 （ １ ８ ． ４ 。 Ｃ Ｈ） 螺 旋折 流板 换 热器 的流 动和传 热 性能进 行数值 模 拟 ． 给 出 了子 午 切面 、 同心正 六边 形 切 面上速 度 矢量 叠加压 力 或速度 云 图分布 以及 ６ ０ 。 扇 区的 ９根 换 热管 和 ４ 层 同心换热管层的局部热流密度分布． 结果表 明： 每个螺旋周期 中均存在 二次流， 非连 续螺旋折 流板 Ｖ形缺 口 处存在“ 逆 向泄漏” ， 但 ４种方案中２ ０ 。 Ｔ Ｃ Ｏ方案泄漏量最少 ； ２ ０ 。 Ｔ Ｃ Ｏ方案具有最 大 壳侧传 热 因子 － 『 摩 擦 系数， ０ 和 平均 综合 性 能指标 （ 。 ／ ， ０ ） ； １ ８ 。 Ｑ Ｃ Ｏ 方案 中的传 热 因子 和 摩 擦系数． 厂 ｎ 其次； 虽然 １ ８ ．ｏ Ｃ Ｈ方案摩擦系数， ０ 最低 ， 但其壳侧传热因子． 『 。 和平均综合性能指标 （ 。 饥 ） 均 最差 ． 关键 词 ： 螺 旋折 流板 换热 器 ； 三分折 流板 ； 四分折 流板 ； 连 续折流 板 ； 相邻 折流板 周 向重 叠 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｋ１ ２ ４ 文 献标 志码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ １— ０ ５ ０ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ － ０ ７ ９ ３ － ０ ５
螺旋板式换热器
目录
• 螺旋板式换热器概述 • 螺旋板式换热器性能特点 • 螺旋板式换热器应用领域 • 螺旋板式换热器设计选型 • 螺旋板式换热器运行维护与保养 • 螺旋板式换热器发展趋势与展望
01 螺旋板式换热器概述
定义与的换热设备，由两张平行的金 属板卷制而成，形成两个均匀的 螺旋通道。
未来发展趋势预测
个性化定制
随着市场需求多样化，螺旋板式换热器将向个性 化定制方向发展。
绿色环保
环保意识的提高将推动螺旋板式换热器向更加环 保的方向发展。
智能化和网络化
随着工业4.0的推进和物联网技术的应用，螺旋板 式换热器将实现智能化和网络化运行。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
螺旋板式设计使得设备具有较高的承压能力，可适应较高的工
03
作压力和温度。
操作弹性大、适用范围广
螺旋板式换热器可处 理多种流体介质，包 括液体、气体以及蒸 汽等。
设备处理量可根据需 求进行调整，操作弹 性大。
操作温度范围宽，可 满足不同工艺要求。
易于维护和管理
设备结构简单，维护方便。
螺旋板式换热器具有较长的使用寿命和稳定的性 能，降低了维护成本。 设备运行过程中噪音低，对环境影响小。
02
原理：两种不同温度的流体在螺 旋通道内以逆流或顺流方式进行 热量交换，达到加热或冷却的目 的。
结构组成
螺旋体
由金属板材卷制而成的 螺旋通道，是热量交换
的主要场所。
端盖
密封装置
支承结构
位于螺旋体两端，用于 连接流体进出口管道。
确保流体在螺旋通道内 不泄漏，保证换热效率。
用于支撑螺旋体，保证 其稳定性和安全性。
螺旋板式换热器原理
螺旋板式换热器原理
螺旋板式换热器是一种常用的换热设备，其原理基于热传递和流体力学。
螺旋板式换热器通过将热传递表面进行螺旋排列，从而实现高效的换热。
首先，让我们从结构原理方面来解释螺旋板式换热器的工作原理。
螺旋板式换热器由两个平行的金属板组成，它们通过一系列螺旋形的金属带连接在一起。
这种结构可以形成一系列通道，热交换的两种流体分别通过这些通道流动。
其中一种流体通过螺旋通道的中心，而另一种流体则通过相邻的螺旋通道。
这种设计增加了热交换表面积，提高了换热效率。
其次，从传热原理来看，螺旋板式换热器利用了流体间的对流和传导来实现热量的传递。
当两种流体在螺旋通道中流动时，它们之间会发生热量的传递。
热量会从温度较高的流体传递到温度较低的流体，直到两种流体达到热平衡。
这种热传递过程可以实现高效的换热，使得螺旋板式换热器在许多工业领域得到广泛应用。
此外，螺旋板式换热器还可以根据具体的工艺要求进行优化设计，包括通道的宽窄、螺旋角度、板材材质等。
这些设计参数会直
接影响换热器的换热效率和传热能力。
总的来说，螺旋板式换热器的原理基于结构设计和热传递原理，通过优化设计和流体力学原理实现高效的热量传递和换热，广泛应
用于化工、石油、食品等工业领域。
希望这个回答能够全面地解释
螺旋板式换热器的工作原理。
螺旋折流板列管换热器
冷换 设 备是炼 油 化工 发 电等行 业工 艺流
总 传 热 系数 Ｋ 值 一 直 停 滞 在 较 低 状 态 ．
它 在炼 油厂的应 用效 果 目前 国内最 大 的冷 换设 备换热 面积 只有 ｌ ０ ～２ ０ ｍ。 而国外可 达 到 ００ ００ ．
５ ０ ０ ０～ ６ ０ 。 ００ ｍ
．
进人 ２ 世 纪 ７ （ Ｊ ０年代 后 ． 随着 石 化 行 业 技 术 的发展． 国外 冷 换 设 备 技 术 也 有 了显 著 的进 步 首先 在冷 换 备 两个 传热 界面之 一 的管程 采用 了 螺纹 管 、 形 管 、 异 内插 物 等 强化 传 热薪 技 术 ， 管 使 程传 热有 丁较 大 的突破 但 是 从间壁 传热 原理 上 讲． 控制 一 台换 热 设 备传 热 效 率 的 是传 热 能 力 相
甚 至更 多 他 们 的决 窍就是 采 用
了螺旋折 流板 新型结 构 螺旋折 流板式 换热 器 和 传 统 的弓形折 流板换 热器 唯一 区别就是 折 流板 在 壳 体 中结 构形 式 的改变 弓形 折流板 在壳 体 内垂 直 于换 热管束 ． 使壳侧 形 成若干个 并列 折返 通道 ． 介 质急 剧改变 流 向必 然 产 生严 重 的压力 损 耗 ． 这 是此类 型换热 器能耗 大 的主要原 因 同时 在两 个 折流通 道变 向过渡 区域 ． 体 取 最短 路 程斜 向前 流
程 中 的 主 要 设 备 以 炼 油 厂 为 例 ．冷 换 设 备 占设 备 总 金 属 消 耗 黾 的 ２ 左 右 它 既 是 工 艺 流 程 Ｏ
管壳式换热器折流板的设计
设计折流板的设计壳式换热器折流板的管壳式换热器HTRI2012 上海CC China Meeting11062012-11-06管壳式换热器折流板的设计管壳式换热器中折流板的常用形式----单弓----NTIW（单弓窗口不布管）----双弓----螺旋折流板----双螺旋折流板----折流杆（Rod Baffle）管壳式换热器折流板的设计•单弓折流板的阻挡和扰流作用使得流体冲击折流板时改变流向,同时由于流通截面的突变而在弓形折流板缺口处形成流体速度突变和压力突变,且在折流板背面形成回流区,造成压力损失。
管壳式换热器折流板的设计•单弓折流板间距与切割率增大，将降低壳程压降, 但同时壳程传热系数减小；折流板间距与切割率减小,将增大壳程传热系数, 但同时壳程压降也急剧增大。
即壳程压降与壳程传热系数同增或同减, 但壳程压降增大或减小的幅度大于壳程传热系数。
为此, 在压降允许范围内, 减小折流板间距与圆缺率, 加强传热效果。
管壳式换热器折流板的设计•单弓-窗口不布管减小管子的无支撑间距，牺牲部分换热空间，降低诱导及弹性振动的可能性，同时增加壳程流体的流通量。
管壳式换热器折流板的设计•双弓双弓弓形折流板换热器保留了弓形折流板的结构形式, 但增加了切割面积, 使壳程流动形式从单弓时的错流改变成顺错流态, 并克服了流体急剧回弯流动造成的管束震动,在相同压降下即可把流速提高至二倍以上, 从而提高传热速率。
尤其适合用于壳侧流体流量大, 粘度大的场合。
管壳式换热器折流板的设计•螺旋折流板螺旋折流板换热器突破了壳程介质流横向垂直和管子相切的传统观念, 流体在壳侧呈连续柱塞状螺旋流动,不会出现传统折流板换热器内的流动死区,并且由于旋流产生的涡与管束传热界面边界层相互作用, 使湍流度大幅度增强, 有利于提高壳侧膜传热系数。
管壳式换热器折流板的设计•螺旋折流板连续螺旋折流板换热器的折流板形状是自壳体进口向出口推进的完全螺旋面，介质在壳体内做到相对连续平稳旋转流动。
螺旋板式换热器常见故障及处理方法
螺旋板式换热器常见故障及处理方法一、引言螺旋板式换热器是一种高效的换热设备，常被用于化工、能源、石油等行业中。
然而，在长期使用过程中，螺旋板式换热器也会出现一些常见的故障。
本文将介绍螺旋板式换热器的常见故障及处理方法。
二、漏泄故障螺旋板式换热器的漏泄故障可能由以下原因引起：板片密封不良1.：板片之间的密封不良会导致流体泄漏。
处理方法是检查并更换密封垫片，确保密封性能。
板片腐蚀2.：腐蚀会使板片表面出现小孔，导致漏泄。
处理方法是定期清洗换热器，并进行防腐处理。
板片变形3.：长期高温使用会导致板片变形，造成泄漏。
处理方法是定期检查板片变形情况，如有需要，更换变形的板片。
三、结垢故障螺旋板式换热器的结垢故障可能由以下原因引起：污水中的沉淀物 1.：长期使用会导致污水中的沉淀物积累在板片表面，形成结垢。
处理方法是定期清洗板片，避免沉淀物的堆积。
水质问题2.：水中的钙、镁离子过多，会形成钙镁结垢。
处理方法是采用软化水处理或定期给换热器进行酸清洗，溶解结垢。
四、冷凝结露故障螺旋板式换热器的冷凝结露故障可能由以下原因引起：进出口温差过大1.：进出口温差过大会导致冷凝结露。
处理方法是调整流体流量或增加辅助设备，以减小进出口温差。
管壳泄漏2.：管壳泄漏会导致流体进出口温度不稳定，进而引起冷凝结露。
处理方法是检查管壳密封情况，修复或更换泄漏部件。
五、渗漏故障螺旋板式换热器的渗漏故障可能由以下原因引起：管壳接口渗漏1.：管壳接口处的渗漏会导致流体泄漏。
处理方法是检查管壳接口密封情况，进行紧固或更换密封件。
换热管渗漏2.：换热管本身的渗漏也会导致流体泄漏。
处理方法是检查换热管的状况，如有需要，更换渗漏的换热管。
六、总结螺旋板式换热器在长期使用过程中容易出现漏泄、结垢、冷凝结露和渗漏等常见故障。
针对这些故障，我们可以采取相应的处理方法，如更换密封垫片、定期清洗换热器、软化水处理、调整流体流量等，以保持换热器的正常运行。
希望本文对您了解螺旋板式换热器的常见故障及处理方法有所帮助！。
螺旋板式换热器
螺旋板式换热器螺旋板式换热器是用薄金属板压制成具有一定波纹形状的换热板片，然后叠装，用夹板、螺栓紧固而成的一种换热器。
工作流体在两块板片间形成的窄小而曲折的通道中流过。
冷热流体依次通过流道，中间有一隔层板片将流体分开，并通过此板片进行换热。
本设备由两张卷制而成，形成了两个均匀的螺旋通道，两种传热介质可进行全逆流流动，大大增强了换热效果，即使两种小温差介质，也能达到理想的换热效果。
在壳体上的接管采用切向结构，局部阻力小，由于螺旋通道的曲率是均匀的，液体在设备内流动没有大的转向，总的阻力小，因而可提高设计流速使之具备较高的传热能力。
基本结构：(1)波纹形状的换热板片(2)夹板(3)夹紧螺栓(4)盖板(5)冷流体进口(6)热流体出口结构图1所示：设计方法：（1）板型选择1、I型不可拆式螺旋板式换热器螺旋通道的端面采用焊接密封，因而具有较高的密封性。
2、II型可拆式螺旋板换热器结构原理与不可拆式换热器基本相同，但其中一个通道可拆开清洗，特别适用有粘性、有沉淀液体的热交换。
3、III型可拆式螺旋板换热器结构原理与不可拆式换热器基本相同，但其两个通道可拆开清洗，适用范围较广。
（2）基本参数1.螺旋板式换热器的公称压力PN规定为0.6，1，1.6、2.5Mpa（即原6、10、16、25kg/cm）（系指单通道的最大工作压力）试验压力为工作压力的1.25倍。
2.螺旋板式换热器与介质接触部分的材质，碳素钢为Q235A、Q235B、不锈钢酸港为SUS321、SUS304、3161。
其它材质可根据用户要求选定。
3.允许工作温度：碳素钢的t=0-+350℃。
不锈钢酸钢的t=-40-500℃。
升温降压范围按压力容器的有关规定，选用本设备时，应通过恰当的工艺计算，使设备通道内的流体达到湍流状态。
（一般液体流速1m/Sec气体流速10m/Sec）.设备可卧放或立放，但用于蒸气冷凝时只能立放；用于烧碱行业必须进行整体热处理，以消除应力。
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相邻折流板交 界处逆向泄漏
2020/12/31
相邻折流板三角区的泄漏分析
在相邻折流板的三角 区有一排管子形成阻 尼作用。这对于减小 逆向泄漏有利。
中国 • 南京
螺旋流动方向
能源与环境学院
流 动 方 向
在相邻折流板的三角区处流 体由下而上携速度动压头向 上游通道流动，但遇到逆向 漏流的顶撞。
中国 • 南京
5
2020/12/31
壳侧换热系数随壳侧压降的变化
18000
中国 • 南京
14000
h o / W m-2 K-1
10000
6000
2000 0
能源与环境学院
seg
20°
24°
28°
32°
2-32°
10 20 30 40 50 60
Δp o / kΔpo综合指标随壳侧流量的变化
• 20°扇形折流板方案是试验范围内的最佳方案，其综合指标 (ho/ Δp o)的平均值与弓形折流板换热器方案相比平均提高 108%；
• 倾斜角相同的双头螺旋折流板方案比单头方案的壳侧换热系 数和压降都有提高，其综合指标(ho/ Δp o)亦有所提高；
• 周向重叠三分螺旋折流板换热器的最佳倾斜角在20°左右， 而不是如一些文献对1/4螺旋折流板换热器的研究得出的 40°左右。对螺旋折流板的制作是福音。
2020/12/31
中国 • 南京
由于此处有管 子的阻尼，相 邻折流板交界 处的短路受到 第二层六边形切面(见18页)展开图上速度矢量+压力云图 限制
能源与环境学院
2020/12/31
结论
中国 • 南京
• 正三角形排列布管是绝大多数管壳式换热器所 采用的首选结构。而三分螺旋折流板换热器正 好适合这种结构。周向重叠三分螺旋折流板管 壳式换热器是同时具有适合正三角形布管和防 短路的结构。
pressure
19200 19000 18800 18600 18400 18200 18000 17800 17600 17400 17200 17000 16800 16600 16400 16200 16000 15800 15600
0 0.02 0.04 0.06 0.08
X
(左)折流板对称线；(右)相邻折流板交界处
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2020/12/31
Frame 001 18 Dec 2010 title
横切面
Frame 001 18 Dec 2010 title
中国 • 南京
Y Y
0.06 0.04 0.02
0 -0.02 -0.04 -0.06
-0.06 -0.04 -0.02
0 0.02
X
0.04
中国 • 南京
h
o
Δp
-1 o
1100 1000 900 800 700 600 500 400 300
1
能源与环境学院
seg
20°
24°
28°
32°
2-32°
2
3
4
M o / kg s-1
5
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(ho/Δpo)/(ho/Δpo)seg指标随壳侧流量的变化
2.2
中国 • 南京
(h o Δp o-1) (h o Δp o-1)-1seg
24°
28°
32°
2-32°
5000 7000 M o / kg s-1
9000 11000
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壳侧压降随壳侧流量的变化
55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5
1
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Δp o / kPa
seg
20°
24°
28°
32°
2-32°
2
3
4
M o / kg s-1
0p.r0e6ssure
19200 19000
0.0148800
18600 18400 18200
0.0128000
17800 17600
11077420000
17000 16800
-0.0126600
16400 16200 16000
-0.0145800
15600
-0.06
0.06 0.08-0.06 -0.04 -0.02
对称，扇 形能折源与流环板境学院
对称，扇 形折流板
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三分螺旋折流板换热器
中国 • 南京
1/3分区布管
1-壳体；2-管束；3-管板；4-折流板；5-进、出口接管 三分扇形螺旋折流板管壳式换热器本体
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2020/12/31
貌似泄漏面积减少，但存在指向下一级的 漏流捷径，必然影响绕行主流的传热
中国 • 南京
2020/12/31
周向重叠折流板的投影图
中国 • 南京
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2020/12/31
总体传热系数随壳侧流量的变化
图例：
3200
数字是倾
斜角；
2800
2-是双头；
seg-弓形
2400
中国 • 南京
K / W m-2 K-1
能源与环境学院
2000
1600 1000
3000
seg
20°
2
1.8
1.6
1.4 1.2
1 1
能源与环境学院
20°
24°
28°
32°
2-32°
2
3
4
M o / kg s-1
5
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结论
中国 • 南京
• 20°扇形折流板方案不仅综合指标(ho/Δp o)而且换热系数ho 的数值亦高于弓形折流板方案，而一般认为在同样壳体下， 弓形换热器的换热系数高于螺旋折流板换热器在相同流量下 的对应值。这是关键问题，因为对于用户来说是不可能接受 换热系数降低的方案，即使其压降很低；
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2020/12/31
数值模拟
中国 • 南京
左视图上切面位置和编号
(a) 折流板与拉杆 (b) 折流板与管束 (c) 壳体
能源与环境学院 周向重叠三分螺旋折流板换热器
2020/12/31
(上)主视图上折流板编号和切面位置 (下)偏心纵向切面E1上速度矢量+压力云图
中国 • 南京
单涡型迪恩涡
中国 • 南京
可见轴向搭接不利于强化传热！这是由陈 能源与折环境流学板院轴向搭亚接时平上首、先下提游出截的面之观间点X。型并缺口被处试的验漏证流实
2020/12/31
相关试验研究：试验件管芯照片
水-水换热 单头螺旋 • 20° • 24° • 28° • 32° 双头螺旋 • 32° 弓形
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相关类比
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2020/12/31
陈亚平提出三分螺旋折流板方案
中国 • 南京
a. 1/3 分区布管; b. 中心无管位; c. 中心布管周向重叠
三分螺旋折流板的对称方案投影图