缠绕管式换热器的特点与发展
缠绕管式换热器介绍
现场即可完成维修工作。 强
缠绕管式换热器与壳板换热器的比较
缠绕管式换热器作为一种高效换热器，除具备结构紧凑、高效节能、投资经济 性等高效换热器的一般特征外，还兼有其自身的独特优势。此类换热器的应用特 点，及其与板壳式换热器的比较优势如下：
1. 缠绕管式换热器的换热管采用层间反向螺旋缠绕的结构，极大地改变了流体流动状态，实现 强烈的湍流效果，提高了换热效率。因此，缠绕管式换热器可保证与板壳式换热器相近的换热 效率以及壳程侧更小的压降。
7. 缠绕管式换热器在停工期间对设备的检查、维修简单快捷，实施堵管方便，且完成堵管 后可靠性高。相比之下，板壳式换热器的维修就十分困难。
8. 缠绕管式换热器管、壳程均可进行单侧耐压试验，为设备现场查漏带来极大便利，最终 使得在极短时间内的现场紧急处理成为可能。而板壳式换热器几乎无现场维修的可能
缠绕管式换热器在重整芳烃装置的应用
2. 缠绕管式换热器能适应管、壳程两侧物流较大的温度差及压力差，不易泄漏，可靠性更高。
缠绕管式换热器与壳板换热器的比较
3. 缠绕管式换热器因其自身缠绕形式、柔性设置等特点，使得设备承受瞬间冲击的能力更强， 更好适应装置事故工况及非计划停车。
4. 板壳式换热器在开停工过程中有严格的升降温速度要求。而缠绕管式换热器本身对此类升降 温速度并非十分敏感，使得设备在开停工过程中的操作弹性及安全性大大增加。
缠绕管式换热器与壳板换热器的比较
板壳式换热器
缠绕管式换热器
结构型式
波纹板片叠装焊接
螺旋形换热管缠绕
承压性能
严格控制两侧压差，始终保持进料侧压力高于反应产物侧。
管、壳程允许单侧承压
泄漏 清洗 抗垢性能 温度变化适应性
存在内漏
螺旋缠绕换热器
螺旋缠绕式换热器螺旋螺纹管式换热器是近年来推出的一种新型高效节能的换热设备，它在设计上完全突破了传统管壳式换热器的设计思路，从材料选择到结构形式、外形体积等方面与传统管壳式换热器相比均有大幅度变化，多项技术创新使该换热器从外观到性能等各方面明显超越了传统管壳式换热器，改变了传统换热器结构简单、体积庞大、外形粗糙、效率低下的特点，是传统换热器的更新换代产品。
中文名：螺旋螺纹管换热器性质：换热设备特点：新型高效节能优点：安装方便，占地面积小应用：汽-水换热领域组成：芯体和壳体1螺旋螺纹管式换热器的技术优势：螺旋螺纹管式换热器最大特点来自于它超高的换热系数，一般可为传统管壳式换热器的2-3倍，同时具备较好的节能效果，与传统管壳式换热器相比，可节能10%以上。
螺旋螺纹管式换热器的外面也一改传统换热器的粗放形象，外壳从筒体到法兰，全部选用不锈钢材料，换热器外表面做镜面抛光处理，美观性大大提高。
螺旋螺纹管式换热器的优势还来自于它体积和重量仅为传统管壳式换热器的几分之一，安装过程不再需要复杂的起重工具和设备，人工即可完成。
该换热器由于管程阻力较大不适合汽源压力较低及水/水换热工况。
螺旋螺纹管式换热器的结构螺旋螺纹管式换热器由芯体和壳体两部分组成，芯体主要由换热管组成，壳体由筒体和封头等组成，上下封头各设两个开口，同一封头上的开口中心呈90°角，使换热器全部参与换热，无死区。
螺旋螺纹管式换热器的应用领域螺旋螺纹管式换热器具有高效的换热性能,在汽-水换热领域表现极佳，广泛应用于暖通和生活热水方面，同时在深冷装置上也有优异表现，在化工和医药等方面取得了广泛应用。
螺旋螺纹管换热器优点（一）螺旋螺纹管换热器热效率高，更加节省能量（蒸汽）内部独特的反向缠绕、螺旋上升的盘管结构，以逆流方式换热，使蒸汽在换热管束中得以充分冷凝，无须经过二次换热，故可以节省大量蒸汽；（二）螺旋螺纹管换热器为全不锈钢焊接，耐高温高压由于螺旋螺纹管换热器的换热管束和壳体全部采用不锈钢材质，具有统一的膨胀系数，其最高承压1.6MPa，最高耐温400℃，不会由于压力和温度不稳定而引起换热器的变形；无需减温减压装置。
缠绕管式换热器介绍
降低成本
在满足性能要求的前提下，通过优化设计降 低制造成本和维护成本。
提高可靠性
通过优化设计，提高换热器的可靠性和使用 寿命。
计算流体动力学分析
流体动力学分析
利用计算流体动力学（CFD）技术，对流体的流动状态、传热过程和 流动阻力等进行模拟和分析。
缠绕管式换热器介绍
contents
目录
• 缠绕管式换热器概述 • 缠绕管式换热器的结构与材料 • 缠绕管式换热器的性能特点 • 缠绕管式换热器的设计与优化 • 缠绕管式换热器的安装与维护 • 缠绕管式换热器的发展趋势与展望
01
缠绕管式换热器概述
定义与特点
高效换热
由于管子采用螺旋缠绕方式，使 得冷热流体在管内外流动时能够 形成较大的温差，从而提高换热 效率。
优化流道设计
根据CFD分析结果，优化流道设计，改善流体流动状态，提高换热效 率。
性能预测
通过CFD分析，预测换热器的性能，为后续优化提供参考。
实验验证
将CFD分析结果与实验数据进行对比，验证模型的准确性和可靠性。
05
缠绕管式换热器的安装 与维护
安装注意事项
安装前应检查设备是 否完好无损，确保所 有部件符合要求。
定义
缠绕管式换热器是一种通过将管 子螺旋缠绕在芯棒上，再通过外 部固定圈进行固定的换热设备。
紧凑结构
由于管子紧密缠绕，使得换热器 体积较小，便于安装和维护。
耐高压
由于结构紧凑和管子较细，使得 换热器能够承受较高的压力。
适应性强
适用于各种不同的流体和温度条 件，可根据实际需求进行定制。
工作原理
01
冷热流体在管内外流动，通过 管壁进行热量交换。
螺旋缠绕管式换热器
济宁宁鲁工程技术有限公司螺旋缠绕管式换热器研发背景:换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
由于常规的管壳式换热器的换热管设计都是采用直管或者是U型管。
所以困扰着设计工程师的一个问题是，采用什么样的方法可以让换热管变长，单位体积的换热面积加大，逆流换热而导致热传导由于结构的原因从根本上维持在一个理想的状态，同时换热设备本身体积要缩小，安全性能要更强。
为此宁鲁工程螺旋式换热管束缠绕技术的研发成功并日趋完善从根本上解决了这个问题，公司利用这一技术成功研发了螺旋缠绕管式换热器。
产品特点:1.结构特点:(1)任意一层相邻两换热管之间的净距相同。
(2)任意相邻两层换热管之间的净距相同(3)每一层换热管的根数由内层至外层的顺序递增，关键在于递增的结果应保证任意一层上、任意两相邻换热管之间的间距相同。
(4)同一层上的螺旋状换热管的螺旋角应相同。
(5)任意相邻两层螺旋换热管的螺旋角应互为相反数。
2.换热特点:(1)由于介质在螺旋流动的过程中将产生二次环流，故壳内及换热管内喘流度高，流束内外部热交换充分，所以热交换能力强。
(2)由于相邻两层螺旋管的螺旋角为相反数，故可以大大的增强壳体内相邻两流层的喘流度，增强热交换能力。
(3)由于换热管是螺旋状缠绕的，因此换热管的长度将远远大于换热器的长度，所以极大地增大了换热面积。
(4)因为螺旋管道的长度远远大于换热器的长度，故在介质流速为定值的情况下，将大大的延长换热的时间，从而达到提高换热效率的目的。
(5)根据缠绕管式换热器的布局特点不难发现壳体内任一空隙位置的换热环境均相同（壳体内任一空隙位置的大小相同），故可以在已知的情况下进行多股流的热交换。
产品优势:螺旋缠绕管式换热器具有换热效率高、能耗少、运行费用省、结垢倾向低、占用空间小，喘流度高，换热效率高，结构紧凑、空间利用效率高，无换热死区等诸多性能优势。
螺旋缠绕管式换热器换热能力是传统换热器的4-8倍，换热系数最高可达15000W/㎡℃，同等换热量、相同的工况下，体积约为传统换热器的1/10，可为您节省宝贵的土地、空间资源。
缠绕管式换热器介绍
冷热流体通过 缠绕管内壁进
行热交换
热量通过管壁 和缠绕的波纹
板传递
冷热流体在管 间流动，实现
热量交换
热量通过管壁 和波纹板传递 给管外的冷却 水或加热介质
高效传热：缠绕管式换 热器采用独特的管内管 外缠绕结构，有效增加 换热面积，提高传热效 率。
耐高温高压：材料选 择优良，能够承受高 温高压的工况，保证 设备长期稳定运行。
解决方案：检查密封件和连接处，及时修复泄漏问题。
解决方案：检查换热器内部是否有堵塞或结垢，及时清理并进行调整。
汇报人：XX
核能发电：用于冷却反应堆，提高发电效率 火电发电：用于冷却锅炉，提高发电效率 风电发电：用于冷却涡轮机，提高发电效率 太阳能发电：用于冷却吸热器，提高发电效率
制药行业：用于 药品生产和加工 过程中的加热、 冷却和蒸发等工 艺流程，提高生 产效率和产品质 量。
化工行业：用于 各种化学反应过 程中的热交换， 如聚合、裂解、 蒸馏等，同时能 够承受各种腐蚀 性介质。
利用效率
海水淡化：用 于大规模海水 淡化工厂的换
热
PART FOUR
传热效率：选择传 热效率高的换热器， 以满足工艺要求。
耐腐蚀性：根据工 艺介质的腐蚀性选 择耐腐蚀的材料。
机械强度：考虑换 热器的机械强度， 以确保其稳定性和 安全性。
经济性：在满足工 艺要求的前提下， 选择价格合理的换 热器。
XX,a click to unlimited possibilities
汇报人：XX
CONTENTS
PART ONE
外部壳体：提供稳定的支撑和 保护，防止外部环境对换热器 的干扰
缠绕管：由多个薄壁金属管 绕成，用于热量交换
缠绕管式换热器介绍ppt
中国石化荆门分公司 中国石油锦西石化公司 中国石化玉门油田分公司 中国石化茂名分公司
单元名称 150万吨/年重整装置 100万吨/年3#连续重整装置 100万吨/年连续重整装置 180万吨/年催化重整装置 80万吨/年连续重整装置 140万吨/年连续重整装置 60万吨/年催化重整装置 80万吨/年重整装置 30万吨/年重整装置 150万吨/年连续重整装置
现场即可完成维修工作。 强
缠绕管式换热器与壳板换热器的比较
缠绕管式换热器作为一种高效换热器，除具备结构紧凑、高效节能、投资经济 性等高效换热器的一般特征外，还兼有其自身的独特优势。此类换热器的应用特 点，及其与板壳式换热器的比较优势如下：
1. 缠绕管式换热器的换热管采用层间反向螺旋缠绕的结构，极大地改变了流体流动状态，实现 强烈的湍流效果，提高了换热效率。因此，缠绕管式换热器可保证与板壳式换热器相近的换热 效率以及壳程侧更小的压降。
清洗反应产物侧，进料侧必须充液保护。
清洗，管程侧可进行管内机械清洗。
一般，板通道间易沉积。垢物积聚还可能引起板片热应力导致 焊缝开裂。
强，具有自清洗能力。
严格控制升降温速率
并无特别限制升降温速度。
可维修性
抗冲击能力
-
可维修性差，现场膨胀节、焊接壁等修复困难。
抗热冲击、工况波动能力弱，对温差、压差、升降温速率等波 动都可能导致损伤。
-
缠绕管式换热器与壳板换热器的比较
板壳式换热器
缠绕管式换热器
结构型式 承压性能
波纹板片叠装焊接 严格控制两侧压差，始终保持进料侧压力高于反应产物侧。
螺旋形换热管缠绕 管、壳程允许单侧承压
泄漏 清洗 抗垢性能 温度变化适应性
缠绕管式换热器在汽、柴油加氢精制装置的应用肖音
缠绕管式换热器在汽、柴油加氢精制装置的应用肖音发布时间：2023-06-29T10:15:09.136Z 来源：《工程建设标准化》2023年8期作者：肖音[导读] 缠绕管式换热器作为一种新型换热器，具有结构紧凑、换热效率高、占地面积小、抗结垢性强和免维修等特点，这类高效节能型换热器已广泛应用于石油化工等领域。
本文主要对缠绕管式换热器在汽、柴油加氢精制装置中的使用情况做以简单介绍，同时也对设备更新前后的使用情况加以对比。
中国石油锦西石化分公司辽宁省葫芦岛市 125001摘要：缠绕管式换热器作为一种新型换热器，具有结构紧凑、换热效率高、占地面积小、抗结垢性强和免维修等特点，这类高效节能型换热器已广泛应用于石油化工等领域。
本文主要对缠绕管式换热器在汽、柴油加氢精制装置中的使用情况做以简单介绍，同时也对设备更新前后的使用情况加以对比。
关键词：缠绕管式换热器；汽、柴油加氢精制装置；设备检修；效益汽、柴油加氢精制装置-柴油国V标准质量升级改造由于装置流程的优化与改造，高压换热器由改造之前的14台缩减至3台，并采用了高效的新型缠绕管式换热器，这类换热器凭借其换热效率高、抗结垢性强、免维修等优点，现已广泛应用于石油化工等领域。
1 高压换热器流程和设备技术升级方面1.1 高压换热器的简要流程自加氢反应器（R-2）流出的反应产物依次经热混氢油-反应产物换热器（E-1）、生成油-反应产物换热器（E-2）、冷混氢油-反应产物换热器（E-3）分别于热混氢原料油、生成油、冷混氢原料油换热，再经反应产物空冷器（Ec-1）冷却至50℃后进入高压分离器（D-1）。
为防止反应产物在冷却过程中析出铵盐，堵塞管道和设备，在E-3前、后分别设置注水点，采用连续注水方式，经高压注水泵P-5分别将除盐水注入至E-3和Ec-1上游管道。
高压换热器简要流程见下图。
图1 高压换热器的简要流程1.2 设备技术升级方面本次装置升级改造新建的3台缠绕管式换热器从管束材质（S32168、ALLOY825）到壳体材质（12Cr2Mo1R+堆焊、Q345R、15CrMoR）、管程壳程工作温度及最高允许工作压力等方面都做了技术升级，管程与壳程的测量介质也从热混氢油、中间反应产物到生成油及冷混氢油均与之前发生了一些变化。
缠绕管式换热器的特点与发展
缠绕管式换热器的特点与发展周松锐;曹蕾;王锦生【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.【期刊名称】《四川化工》【年(卷),期】2016(019)001【总页数】3页(P34-36)【关键词】缠绕管式换热器;缠绕管;低温甲醇洗;煤化工【作者】周松锐;曹蕾;王锦生【作者单位】东方电气集团东方锅炉股份有限公司,四川成都,611731;东方电气集团东方锅炉股份有限公司,四川成都,611731;东方电气集团东方锅炉股份有限公司,四川成都,611731【正文语种】中文关键词：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。
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φ6mm～φ15mm的细管，可承受较高压力，因此管内一般走高压流体。
换热管的缠绕角度为6°～20°。
垫条一般为1mm～5mm 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所示[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。
(1)结构紧凑，在单位容积内具有较多的换热面积，占地面积小，易实现大型化。
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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 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 、 壳侧 流动接近逆流流动换热 ， 达到所需换热量的传热温
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 。
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
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 ］
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
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
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
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、
（ 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
（ 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
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 ）
才［ １ ］ 用数值模拟方法研究了缠绕管式换热器壳程几
３ ６
四Ｊ Ｉ ｌ 化 工
第１ ９卷
２ ０ １ ６年 第 １期
何 结构 对换 热 的影 响 ， 重 点 研 究 了管 径 、 径 向 比、 缠