高压绕管式换热器
绕管式换热器的布置及管道设计方案研究
绕管式换热器的布置及管道设计方案研究摘要：换热器设备在化工装置当中的应用是十分广泛的。
在整个工程当中，换热器的数量以及投入的资金都占据着非常大的比例。
并且在整个工程当中也占有着一个十分重要的地位。
绕管式换热器能够适应非常大的温度区间，并且是一种高效紧凑的换热器，能够承受住热量的冲击，并且这种换热器的自身也带有消除热应力的能力。
因此绕管式换热器具有节能环保的特点，近些年来绕管式换热器应用的越来越广泛。
关键词：绕管式；换热器，管道设计换热器可以在工业生产当中完成物料之间热量的传递。
换热器是一种通用的工艺设备，在许多领域当中都广泛应用，比方说化工，炼油和原子能等等。
换热器在化工以及炼油等工业产业当中的应用是非常重要的。
换热器在化工厂的建设投资比重当中，可以占到总投资的10%到20%。
在石油炼厂当中的占投资比例更是高，可以占到全部工艺设备投资的35%到40%。
绕管式换热器属于间壁式管式换热器。
这是从传热原理上进行区分的。
因为管式换热器具有耐高压的性能，而绕管式换热器也具有同样的性能。
不仅如此，绕管式换热器的结构比较紧凑，传热效率也比较高。
绕管式换热器的传热管是非常长的，可以达到50到60米，甚至有一些更长的可以达到150到160米。
这种换热器特别适合应用在低温下的气体分离装置当中，比方说空气分离装置，稀有气体分离装置等等。
一、绕管式换热器的特点和应用对于一些普通的换热器来说，绕管式换热器是有其独特的优势的，绕管式换热器的构成比较特殊。
传热器是按照螺旋的形式交替缠绕在芯筒和外筒之间的空间内的。
绕管式换热器是不存在流动死区的，并且这种换热器的应用范围比较广。
它能适用的温度区间也比较大。
面对热冲击的能力也是非常强的，可以利用自身的特点来消除热应力，紧凑度也比较高。
绕管式换热器和普通换热器还有一个最大的特点。
就是绕管式换热器可以设置多股管，这样一台换热器就可以满足多股流体的同时换热。
正是由于绕管式换热器的这样的特点，现在绕管式换热器在化工装置当中应用的越来越广泛，并且占有了非常重要的位置。
高压绕管换热器绕管机的设计
参 考 文 献
ｆ】 费 飞 ． 于极 值 法 的修 配 法 装 配 尺 寸 链 解 算 公 式 分 析 【】 １ 基 Ｊ．
现 代 制 造 技 术 与 装 备 ，０ ９（ ）７— ． ２０ ５： ９ 【 】 李 小 林 ． 配 装 配 法 释 疑及 变 通 求 解 【１河 南 工 程学 院学 ２ 修 Ｊ 报（ 自然 科 学 版 ）２ ０ １： ６— ８ ，０ ９（ ）３ ３ ． 【］ 王 兰 群 ． 于 装 配 尺 寸 链 应 用 的研 究 ［］黄 石 理 工 学 院学 ３ 基 Ｊ 报 ，０ ７２ （） ９—１． ２０，３３： ２
效 率高 、 位体 积 换热 面积 大 ， 实 现 多股 流 换 热 ， 单 可 具
有 很 好 的 热 补 偿 能 力 ， 合 深 冷 系 统 的 换 热 。 压 绕 管 适 高
换 热 器 是 大 型 化 工 工 艺 过 程 的 重 要 设 备 ， 且 是 一 个 而
高 效 节 能 的 设 备 ， 要 用 于 净 化 流 程 的 低 温 甲 醇 洗 装 主
也 比较 困 难 。
高 压绕 管换 热器 与 常规 形式 相 比 ， 有 以下优 点 ： 具 １ 降 低 了 温 差 应 力 ， 于 降 低 管 子 与 管 板 连 接 区 的 峰 ） 对 值 应力 、 止破 裂 和疲 劳起 到很 大 的作用 ；） 于换热 防 ２ 由
器 工 作 时 约束 缓解 ， 板 与管 子 连 接 区 的局 部 应 力和 管
的零件 后 ， 可依 据实 测值 再 次调整 各 组成 环 的公差 ， 还 使之 更符 合生 产 实际 。
［ 】 杨友才． ４ 修配法解装配尺寸链的新方法 ［Ｊ 中国科技信 Ｊ．
息 ，０ ５ １ ） １６—１ ７ ２ ０ （３ ： １ １．
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
绕管换热器
• 2.3缠绕管换热器都是竖直运行,下管板与管子间 易产生间隙腐蚀,这也是较常见的破坏形式之一.因 此,胀接要做到二点:一是要有合适的胀度,消除间 隙,防止腐蚀;二是防止过胀,导致管板塑性变形,降 低了胀接的可靠度. • 2.4九江绕管胀接的胀度在管子穿穿管前进行了试 验，选择80MPa的胀度（75-90MPa之间）
目录：
• 一、绕管换热器的基本介绍 • 二、绕管各部件加工步骤及注 意事项 • 三、操作与维护
一、绕管换热器的基本介绍：
• 1.绕管式换热器是在与管板相连的中心筒上, 以螺旋状交替缠绕数层小直径换热管形成 管束,再 将管束放入壳体内的一种换热器。 • 管束由多层螺旋缠绕的换热管组构成，每 层换热管以相反的方向缠绕，每层换热管 用垫条隔开，垫条厚度由工艺计算的流体 通道要求确定(九江项目采用2mm厚度）并 采用异型垫条控制换热管的螺旋升角。在 设计盘管时同一层使用相同长度的管子绕 制，在同一管程的流道上管子应均匀布置。
• 优点：结构紧 凑、可同时进行多种介质换热、管 内操作压力高、传 热管的热膨胀可自行补偿、换 热器易实现大型化等 特点,因此,成为大型煤化工 装置低温甲醇洗系统的首选换热设备。 • 缺点：主要为检修、清理困难,所以一般用于较清 洁的工艺介质。
• 2.绕管式换热器按其结构特点分为两类:管
程单股流流道型(称为单股流绕管式换热器),
• 1.20绕制完成以后，对绕管体外部使用厚度 为2mm的不锈钢皮进行包裹，以防伤到管 子，等待与筒体进行套装，由此夹套还起 到导流作用，夹套与设备壳体间应保持一 定距离。如下图片：（E1610为例）
2制造过程的控制
2.1盘管的控制.盘管控制的好坏直接影响到换热器 的换热效率,尤其是对结垢情况影响较大.因此,盘管 时必须使层间距适度,没有窄间隙死角,防止局部区域 布置不均匀,造成流体阻塞,降低流体的流通面积. 2.2焊接的控制.缠绕管的损坏形式最常见的是管口 泄漏,这是设备的关键部位.一般缠绕管换热器为了提 高换热效率,采用管子都比较小和薄,焊接容易产生缺 陷.因此,焊接必须严格控制线能量,焊缝要均匀和饱 满.
绕管式热交换器制造检验与验收
《绕管式热交换器制造、检验与验收》河南省地方标准编制说明一、编制的目的和意义绕管式热交换器是一款高效紧凑的换热器，相对于普通的列管式换热器具有不可比拟的优势，它适用温度范围广、适应热冲击、热应力自身消除、紧凑度高，由于自身的特殊构造，使得流场充分发展，不存在流动死区，尤其特别的，通过设置多股管程（壳程单股），能够在一台设备内满足多股流体的同时换热。
1898年，林德公司开发出世界上第一台绕管式热交换器。
20世纪70年代，我国开始绕管式热交换器的国产化研究；20世纪80年代开封空分集团有限公司开发出国内第 1 台绕管式热交换器，实现了绕管式热交换器的国产化研究。
1996年完成了宁夏化肥厂低温甲醇洗工段配套的高压绕管式热交换器的研制，成功实现了单股流缠绕管式换热器的工业化应用。
20世纪90年代，开封空分集团有限公司开发出国内第1台多股流高压绕管式热交换器，完成了国家“九五” 重点科技攻关计划项目，实现了多股流高压缠绕管式换热器的国产化研究。
目前国外具备设计、制造能力的主要有：APCI、Linde ；国内具备设计能力的主要有开封空分集团有限公司、合肥通用机械研究院，国内具备制造能力的主要有开封空分集团有限公司、镇海石化建安工程有限公司、大连的林德工艺装置有限公司。
由于其结构的特殊性，目前的热交换器标准尚不能完全涵盖。
其设计、制造、检验与验收均依据各自的企业标准。
绕管换热器凭借其优良的综合性能，在化工、炼油、核能、空气分离、低温甲醇洗及液化天然气等工业中获得了广泛应用。
随着强化传热理论和制造技术的发展，更多结构复杂的绕管式热交换器被制造出来，以适应特殊的工艺，满足不同场合的需求。
按照当前的发展趋势，未来绕管式热交换器朝着高温、高压且具有复杂结构的方向发展。
绕管式热交换器的结构形式复杂，造价成本高，并且位于装置的关键部位。
因此一旦这些换热器发生泄漏，整套装置就必须要停车，企业的损失将非常大。
为了确保绕管式热交换器长周期运行, 对绕管式热交换器的制造、检验与验收的质量控制就显得十分必要。
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。
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