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螺旋板換熱器

分類: 高效換熱器
螺旋板換熱器是由兩張平行的金屬板卷制成兩個螺旋形通道,冷熱流體之間通過螺旋板壁進行換熱的換熱器。螺旋板換熱器有可拆的和不可拆的兩種型式。螺旋板式換熱器具有體積小、設備緊湊、傳熱效率高、金屬耗量少的優點,適用干液-液、氣一液、氣一氣對流傳熱,蒸汽冷凝和液體蒸發傳熱,化工、石油、醫藥、機械、電力、環保、節能及需要熱量轉換等工業?;痉诸惵菪鍝Q熱器分為可拆分螺旋板換熱器和不可拆分螺旋板換熱器
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高效換熱器
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螺旋板換熱器是由兩張平行的金屬板卷制成兩個螺旋形通道,冷熱流體之間通過螺旋板壁進行換熱的換熱器。螺旋板換熱器有可拆的和不可拆的兩種型式。

螺旋板式換熱器具有體積小、設備緊湊、傳熱效率高、金屬耗量少的優點,適用干液-液、氣一液、氣一氣對流傳熱,蒸汽冷凝和液體蒸發傳熱,化工、石油、醫藥、機械、電力、環保、節能及需要熱量轉換等工業。

基本分類

螺旋板換熱器分為可拆分螺旋板換熱器和不可拆分螺旋板換熱器。

不可拆式螺旋板換熱器的結構比較簡單,螺旋通道的兩端全部焊死。

可拆式螺旋板換熱器.除螺旋通道兩端的密封結構以外,其他與不可拆式完全相同。為達到機械清洗的目的,可拆式螺旋通道,一端敞開,用平板蓋和墊片密封,以防止流體漏到大氣中或同一通道內的流體短路。為了提高螺旋板的承壓能力,在板與板之間用定距柱支撐。筒體上的流體進出口有法向接管和切向接管兩種。中國普遍使用切向接管,它的流體阻力小,雜質容易被沖出。使用回轉支座比較方便,可使換熱器立放或臥放。

換熱的A、B流體分別流過螺旋板的兩側,其中的一種流體沿螺旋通道由外向內,至中心出口流出;而另一種流體則沿螺旋通道由中心進口,由內向外流出。兩種流體呈純逆流方式流動。螺旋板換熱器最大結構尺寸為:板寬1800毫米,外徑1700毫米,傳熱面積250平方米,板與板之間的距離20毫米。允許最高操作壓力可達 2.5兆帕。工作溫度由選用的材料而定,材料大多用碳鋼、不銹鋼、鋁、銅和鈦。

結構性能

1、由兩張卷制而成,形成了兩個均勻的螺旋通道,兩種傳熱介質可進行全逆流流動,大大增強了換熱效果,即使兩種小溫差介質,也能達到理想的換熱效果。

2、在殼體上的接管采用切向結構,局部阻力小,由于螺旋通道的曲率是均勻的,液體在設備內流動沒有大的轉向,總的阻力小,因而可提高設計流速使之具備較高的傳熱能力。

3、I型不可拆式螺旋板式換熱器螺旋通道的端面采用焊接密封,因而具有較高的密封性。

4、II型可拆式螺旋板換熱器結構原理與不可拆式換熱器基本相同,但其中一個通道可拆開清洗,特別適用有粘性、有沉淀液體的熱交換。

5、III型可拆式螺旋板換熱器結構原理與不可拆式換熱器基本相同,但其兩個通道可拆開清洗,適用范圍較廣。

6、單臺設備不能滿足使用要求時,可以多臺組合使用,但組合時必須符合下列規定:并聯組合、串聯組合、設備和通道間距相同?;旌辖M合:一個通道并聯,一個通道串聯。

基本特點

螺旋板式換熱器具有體積小、設備緊湊、傳熱效率高、金屬耗量少的優點,適用干液-液、氣一液、氣一氣對流傳熱,蒸汽冷凝和液體蒸發傳熱,化工、石油、醫藥、機械、電力、環保、節能及需要熱量轉換等工業。

螺旋板換熱器的特點是:

①傳熱效能好。彎曲的螺旋通道和定距柱,有利于增強流體的湍流狀態通道內流體阻力小,可提高設計流速,有助于提高傳熱系數。對于水-水換熱,傳熱系數可達1.8~3.5千瓦每平方米每攝氏度〔kW/(m(·℃)〕。

②有自清洗作用。單通道內的流體通過通道內雜質沉積處時,流速會相對提高,容易把雜質沖掉。

③不可拆式結構的密封性能好,適用于劇毒、易燃、易爆或貴重流體的換熱。

④相鄰通道內的流體呈純逆流方式流動,可得到最大的對數平均溫差,有利于小溫差傳熱,適用于回收低溫位熱能。

⑤結構較緊湊單位設備體積內的傳熱面積可達150m。

⑥由于螺旋通道本身的彈性自由膨脹,溫差應力小。

⑦價格低廉。相同換熱面積下,螺旋折流板換熱器的體積比傳統弓形折流板換熱器小1/3,所需原材料費用降低。能否選用螺旋板換熱器的關鍵是堵塞問題,盡管它有自清洗作用,但由于設計或操作不當也會發生堵塞,這時即使用可拆式結構也難于用機械方法清洗。采用水、氣或蒸汽吹洗,操作方便效果更好。螺旋板換熱器最大的缺點是檢修困難,如發生內圈螺旋板破裂,便會使整臺設備報廢。

技術參數

公稱壓力PN規定為0.6,1.0,1.6MPa. 允許工作溫度:碳鋼為-20℃~250℃,不銹鋼為-20℃~320℃。 選用設備時,應通過適當的工藝計算,使設備通道內的流體達到湍流狀態(一般液體流 速)1m/sec;氣體流速≥10m/sec。 設備可臥放或立放,但用于蒸汽冷凝時只能立放。 用于燒堿行業須進行整體熱處理,以消除應力。 可有立式,臥式,懸掛式三種安裝類型。

結構設計

可拆卸板式換熱器是由許多沖壓有波紋薄板按一定間隔,四周通過墊片密封,并用框架和壓緊螺旋重疊壓緊而成,板片和墊片的四個角孔形成了流體的分配管和匯集管,同時又合理地將冷熱流體分開,使其分別在每塊板片兩側的流道中流動,通過板片進行熱交換。

1、密封結構

螺旋板式換熱器的密封有兩種形式,即焊接密封和墊片端蓋密封。

(1)焊接密封焊接密封的結構形式有三種,

①將需要密封的通道用方鋼墊進鋼板中,卷制后進行焊接;

②將需要密封通道用圓鋼墊進鋼板中卷好后進行焊接;

③將螺旋板在專用機床軋制斜邊成形,在卷制過程中。卷制半徑越小,翻邊回彈量就越大,卷制成形螺旋板進行通道翻邊校正、整形后進行焊接口。

(2)墊片端蓋密封

螺旋板卷制、焊接好以后裝配窄邊法蘭,將螺旋通道兩端進行機械加工,然后用倒錐端蓋及墊片將通道封住,墊片材料選擇根據介質特性和溫度;倒錐端蓋與螺旋體連接采用上卡、下卡及螺母。為了提高螺旋板式換熱器的密封性能,防止各圈螺旋通道內介質發生短路使傳熱效率受到一定的影響,螺旋體必須完整,如發現螺旋體缺陷及焊接缺陷,必須進行修補,保證機械加工車出。

2、螺旋板式換熱器外殼

螺旋板式換熱器的外殼是承受內壓或外壓的連接結構,為提高外殼的承壓能力,螺旋板式換熱器外殼用兩個半圓筒體組合焊接而成。這種組合焊接的關鍵零件是連接板。

連接板與螺旋板及外殼連接是將連接板安放在螺旋體上,兩邊進行焊接,再將兩個半圓形的外殼與連接板焊接,焊接結構采用有襯板的對接焊縫,以使得對接焊縫保證焊接質量。

3、螺旋板的剛度

螺旋體是一個彈性體,對這樣的彈性構件,當其受壓時容易被壓癟,使設備不能正常操作。一種辦法是增加螺旋體板厚,這是不經濟的;另一種辦法是增加定距柱數量??s小定距柱間的距離。以此來提高螺旋板的剛度和承壓能力。

目前采用定距柱焊接的方法有兩種。一種是采用手工焊,將定距柱焊接十螺旋體上;另一種方法是定距柱采用接觸焊技術(螺柱焊),其接觸焊定距柱。

螺旋板換熱器的制造與檢驗

1、螺旋板式換熱器的制造工藝程序

下料、拼接一無損檢測一翻邊、接觸焊定距柱一表面清洗一總拼一無損檢測一卷制一通道整形、焊接通道、裝配一金加工一裝配一壓力試驗一酸洗鈍化、油漆一包裝。

端蓋下料(仿形切割)一裝配(圓環筋、倒錐)一貼合復板一無損檢測一金加工一檢漏一后處理一油漆。

2、螺旋板換熱器制造質量的控制

①螺旋板的彎曲度,每米小于3mm;

②定距柱焊接月前采用手工焊和接觸焊兩種方法,對手工焊定距柱點焊質量應進行檢查,若發現燒穿及漏焊時,除補焊外,還應對點焊質量進行100%檢查??刂坪命c焊的長度可保證螺旋體卷制時定距柱不脫落,要注意起弧和收弧時不要造成板面咬肉現象發生。

③由于翻邊螺旋板在卷制過程中,卷制半徑越小,翻邊同彈量就越大,因此,卷制成形后螺旋通道端邊(翻邊)應進行校正、整形。

④可拆式螺旋板換熱器應在螺旋體與窄邊法蘭裝配焊接后再進行端面密封面的車加工,要求窄邊法蘭下端面與密封面必須保持水平,否則一旦上卡壓緊時,下卡便會產生附加彎矩。

⑤在壓力試驗中,對于可拆式螺旋板換熱器必須采用井字架工裝,以防止產品軸向變形;試驗時,一側通道內通入壓縮空氣,另一側通道內放人水或把設備放入水中,檢查產品的焊接質量,就能保證兩介質之間不會產生內漏。對于有的產品不能進行水壓試驗時,需進行氣壓試驗,試驗時,一側通入壓縮空氣,另一側通道內進行封閉,通一根皮管插入水中,檢查產品是否存在內漏隱患口。

應用范圍

螺旋板換熱器應用廣泛。在中國,中小型合成氨廠的變換熱交換器和合成塔下部的熱交換器已先后用螺旋板換熱器取代管殼式換熱器。燒堿廠的電解液加熱器和濃堿液的冷卻器,采用螺旋板換熱器所用的設備費僅為管殼式換熱器的1/3。此外,這種換熱器用于塔頂冷凝、淬火油冷卻、發煙硫酸冷卻和脂肪酸冷卻等都有良好的效果。這種設備用于蒸汽的冷凝和無相變的對流傳熱,也可用于沸騰傳熱。

關鍵詞:
螺旋板
通道
換熱器
螺旋
焊接
流體
密封
傳熱
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