螺旋缠绕式换热器-特点
说到换热器的结构,最常拿来对比的就是普通列管式和螺旋缠绕式。两者外形都像个圆筒,里面都是管子,但内部管束的排列方式完全不同。列管式的管子是直的,平行固定在两端管板上;螺旋缠绕式的管子是弯成螺旋状,一层一层绕在中心筒上。这个结构差异,带来了一系列性能上的区别。
先看紧凑性。同样的壳径,螺旋缠绕式能塞进更长的换热管,因为管子是螺旋绕的,空间利用率高。列管式的管子是直的,长度受壳体长度限制。所以在相同体积下,螺旋缠绕式的换热面积更大。反过来,相同换热面积,螺旋缠绕式体积更小。在空间紧张的场合,这个优势很关键。
再说流动状态。列管式壳程流体横向流过管束,中间有折流板改变方向。折流板之间流体流速其实不高,而且存在死角。螺旋缠绕式的壳程流体沿着螺旋间隙流动,全程都是螺旋形流道,没有死角,流速也更均匀。壳程换热系数因此更高。
管程方面,列管式的直管内流体是直线流动,湍流程度取决于流速。螺旋缠绕式的管子本身是弯的,流体在管内流动时不断产生二次流,扰动边界层。即使流速不算特别高,换热系数也比直管好。这就是螺旋管强化传热的原理。
阻力方面,两种设备各有优劣。列管式直管阻力小,但折流板会增加壳程阻力。螺旋缠绕式因为流道弯曲,管程和壳程阻力都比直管大。所以在选择的时候,如果系统允许的压降很小,列管式可能更合适;如果压降有富余,追求高换热效率,螺旋缠绕式更有优势。
从维护角度看,列管式的管束可以抽出来,用机械方式清洗,管内堵了也能通球。螺旋缠绕式的管束是整体缠绕的,抽不出来,清洗只能靠化学清洗或高压水射流。如果物料特别容易结垢堵塞,列管式的可维护性更好。但如果物料比较干净,只是需要高效换热,螺旋缠绕式就没有维护上的劣势。
对比下来,两种结构没有绝对的好坏,适合的场合不同。空间小、需要高效换热、物料比较干净的场合,选螺旋缠绕式;空间大、压降要求低、物料易结垢需要经常清洗的场合,选列管式。选型的时候把这些因素摆在一起比,就知道哪种更合适。
从流动分布的角度看,螺旋流道有自分布的特点。流体在螺旋管里流动时,压力沿程逐渐降低,流量分布比较均匀。不像列管式换热器,流体在管板处分配,靠近入口的管子流量大,远处的流量小。螺旋结构让每一根管子的流量更均匀。
在深冷装置中,螺旋缠绕式换热器因为多流道设计,能同时冷却多种介质。一股热流体和多股冷流体在同一台设备里换热,设备数量减少,管道也简化了。这种集成化的设计,在大型空分装置中用得很多。
螺旋缠绕式换热器-特点
螺旋缠绕式换热器-特点
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