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。4.选用设备时，应通过适当的工艺计算，使设备通道内的液体达到湍流状态（一般液体速度≥0.5m/s；气体≥10m/s）。5.设备可卧放或立放，但用于蒸汽冷凝时只能立放。6.用于烧碱行业必须进行整体热处理，以消除应力。7.当通道两侧流量值差较大时，可采用不等间距通道来优化工艺设计。计算方法：关于传热系数和压降的计算，由各个厂家产品的性能曲线计算得到。性能曲线（准则关联式）一般来自于产品的性能测试。对于缺少性能测试的板型，也可通过参考尺寸法，根据板型的特性几何尺寸获得板型的准则关联式，国际上的一些通用软件均采用这种方法。选型软件关于板式换热器的选型软件，一般各自厂家根据自己的板型都有自己的选型软件。国际上通用的软件有HTRI，HTFS等。通用的计算软件公开的很少，国内一些网站如换热支持网站提供了提供了板式换热器的在线计算软件，可供参考使用。螺旋板式换热器剂、医药、食品、轻工、纺织、冶金、轧钢、焦化等行业。按结构形式可分为不可拆式（Ⅰ型）螺旋板式及可拆式（Ⅱ型、Ⅲ型）螺旋板式换热器现行标准为JB/T4751-2003《螺旋板式换热器》。有关应用：螺旋板换热器应用广泛。在中国，中小型合成氨厂的变换热交换器和合成塔下部的热交换器已先后用螺旋板换热器取代管壳式换热器。烧碱厂的电解液加热器和浓碱液的冷却器，采用螺旋板换热器所用的设备费仅为管壳式换热器的1/3。此外,这种换热器用于塔顶冷凝、淬火油冷却、发烟硫酸冷却和脂肪酸冷却等都有良好的效果。这种设备用于蒸汽的冷凝和无相变的对流传热效果最佳，也可用于沸腾传热。基本特点螺旋板换热器的特点是：①传热效能好。弯曲的螺旋通道和定距柱,有利于增强流体的湍流状态通道内流体阻力小，可提高设计流速，有助于提高传热系数。对于水-水换热,传热系数可达1.8～3.5千瓦每平方米每摄氏度〔kW/(m(·℃)〕。②有自清洗作用。单通道内的流体通过通道内杂质沉积处时，流速会相对提高，容易把杂质冲掉。③不可拆式结构的密封性能好，适用于剧毒、易燃、易爆或贵重流体的换热。④相邻通道内的流体呈纯逆流方式流动，可得到最大的对数平均温差，有利于小温差传热，适用于回收低温位热能。⑤结构较紧凑单位设备体积内的传热面积可达150米(/米(。⑥由于螺旋通道本身的弹性自由膨胀，温差应力小。⑦价格低廉。相同换热面积下，螺旋折流板换热器的体积比传统弓形折流板换热器小1/3，所需原材料费用降低。能否选用螺旋板换热器的关键是堵塞问题，尽管它有自清洗作用，但由于设计或操作不当也会发生堵塞，这时即使用可拆式结构也难于用机械方法清洗。采用水、气或蒸汽吹洗，操作方便效果更好。螺旋板换热器最大的缺点是检修困难，如发生内圈螺旋板破裂，便会使整台设备报废。相关研究：•1983年由前捷克斯洛伐克国家化工设备研究所科学家杰.卢卡和杰尼姆肯斯基等人首次提出的使壳程流体作螺旋流动可以强化换热器壳程的传热效率；•第一代螺旋折流板换热器，在ABB公司投入工业化实用，并转让日本三重重工；•第二代螺旋折流板换热器，在西安交大研发成功少量投入工业化实用；•第三代螺旋折流板换热器，在北京研发成功，首台工业原型机在龙山化工厂投入工业化实用.全封闭流道流道连续型主要优点是：1.形成真正意义的全封闭流道螺旋流道，从而形成真正意义的稳定螺旋流型；2.大大提高了换热效率，且可以根据化工生产工艺技术的需要，非常容易地组合成壳程的多程传热；3.振动小噪音低，经计算螺旋折流板换热器换热管最低固有频率比对应垂直弓形板换热器换热管固有频率大9倍，这是螺旋折流板换热器的优势，因此在相同换热面积和相同工况下的螺旋折流板换热器的抗振效果要远优于垂直弓形板换热器；4.制造过程相对容易，在90度拼装导流板的制造所用胎具设计简单安装方便，易于制造；5.高效全封闭流道式连续型螺旋折流板换热器从理论上讲也属于管壳式换热器，其结构或功能类型与普通管壳式换热器基本相同，因此，可直接参照GB151-1999《管壳式换热器》规范的范围安排生产。换热器历史中国换热器产业起步较晚。1963年抚顺机械设备制造有限公司按照美国TEMA标准制造出中国第一台管壳式换热器，1965年兰州石油机械研究所研制出我国第一台板式换热器，苏州新苏化工机械有限公司（原苏州化工机械厂）在20世纪60年代研制出我国第一台螺旋板式换热器。之后，兰州石油机械研究所首次引进德国斯密特（Schmidt）换热器技术，原四平换热器总厂引进法国维卡勃（Vicarb）换热器技术，国内换热器行业在消化吸收国外技术的基础上，开始获得较快发展。螺旋板换热器的近期发展，将对其各种结构形式的换热器扩大其应用场合，同时，如何进一步提高其承压能力，增大处理量，并改进焊接工艺，以适应石油及化学工业的要求。螺旋板换热器的发展概况[2]1930年瑞典“Rosenblad”公司首先提出了螺旋板式换热器的结构，并很快投入了批量生产，取得了专利权。此后英国的APV公司、美国的AHRCO公司和UnionCarbide公司、联邦德国的ROCA公司、日本的“大江”、“川化”公司以及荷兰、捷克、前苏联等国也相继设计制造出同类产品。日本的螺旋板式换热器制造是在二次世界大战后星期的，各公司都制定了自己的系列标准。前苏联在1966年颁布了螺旋板式换热器的国家标准TOCT2067-66。我国从20世纪50年代开始在化工领域使用螺旋板式换热器，并进行了仿造。到60年代中期，由于采用了卷床卷制，提高了产品质量并能批量生产。1970原一机部通用机械研究所、苏州化工机械厂开始进行标准化、系列化工作，随后与原大连工学院协作对螺旋板式换热器的传热和流体阻力进行了系统的研究。1973年原一机部制定标准JB1287-73，并由原一机部通用机械研究所负责编制了“螺旋板式换热器图纸选用手册”，对螺旋板式换热器的应用和推广起了很大的推动作用。随着原南京化工学院和广西大学在螺旋板式换热器强度和刚度研究的进展，螺旋板式换热器的设计更加系统化。20世纪80年代末至90年代中期，机械工业部合肥通用机械研究所先后制定了JB/TQ724-89《螺旋板式换热器制造技术条件》、JB53012《螺旋板式换热器制造质量分等》、JB/T4723《不可拆螺旋板式换热器型式与基本参数》、JB/T6919《螺旋板式换热器性能试验方法》，形成了我国螺旋板式换热器的整个体系框架。1991～1997年机械部合肥通用机械研究所，苏州化工机械厂联合完成了基金课题“大型可拆螺旋板式换热器的研制”，将我国螺旋板式换热器的水平推上了一个新的台阶。即将颁布的综合性行业标准《螺旋板式换热器》标志着我国螺旋板式换热器的设计、制造、检验与验收更加规范化。1997年由机械工业部组织实施了全国螺旋板式换热器的首次质量监督检查。这次螺旋板式换热器产品质量统检反映了我国螺旋板式换热器生产的节本格局。江苏省是我国螺旋板式换热器生产最密集的地区。其中苏州化工机械厂擅长生产可拆螺旋板式换热器，是我国加工螺旋板设备最完善的企业；无锡雪浪铆焊厂擅长生产酒精、溶剂、变压器油冷却、重油加热系统的螺旋板式换热器换热器；无锡市换热器厂擅长生产制药、双氧水领域的螺旋板式换热器。而广东佛山化工机械厂擅长生产烧碱领域螺旋板式换热器；北京四季青换热器厂擅长生产采暖供热，油田领域的螺旋板式换热器。在我国使用院旋扳式换热器是从五十年代中期开始，当时主要用于烧碱厂中的电解液加热和浓碱液冷却。六十年,我国机械制造部门设计、制造了卷制螺旋扳的专用卷床，使卷制的工效提高了几十倍，为推广应用螺旋板式换热器创造了良好的条件。自1968年第一机械工业部在苏州召开的螺旋板式和固定管板式换热器系列审交会议后，国内已有计多家制造厂生产了这种换热器，在我国得到了迅速推广应用[4]。参考文献[1]刘阳，刘玉焕，李方，等，广谱降解有机磷农药的真菌酶解研究[2]中山大学学报:自然科学版，2004，43（2）：76-80.[3]王倩如，叶晶菁,甲胺磷农药废水生化处理高效菌选育的研究化工环保，1995,15():205-210.[4]曹志方，王银善,甲胺磷农药的微生物降解环境科学进展，1996,4(6):32-35[5]李淑彬，刘玉焕，刘芳，等,降解甲胺磷农药高效菌株的筛选,1999,26(1):172-175.[6]湘潭师范学院学报,1998,19(3):60-64.[7]李淑彬，周仁超，刘玉焕，等,曲霉降解有机磷农药的研究1999,26(1):172-175.[8]微生物学通报，1999,26(1):27-31.[9刘玉焕，钟英长’甲胺磷降解真菌的研究,中国环境科学，1999,19(2):172-175.[10]李新宇，张惠文，张晶，等’乙草胺和甲胺磷对农田黑土可培养真菌数量及种群结构的影响应用生态学报，2005,16(6):1099-1103.[11]胡晓，张敏’有机磷农药对土壤微生物群落的影响,西南农业学报，2008,21(2):384-389.