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1.螺旋螺纹管换热器的设计:
(1)设计依据
利用计算流体力学技术,有限元技术,提高计算精度。
(2)设计及机理
1.2材质
螺旋螺纹管换热器换热管为316L不锈钢,壳程为304不锈钢,以满足不同物料的换热要求。
最高耐温400℃,最高耐压1.6MPa.
1.3螺纹管束
螺旋螺纹管换热管采用双螺纹管形式,该管束表面设计周期变化的环形螺纹,当换热管内外物料流动时,由于流通截面和流动方向的不断变化,冲击层流底层,提高流体湍流强度和湍流的给热能力。
1.4换热管螺旋缠绕结构
换热管束经特殊工艺加工成盘旋缠绕结构。换热管束两端通过先强度胀接后焊接的工艺固定在管板上,管束与管板封装在换热器壳体内,管板焊接在两端封头上。单位体积内增大换热面积,经盘旋缠绕后的换热管束拉伸后长度可达壳体长度的4~6倍,使热媒体在换热管内停留时间长,换热更充分。双侧流体通过时,沿轴向运动,不断改变流体运动方向。在螺纹管增加湍流强度的同时,再次强化传热,保持稳定连续的强化作用,使传热效果显著提高。
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1.5专利90°连接方式
螺旋螺纹缠绕换热器在接管连接方式上有一项与众不同的设计,即在两端封头上的两个接管中心线间的角度α为90°.此设计对于提高换热器的传热性能、降低结垢倾向都具有显著的效果。
1.6非对称流设计
螺旋螺纹管换热器管程壳程容积不相同,壳程容积最大能达到管程容积的4.2倍,以满足医药、化工等各种不同复杂工况要求。
1.7主设计目的
传热系数是传热设备的一个重要技术指标,强化换热表面对流传热是提高传热系数的有效措施。
螺旋螺纹管换热器通过以上的独特结构设计,显著提高了换热系数,实现高效节能。
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2.螺旋螺纹管换热器的性能
(1)耐温、耐压,寿命长 螺旋螺纹管换热器的换热管束和壳体采用不锈钢材质,具有统一的膨胀系数,不会由于压力和温度变化而引起换热器的变形。换热器耐高温、高压,无需加装减温、减压装置,最高耐温400℃,耐压1.6MPa.同时,设计寿命为30年。
(2)高效节能 螺旋螺纹管换热器,因其独特的设计,显著地提高换热能力,尤其在有相变的换热工况时,较传统换热器更有显著优势。在汽水交换如蒸汽加热水的工况下,常规的管壳式换热器换热系数k值一般最高为6000W/(m2.℃),螺旋螺纹管换热器其换热系数k值可高达14000W/(m2.℃),是常规管壳式换热器的3~7倍。实现热量充分利用,节省能源。
(3)体积小,重量轻,便于安装 相对于传统换热器体积庞大,笨重,需要大型吊装而言, 螺旋螺纹管换热器的螺旋缠绕方式,使其结构紧凑,满足相同热负荷的工况时,螺旋螺纹管换热器体积只有传统管壳式换热器的1/10左右,占地面积小,节省空间;同时也因为体积小、重量轻,更加便于安装、拆卸,减少了安装费用。
(4)结垢低,维护方便 换热器结垢会直接降低换热效果,进而达不到工艺要求,影响生产,增加维护费用,因此尽量降低结垢倾向是换热器设计重要因素。
螺旋螺纹管换热器从以下方面来降低结垢倾向:(1)换热过程降低温度梯度,减少设备内部结垢因素;独特的螺旋螺纹管长度是壳体的4~6倍,有效地减小了温度梯度;(2)采用90°连接,可以使换热器全部参与换热,不留死角。也使流体自动冲刷管路,降低结垢倾向;(3)提高换热管的表面光洁度,降低污垢系数;(4)采用螺旋缠绕结构,极大地改变流体的流动状态,形成了强烈的湍流效果。由于流体是螺旋流动的,在离心力的作用下对管壁有较强的冲刷作用,因此不易结垢;(5)最关键是提高流速为5.5m/s(传统设计为1.2m/s),起到不易结垢并且可以冲刷污垢作用。
(5)应用范围广泛
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