螺旋板换热器是以螺旋通道实现传热的一种有较高传热效率的传热设备,在化工生产中应用十分广泛。其工作原理是:当两种温度不同的流体,从管壁两侧流入换热器的通道时,两流体隔着管壁逆流接触 。热量就由热流体传给管壁,然后再由管壁传给冷流体,以实现于结构上的特点,使流体能在较低的速度下就达到湍流状态,从而强化了传热。该设备采用板材制作,故在大规模组织生产时,可降低成本。
螺旋板换热器结构性能特点:
(1)传热性能好。等截面单通道不存在流动死区,定距柱及螺旋通道对流动的扰动降低了流体的临界雷诺数,水水换热时螺旋板式换热器的传热系数最大可达3000W(m2·K)
(2)自洁能力强、不易污塞。螺旋通道一般为等截面矩形,若通道内的流体速度设计合理,则非纤维状的杂物难以在螺旋板表面存留。螺旋板换热器的污垢热阻仅为管壳式换热器污垢热阻的70%左右。
(3)散热损失小。热流体可以通过中心接管直接进入螺旋板换热器内部,并且两侧螺旋通道端面易于采取保温措施,使螺旋板换热器散发于环境的热损失很小。
(4)传热温差小。在螺旋板换热器中,冷热流体一般按逆向流动。对于同一换热面积,螺旋板的长度可以通过板宽的调整在较大的范围内变化。冷热流体的出口温度能够精确地人为控制,冷热流体温差的最小值仅为2℃左右,因此能充分利用低温热源。
(5)温差应力小。在螺旋板换热器中,若传热系数为定值,冷热流体温度延螺旋板板长方向呈线性变化,由于螺旋通道为一整体,内部不存在温度的突变区,螺旋板的热胀冷缩量就被螺旋体的通道间隙均匀吸收。当冷热流体的温差达到200℃左右,螺旋板换热器仍然不需要设置热胀冷缩所需要的零部件。
(6)结构紧凑。螺旋板换热器单位体积传热面积比管壳式换热器要大得多,因此,具有较高的实用性。
(7)适应能力强。由于螺旋板换热器的设计和制造具有很大的灵活空间,因此可满足许多工况的需求,解决了管壳式换热器和板式换热器较难处理的一些工况。比如高温差两种介质流量差剧大的工况,通过螺旋板换热器可以很容易实现。