CN205482471U - 大螺旋多管缠绕换热器 - Google Patents

Abstract

大螺旋多管缠绕换热器，属于水换热器技术领域。包括壳体（4）和设在壳体（4）内腔的换热管，其特征在于：所述的换热管包括多层同轴缠绕的螺纹管层，螺纹管层由多条平行螺旋缠绕的螺纹管（5）构成，螺纹管（5）与水平面有38º~45º的倾角。高温气体是在多条较细螺旋螺纹正反向缠绕的细管内流动，被加热水在壳内湍流流动，间壁式换热。换热器不在压力容器范畴内。同样换热效果体积只有传统管壳式1/5~1/7。螺纹管密度大，传热面积更高，可用液‑液换热工况，其体积更为紧凑。

Description

大螺旋多管缠绕换热器

技术领域

大螺旋多管缠绕换热器，属于水换热器技术领域。

背景技术

螺旋缠绕管式换热器在工程中的应用，已经有120余年历史，最初是用于空气液化。目前最为常见的汽—水换热器，通常为列管式结构，换热面积小，体积大而笨重，并且凝结水均匀地附着在管壁上，形成隔膜，阻碍了气-水的热交换；另外，列管式换热器没有自补偿能力，在频繁热、冷态更换工作条件下，极易造成部件的损坏。再者，螺纹管径粗，管子排列间距大，管外流体不易形成湍流，传热系数低，换热效率下降。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑的大螺旋多管缠绕换热器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该大螺旋多管缠绕换热器，包括壳体和设在壳体内腔的换热管，其特征在于：所述的换热管包括多层同轴的螺纹管层，螺纹管层由多条平行螺旋缠绕的螺纹管构成，螺纹管与水平面有38º~45º的倾角。

本实用新型的大螺旋多管缠绕换热器，是一种结构紧凑的高效换热设备，是目前螺旋螺纹管（和缠绕管）式换热器的优化形式。壳体由上椭圆封头、壳体和下椭圆封头组成，气体或高温流体进口安装在上球形封头，冷凝水或高温流体出口安装在下球形封头。壳体上端侧面是冷流体出口，壳体下端侧面是冷流体进口，与以往管壳式气—水换热器不同，它是气体由上口进管程螺旋往下流动散热，下口流出冷凝水，被加热水由下口进壳程在壳内与管内气体热交换从上口流出。螺纹管与水平线有38º~45º的倾角，相同的壳体内腔直径下，可以满足更多的螺纹管盘绕，增大高温气体的进入量；高温气体在多条较细螺旋螺纹正反向缠绕的细管内流动，被加热水在壳内湍流流动，间壁式换热。换热器不在压力容器范畴内，达到同样换热效果只需传统管壳式换热器体积的1/5~1/7。

相邻螺纹管层中的所述螺纹管的缠绕方向相反。采用大螺旋缠绕，相邻两层缠绕方向相反，一层顺时针缠绕、一层逆时针缠绕。

优选的，所述的螺纹管与水平面有40º的倾角。在该倾角下，螺纹管的排列密度和蒸汽流速间的搭配能够形成最大的换热效率。

所述的螺纹管的管长度是壳体长度的1.5~2.5倍。 蒸汽流动的管程是被加热水在壳程的2倍又是多条较细螺纹管螺旋缠绕，如同在毛细管中流动，热交换强烈。

所述的螺纹管层之间、螺纹管层与壳体的内壁之间间隙为1.2mm~2.0 mm。每层螺纹管束缠绕排列数量密度大，是传统换热器的2~3倍，与列管式管束相比在热冷变化时有良好的补偿能力。结构紧凑，承压2MPa，耐温380℃，在单位容积内具有更多的传热面积。

同一螺纹管层内的相邻所述螺纹管的间隙为1.5 mm ~2.5mm。螺纹管多管螺旋缠绕在相同圆周直径上排管子数量接近最大值，提高单位体积下螺纹管缠绕数量是原有壳截面数量的近3倍，可使螺纹管内流体通量大2~3倍。换热面积增大2倍以上。螺纹管束密度高，换热面积大，换热效率高、性能可靠、安装方便、体积小、无噪音，寿命长。

所述的螺纹管的内、外壁上均设有螺纹。传热机制热传导和热对流，热对流处于主导地位，螺纹管内流有内螺纹，使流体在管内产生湍流流动，设计螺纹管容积是壳容积60%以上，壳容积减小，并且层间隙和管间隙控制在1.5~2.5mm以内，极大提高螺纹管外流体流速流动状态，湍流效果好，使换热系数显著增大。

所述壳体的材质为304奥氏体不锈钢，螺纹管的材质为316L奥氏体不锈钢。以适应不同工况。

大螺旋多管缠绕换热器的壳体管板与螺纹管焊接采用脉冲自动焊接，承压能力比手工焊高1.5倍以上，壳体与封头焊接采用环缝自动焊接，焊缝熔深均匀，外形美观、制作精良。

本实用新型的大螺旋多管缠绕换热器适用于蒸馏回流系统；浓缩真空冷凝系统；精馏，塔顶冷凝系统；尾气余热回收系统；工艺物料加热冷却；洗浴系统；化工有机溶剂回收冷凝器；冶金（油）水冷却等可在诸多领域得到广泛应用和推广。

与现有技术相比，本实用新型的大螺旋多管缠绕换热器所具有的有益效果是：本实用新型为相变汽水换热装置，耐高温、高压，节能15％以上。与现有螺旋螺纹管（缠绕管）换热器相比，螺纹管密度大，传热面积更高，可用液-液换热工况，其体积更为紧凑。单位重量含热量较高的蒸汽进入多条较细螺旋螺纹管内，以较高流速正反向螺旋往下冲刷，破坏隔膜。蒸汽流动的管程是被加热水在壳程的2倍，多条较细螺纹管螺旋缠绕，高温气体进如毛细管，热交换强烈。螺纹管内蒸汽温度可由200℃左右瞬间凝结为50℃热水，并且没有噪声和振动。被加热水由下口进管程与蒸汽逆流而上，螺纹管层之间、管壳之间间隙是1.5mm左右，流动路线呈S状，流速在2~5m/秒左右，使被加热水剧烈扰动沸腾增强换热，瞬间由50℃提升到60~65℃。换热元件为不锈钢管，不锈钢管外表面滚压制上螺纹状，有很高的导热系数。本换热器有较高的传热系数在4000~7000w/m²·℃。

附图说明

图1为本实用新型的一种大螺旋多管缠绕换热器的局部剖视图结构示意图。

图2为图1中的A处放大图。

图3为图1的a-a剖面图。

图4为传统的水换热器的螺纹管密度示意图。

其中，1、蒸汽进口 2、被加热水出口 3、上椭圆封头 4、壳体 5、螺纹管 6、被加热水进口 7、下椭圆封头 8、凝结水出口。

具体实施方式

图1~3是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~4对本实用新型做进一步说明。

参照附图1~3：本实用新型的一种大螺旋多管缠绕换热器：包括上椭圆封头3、壳体4、下椭圆封头7和设在壳体4内腔的换热管，蒸汽进口1安装于上椭圆封头3上，被加热水出口2安装在壳体上端侧面，凝结水出口8安装于下椭圆封头7上，被加热水进口6安装在壳体下端侧面；换热管包括多层同轴的螺纹管层，螺纹管层为多条平行螺旋缠绕的螺纹管5，螺纹管5与水平面有38º~45º的倾角O，相邻的所述螺纹管层的螺纹管5交替一层顺时针缠绕、一层逆时针缠绕，螺纹管5的管长度是壳体4长度的1.5~2.5倍，相同壳体直径下螺纹管束管子数量是原有2倍以上，增大气体侧流体通量，提高单位时间的冷凝产量；螺纹管层之间、螺纹管层与壳体4的内壁之间间隙为1.2mm~2.0 mm；螺纹管5在同一螺纹管层内管间隙控制在1.5 mm ~2.5mm，螺纹管束密度大，螺纹管间隙小又提高冷却水流速，换热传热系数上升，没有热交换死区，换热器体积可以减小；参照附图4：相对于传统换热器的排布方式中螺纹管5与水平面只有5º~15º的倾角时，本换热器在同一横截面内插入了更多的螺纹管5；螺纹管5的内、外壁上均设有螺纹，不锈钢的螺纹管5内外表面压制上螺纹且正反向缠绕强化了传热，同样的换热量，减少了不锈钢管的用量；壳体4的材质为304奥氏体不锈钢，螺纹管5的材质为316L奥氏体不锈钢管；蒸气和冷却水热交换重量比相差悬殊，一般在1：15~1：30，所以蒸汽在多条较细螺旋螺纹管内流动，充分散热，冷却水流量大在管外流动。并且管内压力较小，不在压力容器范畴，提高了安全性。换热元件采用薄壁316L（壁厚0.6~0.7mm）不锈钢管，耐腐蚀好，管外流体流速高使得导热系数高。壳体材料采用不绣钢，不考虑腐蚀余量，使重量大大减轻，所以本换热器重量和体积只有传统换热器的1/5~1/7；由于螺纹管外流体流速高，减少结垢倾向，为了长期保持不锈钢管较高换热系数，可定期酸洗；本换热器运行时凝结水出口8拆卸疏水器后无余汽排放，换热非常彻底。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种大螺旋多管缠绕换热器，包括壳体（4）和设在壳体（4）内腔的换热管，其特征在于：所述的换热管包括多层同轴的螺纹管层，螺纹管层由多条平行螺旋缠绕的螺纹管（5）构成，螺纹管（5）与水平面有38º~45º的倾角。

2.根据权利要求1所述的大螺旋多管缠绕换热器，其特征在于：相邻螺纹管层中的所述螺纹管（5）的缠绕方向相反。

3. 根据权利要求1所述的大螺旋多管缠绕换热器，其特征在于：所述的螺纹管（5）与水平面有40º的倾角。

4.根据权利要求1所述的大螺旋多管缠绕换热器，其特征在于：所述的螺纹管（5）的管长度是壳体（4）长度的1.5~2.5倍。

5.根据权利要求1所述的大螺旋多管缠绕换热器，其特征在于：其特征在于：所述的螺纹管层之间、螺纹管层与壳体（4）的内壁之间间隙为1.2mm~2.0 mm。

6.根据权利要求1所述的大螺旋多管缠绕换热器，其特征在于：同一螺纹管层内的相邻所述螺纹管（5）的间隙为1.5 mm ~2.5mm。

7.根据权利要求1所述的大螺旋多管缠绕换热器，其特征在于：所述的螺纹管（5）的内、外壁上均设有螺纹。

8.根据权利要求1所述的大螺旋多管缠绕换热器，其特征在于：所述壳体（4）的材质为304奥氏体不锈钢，螺纹管（5）的材质为316L奥氏体不锈钢。