螺旋板換熱器是由兩張平行的金屬板卷制成兩個(gè)螺旋形通道，冷熱流體之間通過(guò)螺旋板壁進(jìn)行換熱的換熱器。螺旋板換熱器有可拆的和不可拆的兩種型式。
螺旋板式換熱器具有體積小、設(shè)備緊湊、傳熱效率高、金屬耗量少的優(yōu)點(diǎn)，適用干液-液、氣一液、氣一氣對(duì)流傳熱，蒸汽冷凝和液體蒸發(fā)傳熱，化工、石油、醫(yī)藥、機(jī)械、電力、環(huán)保、節(jié)能及需要熱量轉(zhuǎn)換等工業(yè)。
基本分類(lèi)
螺旋板換熱器分為可拆分螺旋板換熱器和不可拆分螺旋板換熱器。
不可拆式螺旋板換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，螺旋通道的兩端全部焊死。
可拆式螺旋板換熱器.除螺旋通道兩端的密封結(jié)構(gòu)以外，其他與不可拆式相同。為達(dá)到機(jī)械清洗的目的，可拆式螺旋通道，一端敞開(kāi)，用平板蓋和墊片密封，以防止流體漏到大氣中或同一通道內(nèi)的流體短路。為了提高螺旋板的承壓能力，在板與板之間用定距柱支撐。筒體上的流體進(jìn)出口有法向接管和切向接管兩種。中國(guó)普遍使用切向接管,它的流體阻力小,雜質(zhì)容易被沖出。使用回轉(zhuǎn)支座比較方便，可使換熱器立放或臥放。
換熱的A、B流體分別流過(guò)螺旋板的兩側(cè)，其中的一種流體沿螺旋通道由外向內(nèi)，至中心出口流出；而另一種流體則沿螺旋通道由中心進(jìn)口，由內(nèi)向外流出。兩種流體呈純逆流方式流動(dòng)。螺旋板換熱器結(jié)構(gòu)尺寸為：板寬1800毫米，外徑1700毫米，傳熱面積250平方米，板與板之間的距離20毫米。允許操作壓力可達(dá) 2.5兆帕。工作溫度由選用的材料而定，材料大多用碳鋼、不銹鋼、鋁、銅和鈦。
結(jié)構(gòu)性能
1、由兩張卷制而成，形成了兩個(gè)均勻的螺旋通道，兩種傳熱介質(zhì)可進(jìn)行全逆流流動(dòng)，大大增強(qiáng)了換熱效果，即使兩種小溫差介質(zhì)，也能達(dá)到理想的換熱效果。
2、在殼體上的接管采用切向結(jié)構(gòu)，局部阻力小，由于螺旋通道的曲率是均勻的，液體在設(shè)備內(nèi)流動(dòng)沒(méi)有大的轉(zhuǎn)向，總的阻力小，因而可提高設(shè)計(jì)流速使之具備較高的傳熱能力。
3、I型不可拆式螺旋板式換熱器螺旋通道的端面采用焊接密封，因而具有較高的密封性。
4、II型可拆式螺旋板換熱器結(jié)構(gòu)原理與不可拆式換熱器基本相同，但其中一個(gè)通道可拆開(kāi)清洗，特別適用有粘性、有沉淀液體的熱交換。
5、III型可拆式螺旋板換熱器結(jié)構(gòu)原理與不可拆式換熱器基本相同，但其兩個(gè)通道可拆開(kāi)清洗，適用范圍較廣。
6、單臺(tái)設(shè)備不能滿足使用要求時(shí)，可以多臺(tái)組合使用，但組合時(shí)必須符合下列規(guī)定：并聯(lián)組合、串聯(lián)組合、設(shè)備和通道間距相同?；旌辖M合：一個(gè)通道并聯(lián)，一個(gè)通道串聯(lián)。
基本特點(diǎn)
螺旋板式換熱器具有體積小、設(shè)備緊湊、傳熱效率高、金屬耗量少的優(yōu)點(diǎn)，適用干液-液、氣一液、氣一氣對(duì)流傳熱，蒸汽冷凝和液體蒸發(fā)傳熱，化工、石油、醫(yī)藥、機(jī)械、電力、環(huán)保、節(jié)能及需要熱量轉(zhuǎn)換等工業(yè)。
螺旋板換熱器的特點(diǎn)是：
①傳熱效能好。彎曲的螺旋通道和定距柱,有利于增強(qiáng)流體的湍流狀態(tài)通道內(nèi)流體阻力小，可提高設(shè)計(jì)流速，有助于提高傳熱系數(shù)。對(duì)于水-水換熱,傳熱系數(shù)可達(dá)1.8～3.5千瓦每平方米每攝氏度〔kW/(m(·℃)〕。
②有自清洗作用。單通道內(nèi)的流體通過(guò)通道內(nèi)雜質(zhì)沉積處時(shí)，流速會(huì)相對(duì)提高，容易把雜質(zhì)沖掉。
③不可拆式結(jié)構(gòu)的密封性能好，適用于劇毒、易燃、易爆或貴重流體的換熱。
④相鄰?fù)ǖ纼?nèi)的流體呈純逆流方式流動(dòng)，可得到的對(duì)數(shù)平均溫差，有利于小溫差傳熱，適用于回收低溫位熱能。
⑤結(jié)構(gòu)較緊湊單位設(shè)備體積內(nèi)的傳熱面積可達(dá)150m。
⑥由于螺旋通道本身的彈性自由膨脹，溫差應(yīng)力小。
⑦價(jià)格低廉。相同換熱面積下，螺旋折流板換熱器的體積比傳統(tǒng)弓形折流板換熱器小1/3，所需原材料費(fèi)用降低。能否選用螺旋板換熱器的關(guān)鍵是堵塞問(wèn)題，盡管它有自清洗作用，但由于設(shè)計(jì)或操作不當(dāng)也會(huì)發(fā)生堵塞，這時(shí)即使用可拆式結(jié)構(gòu)也難于用機(jī)械方法清洗。采用水、氣或蒸汽吹洗，操作方便效果更好。螺旋板換熱器的缺點(diǎn)是檢修困難，如發(fā)生內(nèi)圈螺旋板破裂，便會(huì)使整臺(tái)設(shè)備報(bào)廢。
技術(shù)參數(shù)
公稱(chēng)壓力PN規(guī)定為0.6，1.0，1.6MPa. 允許工作溫度：碳鋼為-20℃～250℃，不銹鋼為-20℃～320℃。 選用設(shè)備時(shí)，應(yīng)通過(guò)適當(dāng)?shù)墓に囉?jì)算，使設(shè)備通道內(nèi)的流體達(dá)到湍流狀態(tài)（一般液體流 速）1m/sec；氣體流速≥10m/sec。 設(shè)備可臥放或立放，但用于蒸汽冷凝時(shí)只能立放。 用于燒堿行業(yè)須進(jìn)行整體熱處理，以消除應(yīng)力。 可有立式，臥式，懸掛式三種安裝類(lèi)型。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
可拆卸板式換熱器是由許多沖壓有波紋薄板按一定間隔，四周通過(guò)墊片密封，并用框架和壓緊螺旋重疊壓緊而成，板片和墊片的四個(gè)角孔形成了流體的分配管和匯集管，同時(shí)又合理地將冷熱流體分開(kāi)，使其分別在每塊板片兩側(cè)的流道中流動(dòng)，通過(guò)板片進(jìn)行熱交換。
1、密封結(jié)構(gòu)
螺旋板式換熱器的密封有兩種形式，即焊接密封和墊片端蓋密封。
（1）焊接密封焊接密封的結(jié)構(gòu)形式有三種，
①將需要密封的通道用方鋼墊進(jìn)鋼板中，卷制后進(jìn)行焊接；
②將需要密封通道用圓鋼墊進(jìn)鋼板中卷好后進(jìn)行焊接；
③將螺旋板在專(zhuān)用機(jī)床軋制斜邊成形，在卷制過(guò)程中。卷制半徑越小，翻邊回彈量就越大，卷制成形螺旋板進(jìn)行通道翻邊校正、整形后進(jìn)行焊接口。
（2）墊片端蓋密封
螺旋板卷制、焊接好以后裝配窄邊法蘭，將螺旋通道兩端進(jìn)行機(jī)械加工，然后用倒錐端蓋及墊片將通道封住，墊片材料選擇根據(jù)介質(zhì)特性和溫度；倒錐端蓋與螺旋體連接采用上卡、下卡及螺母。為了提高螺旋板式換熱器的密封性能，防止各圈螺旋通道內(nèi)介質(zhì)發(fā)生短路使傳熱效率受到一定的影響，螺旋體必須完整，如發(fā)現(xiàn)螺旋體缺陷及焊接缺陷，必須進(jìn)行修補(bǔ)，保證機(jī)械加工車(chē)出。
2、螺旋板式換熱器外殼
螺旋板式換熱器的外殼是承受內(nèi)壓或外壓的連接結(jié)構(gòu)，為提高外殼的承壓能力，螺旋板式換熱器外殼用兩個(gè)半圓筒體組合焊接而成。這種組合焊接的關(guān)鍵零件是連接板。
連接板與螺旋板及外殼連接是將連接板安放在螺旋體上，兩邊進(jìn)行焊接，再將兩個(gè)半圓形的外殼與連接板焊接，焊接結(jié)構(gòu)采用有襯板的對(duì)接焊縫，以使得對(duì)接焊縫保證焊接質(zhì)量。
3、螺旋板的剛度
螺旋體是一個(gè)彈性體，對(duì)這樣的彈性構(gòu)件，當(dāng)其受壓時(shí)容易被壓癟，使設(shè)備不能正常操作。一種辦法是增加螺旋體板厚，這是不經(jīng)濟(jì)的；另一種辦法是增加定距柱數(shù)量。縮小定距柱間的距離。以此來(lái)提高螺旋板的剛度和承壓能力。
目前采用定距柱焊接的方法有兩種。一種是采用手工焊，將定距柱焊接十螺旋體上；另一種方法是定距柱采用接觸焊技術(shù)(螺柱焊)，其接觸焊定距柱。
螺旋板換熱器的制造與檢驗(yàn)
1、螺旋板式換熱器的制造工藝程序
下料、拼接一無(wú)損檢測(cè)一翻邊、接觸焊定距柱一表面清洗一總拼一無(wú)損檢測(cè)一卷制一通道整形、焊接通道、裝配一金加工一裝配一壓力試驗(yàn)一酸洗鈍化、油漆一包裝。
端蓋下料(仿形切割)一裝配(圓環(huán)筋、倒錐)一貼合復(fù)板一無(wú)損檢測(cè)一金加工一檢漏一后處理一油漆。
2、螺旋板換熱器制造質(zhì)量的控制
①螺旋板的彎曲度，每米小于3mm；
②定距柱焊接月前采用手工焊和接觸焊兩種方法，對(duì)手工焊定距柱點(diǎn)焊質(zhì)量應(yīng)進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)燒穿及漏焊時(shí)，除補(bǔ)焊外，還應(yīng)對(duì)點(diǎn)焊質(zhì)量進(jìn)行99%檢查?？刂坪命c(diǎn)焊的長(zhǎng)度可保證螺旋體卷制時(shí)定距柱不脫落，要注意起弧和收弧時(shí)不要造成板面咬肉現(xiàn)象發(fā)生。
③由于翻邊螺旋板在卷制過(guò)程中，卷制半徑越小，翻邊同彈量就越大，因此，卷制成形后螺旋通道端邊(翻邊)應(yīng)進(jìn)行校正、整形。
④可拆式螺旋板換熱器應(yīng)在螺旋體與窄邊法蘭裝配焊接后再進(jìn)行端面密封面的車(chē)加工，要求窄邊法蘭下端面與密封面必須保持水平，否則一旦上卡壓緊時(shí)，下卡便會(huì)產(chǎn)生附加彎矩。
⑤在壓力試驗(yàn)中，對(duì)于可拆式螺旋板換熱器必須采用井字架工裝，以防止產(chǎn)品軸向變形；試驗(yàn)時(shí)，一側(cè)通道內(nèi)通入壓縮空氣，另一側(cè)通道內(nèi)放人水或把設(shè)備放入水中，檢查產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，就能保證兩介質(zhì)之間不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)漏。對(duì)于有的產(chǎn)品不能進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，需進(jìn)行氣壓試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)，一側(cè)通入壓縮空氣，另一側(cè)通道內(nèi)進(jìn)行封閉，通一根皮管插入水中，檢查產(chǎn)品是否存在內(nèi)漏隱患口。
應(yīng)用范圍
螺旋板換熱器應(yīng)用廣泛。在中國(guó)，中小型合成氨廠的變換熱交換器和合成塔下部的熱交換器已先后用螺旋板換熱器取代管殼式換熱器。燒堿廠的電解液加熱器和濃堿液的冷卻器，采用螺旋板換熱器所用的設(shè)備費(fèi)僅為管殼式換熱器的1/3。此外,這種換熱器用于塔頂冷凝、淬火油冷卻、發(fā)煙硫酸冷卻和脂肪酸冷卻等都有良好的效果。這種設(shè)備用于蒸汽的冷凝和無(wú)相變的對(duì)流傳熱，也可用于沸騰傳熱。
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