绕管式换热器的结构形式分析及应用前景

摘要：随着绕管式换热器应用要求的不断提高，研究其结构形式分析及应用前景凸显出重要意义。本文首先介绍了绕管式换热器的结构形式特点，提出了提高绕管式换热器设备工作效率的可行性措施，并结合相关实践经验，分别从大型化、高温化，以及高压化等多方面，就绕管式换热器的应用前景展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识。

一、前言

作为换热器主要的种类之一，绕管式换热器的应用优势不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对绕管式换热器的结构形式的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化其在实际应用中的整体效果。

二、绕管式换热器的结构形式特点

1.结构构成原理

缠绕管式换热器（Spiral Wounded Heat Exchanger）相对于普通的列管式换热器具有不可比拟的优势，其适用的温度范围广，适应热冲击，能够自身消除热应力，紧凑度非常高，由于自身具有特殊的构造，使得其流场充分发展，不存在流动死区，其中特别的是，通过设置多股管程（壳程单股），能够在一台设备内满足多股流体的同时换热。绕管式换热器是在芯筒与外筒之间的空间内将传热管按螺旋线形式交替缠绕而成的，相邻两层螺旋状传热管的螺旋方向是相反的，并采用具有特殊形状的定距件，使之能够保持一定的间距。

缠绕管可以采用单根绕制而成，也可采用两根或者多根组焊后一起然后绕制而成。管内可以通过一种的称为单通道型绕管式换热器；也可分别通过几种不同的介质，而每种介质所通过的传热管均汇集在各自的管板上，构成的换热器称为多通道型缠绕管式换热器。区别于平常所用的直管式换热器，绕管式换热器的优势是，不仅仅换热管加长了，有足够的流程使物料在其中流通和热交换，同时保持流体在壳程内的压力平衡，平均了热能分布，这样在实际的使用中，大大地提高了换热效率与传热能力。

2.技术特色绕管式换热器的三大技术特色

技术特色绕管式换热器的三大技术特色或者说是技术精髓为：精准的换热管间距、合理的管层数量以及层间距、全自动化的机器人焊接流程。

1)精准的换热管间距不锈钢管材因为其材质的特殊性而导致了在弯曲或者缠绕的时候很难具有塑性，为实现所有换热管的间距都是统一的这一技术要求带来了很大的困难，这就要求我们在加工时需要完备的技术和丰富的经验，而正是原装进口的高精度设备和顶尖的缠绕工艺为我们机械的生产提供了基础。

2)合理的管层数量以及层间距在换热管束缠绕时，每层相对的管径都在发生着变化，盘绕角度又要保持一致，要保证每根换热管的长度基本相同确实是很难做到的。而设计师设计出了每层换热管不同数量，以及合理的层间距就完美地攻克了这一难题，同时也解决了复杂换热条件下的流道要求。

3)全自动化的机器人焊接流程在设备生产的过程当中，采用全自动化的机器人焊接，以保证所有焊点尤其是在管板焊接都实现了标准统一，安全性能极高。

3.绕管式换热器应用于工程的主要优点

（一）结构紧凑，单位容积具有较大的传热面积。对管径8～12mm的传热管，每立方米容积的传热面积可达100～170平方米。

（二）可同时进行多种介质的传热。

（三）管内的操作压力高，目前国外操作压力可达2000多MPa。

（四）传热管的热膨胀可自行进行补偿。

（五）换热器容易实现大型化发展。