螺旋折流板換熱器

一、螺旋折流板換熱器簡介

折流板是提高換熱器工效的重要部件。傳統(tǒng)換熱器中普遍應(yīng)用的是弓形折流板，由于存在阻流與壓降大、有流動(dòng)滯死區(qū)、易結(jié)垢、傳熱的平均溫差小、振動(dòng)條件下易失效等缺陷，近年來逐漸被螺旋折流板所取代。理想的螺旋折流板應(yīng)具有連續(xù)的螺旋曲面。由于加工困難，目前所采用的折流板，一般由若干個(gè)1/4的扇形平面板替代曲面相間連接，形成近似的螺旋面。在折流時(shí)，流體處于近似螺旋流動(dòng)狀態(tài)。相比于弓形折流板，在相同工況下，這樣的折流板（被稱為非連續(xù)型螺旋折流板）可減少壓降45%左右，而總傳熱系數(shù)可提高20%～30%，在相同熱負(fù)荷下，可大大減小換熱器尺寸。

雖然非連續(xù)螺旋折流板的加工技術(shù)比較成熟，在石化行業(yè)也已得到推廣應(yīng)用，但仍存在諸多不足之處。例如，扇形板連接處成非光滑的銳角過渡，對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)的流體存在反壓，流體通過時(shí)的突然轉(zhuǎn)向會(huì)造成能量損失，在螺旋角較大時(shí)能耗更嚴(yán)重；相鄰兩片扇形板空間對(duì)接時(shí)，必須附加角接板才能縫隙，既費(fèi)工又廢料，又增大了流體的阻力。相比之下，具有理想螺旋曲面的連續(xù)型螺旋折流板有著更好的傳熱與流動(dòng)特性，但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須首先解決其加工難題。

二、 螺旋折流板換熱器的結(jié)構(gòu)

螺旋折流板換熱器的結(jié)構(gòu)型式來源于輸送物料的攪龍，早期的螺旋折流板為連續(xù)螺旋結(jié)構(gòu)，由于制造上難以實(shí)現(xiàn)，目前的螺旋折流板換熱器，都是采用斷續(xù)的近似螺旋結(jié)構(gòu)，即采用若干塊四分之一殼程橫截面積扇形組裝成螺旋狀，每片折流板與穿過其上的換熱管斜交，在螺旋折流板換熱器內(nèi)，介質(zhì)自殼層進(jìn)口向出口呈螺旋狀推進(jìn)，由此產(chǎn)生的離心力提高了流體的湍流程度，也避免了大角度折返帶來的壓力損失。目前常用的螺旋折流板帶有螺旋角α和后傾角β，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

三、螺旋折流板換熱器的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)弓形折流板換熱器相比，螺旋折流板換熱器具有如下優(yōu)點(diǎn)。

（1）殼程流體呈螺旋狀流動(dòng)，流體湍流程度加劇，層流底層厚度減薄，利于提高傳熱系數(shù)。

據(jù)國外文獻(xiàn)報(bào)道，與弓形板相比，螺旋折流板單位壓降下的殼程膜傳熱系數(shù)可提高1.8~2.0倍，因此在相同熱負(fù)荷下可減小換熱器的尺寸。

（2）殼程介質(zhì)的螺旋流動(dòng)使其阻力降明顯降低，與單弓板相比，相同流量條件下可減少阻力降約45%。

（3）殼程無滯流區(qū)和死區(qū)，無污垢沉積，可延長設(shè)備檢修周期。

（4）更適用于粘稠介質(zhì)和結(jié)垢嚴(yán)重的介質(zhì)。

（5）有效防止了流體誘導(dǎo)振動(dòng)的發(fā)生，適用于流量波動(dòng)較大的汽液兩相的工況，

螺旋折流板換熱器也有一定的缺點(diǎn)，其螺旋板管孔和定距管的加工較困難，需要專用胎具，管束組裝難度較大，造價(jià)高于弓形板換熱器。