什么是螺旋板换热器

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螺旋板换热器（spiral heat exchanger），是由两张平行的金属板卷制成两个螺旋形通道，冷热流体之间通过螺旋板壁进行换热的换热器。螺旋板换热器有可拆的和不可拆的两种型式。

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螺旋板换热器（spiral heat exchanger），是由两张平行的金属板卷制成两个螺旋形通道，冷热流体之间通过螺旋板壁进行换热的换热器。螺旋板换热器有可拆的和不可拆的两种型式。

螺旋板式换热器具有体积小、设备紧凑、传热效率高、金属耗量少的优点，适用干液-液、气一液、气一气对流传热，蒸汽冷凝和液体蒸发传热，化工、石油、医药、机械、电力、环保、节能及需要热量转换等工业。

中文名

螺旋板换热器

外文名

spiral heat exchanger

应用

石油、机械、化工等

分类

可拆分、不可拆分

特点

体积小、简单

螺旋板换热器基本分类

螺旋板换热器分为可拆分螺旋板换热器和不可拆分螺旋板换热器。

不可拆式螺旋板换热器的结构比较简单，螺旋通道的两端全部焊死。

可拆式螺旋板换热器.除螺旋通道两端的密封结构以外，其他与不可拆式完全相同。为达到机械清洗的目的，可拆式螺旋通道，一端敞开，用平板盖和垫片密封，以防止流体漏到大气中或同一通道内的流体短路。为了提高螺旋板的承压能力，在板与板之间用定距柱支撑。筒体上的流体进出口有法向接管和切向接管两种。中国普遍使用切向接管,它的流体阻力小,杂质容易被冲出。使用回转支座比较方便，可使换热器立放或卧放。

换热的A、B流体分别流过螺旋板的两侧，其中的一种流体沿螺旋通道由外向内，至中心出口流出；而另一种流体则沿螺旋通道由中心进口，由内向外流出。两种流体呈纯逆流方式流动。螺旋板换热器最大结构尺寸为：板宽1800毫米，外径1700毫米，传热面积250平方米，板与板之间的距离20毫米。允许最高操作压力可达 2.5兆帕。工作温度由选用的材料而定，材料大多用碳钢、不锈钢、铝、铜和钛。

螺旋板换热器结构性能

1、由两张卷制而成，形成了两个均匀的螺旋通道，两种传热介质可进行全逆流流动，大大增强了换热效果，即使两种小温差介质，也能达到理想的换热效果。

2、在壳体上的接管采用切向结构，局部阻力小，由于螺旋通道的曲率是均匀的，液体在设备内流动没有大的转向，总的阻力小，因而可提高设计流速使之具备较高的传热能力。

3、I型不可拆式螺旋板式换热器螺旋通道的端面采用焊接密封，因而具有较高的密封性。

4、II型可拆式螺旋板换热器结构原理与不可拆式换热器基本相同，但其中一个通道可拆开清洗，特别适用有粘性、有沉淀液体的热交换。

5、III型可拆式螺旋板换热器结构原理与不可拆式换热器基本相同，但其两个通道可拆开清洗，适用范围较广。

6、单台设备不能满足使用要求时，可以多台组合使用，但组合时必须符合下列规定：并联组合、串联组合、设备和通道间距相同。混合组合：一个通道并联，一个通道串联。

螺旋板换热器基本特点

螺旋板式换热器具有体积小、设备紧凑、传热效率高、金属耗量少的优点，适用干液-液、气一液、气一气对流传热，蒸汽冷凝和液体蒸发传热，化工、石油、医药、机械、电力、环保、节能及需要热量转换等工业。

螺旋板换热器的特点是：

①传热效能好。弯曲的螺旋通道和定距柱,有利于增强流体的湍流状态通道内流体阻力小，可提高设计流速，有助于提高传热系数。对于水-水换热,传热系数可达1.8～3.5千瓦每平方米每摄氏度〔kW/(m(·℃)〕。

②有自清洗作用。单通道内的流体通过通道内杂质沉积处时，流速会相对提高，容易把杂质冲掉。

③不可拆式结构的密封性能好，适用于剧毒、易燃、易爆或贵重流体的换热。

④相邻通道内的流体呈纯逆流方式流动，可得到最大的对数平均温差，有利于小温差传热，适用于回收低温位热能。

⑤结构较紧凑单位设备体积内的传热面积可达150m。

⑥由于螺旋通道本身的弹性自由膨胀，温差应力小。

⑦价格低廉。相同换热面积下，螺旋折流板换热器的体积比传统弓形折流板换热器小1/3，所需原材料费用降低。能否选用螺旋板换热器的关键是堵塞问题，尽管它有自清洗作用，但由于设计或操作不当也会发生堵塞，这时即使用可拆式结构也难于用机械方法清洗。采用水、气或蒸汽吹洗，操作方便效果更好。螺旋板换热器最大的缺点是检修困难，如发生内圈螺旋板破裂，便会使整台设备报废。

螺旋板换热器技术参数

公称压力PN规定为0.6，1.0，1.6MPa. 允许工作温度：碳钢为-20℃～250℃，不锈钢为-20℃～320℃。 选用设备时，应通过适当的工艺计算，使设备通道内的流体达到湍流状态（一般液体流 速）1m/sec；气体流速≥10m/sec。 设备可卧放或立放，但用于蒸汽冷凝时只能立放。 用于烧碱行业须进行整体热处理，以消除应力。 可有立式，卧式，悬挂式三种安装类型。 不锈钢制不可拆螺旋板换热器参数及安装 公称换热面积(m2) 型号 通道距离(mm) 计算换热面积(m2) 流速(1m/s)处理量(mm) 板宽H(m) 外径DN(mm) H1(mm) L(mm) L1(mm) L2(mm) H2(mm) e(mm) 接管公称直径(mm)。

螺旋板换热器结构设计

可拆卸板式换热器是由许多冲压有波纹薄板按一定间隔，四周通过垫片密封，并用框架和压紧螺旋重叠压紧而成，板片和垫片的四个角孔形成了流体的分配管和汇集管，同时又合理地将冷热流体分开，使其分别在每块板片两侧的流道中流动，通过板片进行热交换。

1、密封结构

螺旋板式换热器的密封有两种形式，即焊接密封和垫片端盖密封。

（1）焊接密封焊接密封的结构形式有三种，

①将需要密封的通道用方钢垫进钢板中，卷制后进行焊接；

②将需要密封通道用圆钢垫进钢板中卷好后进行焊接；

③将螺旋板在专用机床轧制斜边成形，在卷制过程中。卷制半径越小，翻边回弹量就越大，卷制成形螺旋板进行通道翻边校正、整形后进行焊接口。

（2）垫片端盖密封

螺旋板卷制、焊接好以后装配窄边法兰，将螺旋通道两端进行机械加工，然后用倒锥端盖及垫片将通道封住，垫片材料选择根据介质特性和温度；倒锥端盖与螺旋体连接采用上卡、下卡及螺母。为了提高螺旋板式换热器的密封性能，防止各圈螺旋通道内介质发生短路使传热效率受到一定的影响，螺旋体必须完整，如发现螺旋体缺陷及焊接缺陷，必须进行修补，保证机械加工车出。

2、螺旋板式换热器外壳

螺旋板式换热器的外壳是承受内压或外压的连接结构，为提高外壳的承压能力，螺旋板式换热器外壳用两个半圆筒体组合焊接而成。这种组合焊接的关键零件是连接板。

连接板与螺旋板及外壳连接是将连接板安放在螺旋体上，两边进行焊接，再将两个半圆形的外壳与连接板焊接，焊接结构采用有衬板的对接焊缝，以使得对接焊缝保证焊接质量。

3、螺旋板的刚度

螺旋体是一个弹性体，对这样的弹性构件，当其受压时容易被压瘪，使设备不能正常操作。一种办法是增加螺旋体板厚，这是不经济的；另一种办法是增加定距柱数量。缩小定距柱间的距离。以此来提高螺旋板的刚度和承压能力。

采用定距柱焊接的方法有两种。一种是采用手工焊，将定距柱焊接十螺旋体上；另一种方法是定距柱采用接触焊技术(螺柱焊)，其接触焊定距柱。

螺旋板换热器制造与检验

1、螺旋板式换热器的制造工艺程序

下料、拼接一无损检测一翻边、接触焊定距柱一表面清洗一总拼一无损检测一卷制一通道整形、焊接通道、装配一金加工一装配一压力试验一酸洗钝化、油漆一包装。

端盖下料(仿形切割)一装配(圆环筋、倒锥)一贴合复板一无损检测一金加工一检漏一后处理一油漆。

2、螺旋板换热器制造质量的控制

①螺旋板的弯曲度，每米小于3mm；

②定距柱焊接月前采用手工焊和接触焊两种方法，对手工焊定距柱点焊质量应进行检查，若发现烧穿及漏焊时，除补焊外，还应对点焊质量进行100%检查。控制好点焊的长度可保证螺旋体卷制时定距柱不脱落，要注意起弧和收弧时不要造成板面咬肉现象发生。

③由于翻边螺旋板在卷制过程中，卷制半径越小，翻边同弹量就越大，因此，卷制成形后螺旋通道端边(翻边)应进行校正、整形。

④可拆式螺旋板换热器应在螺旋体与窄边法兰装配焊接后再进行端面密封面的车加工，要求窄边法兰下端面与密封面必须保持水平，否则一旦上卡压紧时，下卡便会产生附加弯矩。

⑤在压力试验中，对于可拆式螺旋板换热器必须采用井字架工装，以防止产品轴向变形；试验时，一侧通道内通入压缩空气，另一侧通道内放人水或把设备放入水中，检查产品的焊接质量，就能保证两介质之间不会产生内漏。对于有的产品不能进行水压试验时，需进行气压试验，试验时，一侧通入压缩空气，另一侧通道内进行封闭，通一根皮管插入水中，检查产品是否存在内漏隐患口。

螺旋板换热器应用范围

螺旋板换热器应用广泛。在中国，中小型合成氨厂的变换热交换器和合成塔下部的热交换器已先后用螺旋板换热器取代管壳式换热器。烧碱厂的电解液加热器和浓碱液的冷却器，采用螺旋板换热器所用的设备费仅为管壳式换热器的1/3。此外,这种换热器用于塔顶冷凝、淬火油冷却、发烟硫酸冷却和脂肪酸冷却等都有良好的效果。这种设备用于蒸汽的冷凝和无相变的对流传热效果最佳，也可用于沸腾传热。