大螺旋多管缠绕换热器制造技术

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。

【技术实现步骤摘要】

大螺旋多管缠绕换热器，属于水换热器

技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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。本技术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。本技术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。本技术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，本技术的大螺旋多管缠绕换热器所具有的有益效果是：本技术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为本技术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是本技术的最佳实施例，下面结合附图1~4对本技术做进一步说明。参照附图1~3：本技术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，本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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~...

【专利技术属性】
技术研发人员：李湘山，李毅忠，李毅明，
申请(专利权)人：淄博陶内德机械设备有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37