螺旋板式换热器
螺旋板式换热器:主要由两张平行的薄钢板卷制而成,构成一对相互隔开的螺旋形流道。
冷热两流体以螺旋板为传热面相间流动,两板之间焊有定距柱以维持流道间距,同时也可以增加螺旋板的刚度。
在换热器中心设有中心隔板,使得两个螺旋通道隔开。
在顶部和底部分别焊有盖板或封头和两流体的出、入接管。
一般有一对进出口是设在圆周边上(接管可以为切向或径向),而另外一对则设在圆鼓的轴心上。
螺旋板式换热器是一种高效换热设备,适用汽-汽、汽-液、液-液,对液传热。
它适用于化学、石油、溶剂、医药、食品、轻工、纺织、冶金、轧钢、焦化等行业。
由于用途不同,螺旋板换热器的流道布置和封盖形式有以下几种结构型式。
不可拆式(I型)螺旋板式及可拆式(II型、III型)螺旋板式换热器。
“I”型结构:两个螺旋流道的两侧完全焊接密封,所以又称为不可拆结构,因而具有较高的密封性。
两流体在流道长均作螺旋流动。
冷流体从外流向中心,热流体从中心流向外,完全是逆流。
由于流体是在单流道中流动,流动分布情况良好,这种形式主要用于液体与液体。
“II”型结构:在这种型式中,一种流体在螺旋流道中进行螺旋流动,另一种则在另一螺旋流道中进行轴向流动。
所以轴向流道的两侧是敞开的,螺旋流道两侧则焊接密封。
这种型式适用于两种介质流率差别很大的情况,通常用作冷凝器、气体冷却器等。
“III”型结构:在这种型式中,一种流体进行螺旋流动,另一种则进行轴向流动和螺旋流动的组合。
适用于蒸汽的冷凝冷却,蒸汽先进入轴流部分,当冷凝后体积减小时,才转入螺旋流道以进一步冷却。
其特点是有一端管板不与外壳相连,可以沿轴向自由伸缩。
这种结构不但完全消除了热应力,而且由于固定端的管板用法兰与壳体连接,整个管束可以从壳体中抽出,便于清洗和检修。
螺旋板换热器的直径一般在1.6m以内,板宽200~1200mm,板厚2~4mm。
两板间的距离由预先焊在板上的定距撑控制,相邻板间的距离为5~25mm。
常用材料为碳钢和不锈钢。
螺旋板式换热器的优点是:
1、传热系数高:螺旋流道中的流体由于离心惯性力的作用,在较低雷诺数下即可达到湍流(一般在Re=1400~1800时即为湍流),并且允许采用较高流速(液体2m/s,气体20m/s),所以传热系数较大。
如水与水之间的换热,其传热系数可达2000~3000W/(m2?℃),而列管式换热器一般为1000~2000W/(m2?℃)。
2、不易结垢和堵塞:由于对每种流体流动都是单通道,流体的速度较高,又有离心惯性力的作用,湍流程度高,流体中悬浮的颗粒不易沉积,故螺旋板换热器不易结垢和堵塞,宜处理悬浮液及粘度较大的流体。
3、能利用低温热源:由于流体流动的流道长和两流体可完全逆流,故可在较小的温差下操作,充分回收低温热源。
4、结构紧凑:单位体积的传热面积约为列管式的3倍,可以节约金属材料。
螺旋板式换热器的主要缺点是:
1、操作压强和温度不宜太高:目前最高操作压强不超过20MPa,温度在400℃以下。
2、不易检修:因常用的螺旋板换热器被焊成一体,一旦损坏,修理很困难。
3、流体阻力较大:因为流道较长,其间又受到定距柱和螺旋流动的影响,流体阻力较大,在同样的物料和流速条件下,约比直管要大2倍。
本工艺换热器中的冷流体为水,热流体为椰壳水解液以及椰壳渣,所用水为自来水,水解液含有0.2%的稀盐酸,其腐蚀能力很小。
根据以上所对比各类换热器以及本工艺的特点,选用螺旋板换热器。