螺旋板式换热器课件.ppt

1、螺旋板式换热器管壳式换热器结构简单，适应性广，但传热效果欠佳，体积大。从工程应用来看，在某些场合需要高传热效率，紧凑性（超过700m2/m3）好的换热器，尤其在气气换热器中，同等传热量和功率消耗的条件下，其传热面积约为液液换热器的10倍以上。高效间壁式换热器：螺旋板式、板式、板翅式、翅片管以及热管式换热器。螺旋板式换热器适用于石油化工、制药、食品等轻工业领域的气气、气液、液液对流或冷凝的热交换。第1页，共18页。I型II型III型不同型式的螺旋板式换热器第2页，共18页。一、螺旋板式换热器的构造基本构造：由螺旋形传热板、隔板、头盖以及连接管等部件构成，一般可分为可拆式和不可拆式。螺旋板式换热器

2、的传热面由两张平行金属板相互间隔一定距离卷成螺旋形而成，两板的内端头焊在同一隔板上，外端头经连接板与壳体焊接，两端再加以密封，形成两个螺旋形流道。冷热流体分别在各自流道内流动，通过螺旋板进行换热。中心隔板与螺旋板的焊接结构不可拆式切向缩口的螺旋板式换热器第3页，共18页。不可拆式切向缩口的螺旋板式换热器第4页，共18页。三种型式I型 两端全部焊牢，冷流体由壳体连接管进入壳体后，沿螺旋通道流至中心，然后从一端面排出；热流体则从另一端进入中心，沿螺旋通道流至外缘，然后从与壳体相连的另一接管排出。II型 流动方式同I型。通道的两端面交替焊牢，两端各自另加一可拆顶盖密封。III型 螺旋通道由四张金属板

3、卷制而成，一通道两端全部焊牢，一侧流体由外缘旋转至中心，然后再由中心旋转至外缘排出；另一侧流体仅作轴向流动。轴向流动通道截面积较螺旋通道大得多，适用于流量相差较大的场合（如：气液换热）。第5页，共18页。结构特点及高效换热的原因传热性能好 流体在螺旋通道内流动产生离心力使通道内外侧流体之间形成二次流，增加了扰动，在较低的Re数下，流体仍可以处于湍流状态。其次，等截面通道不存在流动死区，螺旋板片间的定距柱也可增加流体的扰动。传热系数可达3000W/（m.C）自洁能力强 流道单一，结垢处局部阻力增加，污垢已被冲刷掉。传热温差小 流道较长，冷热流体的出口温度可精确控制，冷热流体的出口温差可低至2 C

4、，便于充分利用低温热能。流动阻力小 流道规则、单一。可取高流速，液-2m/s，气-20m/s 工作参数工作压力：一般1MPa、2.5MPa，最高4MPa。工作温度：一般250 C，特殊情况可达到450 C。第6页，共18页。二、螺旋板式换热器的设计1.热设计1）对流换热系数a的确定（液体无相变）Re6000，0.80.023 13.54RePrmemedDdam-指数，流体加热时取4，冷却时取3；de-当量直径，de=2Heb/He+b，He-螺旋板有效宽度，b-通道间距；Dm-螺旋通道平均直径，Dm=（D+d）/2，D/d-螺旋体的外径/内径0.7840.0397RePrmeda工程中第7页

5、，共18页。2）对流换热系数a的确定（气体无相变）Re20000，0.80.20.00303 13.54Reepemdc GdDa3）蒸汽冷凝（立式）1/323241.47llllga 4/2100l-单位通道的冷凝量，kg/(s.m)，=Wl/2L；Wl 冷凝量，kg/s，l-冷凝液的导热系数。4/2100l设计时可参照有关线图第8页，共18页。4）立式热虹吸重沸器3.220.330.690.312.220.2251plllsvcpCtraCs-传热表面状态系数，铜、铁取1，不锈钢取0.7；p蒸发压力，Pa;r-蒸发潜热，J/kg;t-壁面温度与饱和蒸汽温度之差，第9页，共18页。5）无相变

6、流体轴向流对于液体，Re10000，0.80.20.0303pec Gda对于气体，Re10000，0.22/30.023RePrpc Ga1,2,12111ffrrKaa螺旋板式换热器的传热系数第10页，共18页。2.流动阻力的计算1）介质为液体（无相变）20.253.580.1539.23Re2seLupLnd Re=500044000，ns=116232ns-定距柱的密度，个/m2。2）介质为气体（无相变）2129.80665ln2emepGLpfpd fe-弯曲通道的摩擦系数（无定距柱）p1.、p2 气体进出口压力。第11页，共18页。2）介质作轴向流动无相变，0.2240.04612

7、eed GGHpd 有相变，0.2220.04612eed GGHpd 第12页，共18页。3.结构设计1）中心隔板宽度1122,WdbWdb或1122,WdbWdb或b-螺旋通道间距，-螺旋板厚度第13页，共18页。2）偏心距112be222be3）螺旋体的有效圈数21212111121242222YYbbbbLddbbNbbd1-卷辊的直径，LY1-螺旋板有效长度第14页，共18页。4）螺旋体的圈数1BYNN无外圈板，无半圆筒体有半圆筒体0.5BYNN有外圈板BYNN5）螺旋板有效长度LY及螺旋板计算长度LB 12112122YYYbbLNdN21122YYYLLNbb 12112122BBBbbLNdN21122BBBLLNbb第15页，共18页。6）螺旋通道长度LT1122122TYYYYLLNbLNb7）有效换热面积AY61210YYYYALLH8）螺旋体长轴外径11122oBDdbNbb220.52oBdDNbe（通道间距相等）第16页，共18页。第17页，共18页。第18页，共18页。