《热交换器原理与设计》热交换器设计-3-5

第三章 高效间壁式热交换器螺旋板式 板式 板翅式 热管 微尺度 能源利用角度方面对热交换器的要求 传热效率高 体积小1

高效间壁式热交换器

高效间壁式热交换器3.1 螺旋板式热交换器

3.2 板式热交换器3.3 板翅式热交换器 3.4 翅片管热交换器 3.5 热管热交换器 3.6 蒸发冷却(冷凝)器的结构2

高效间壁式热交换器 高效就是换热效率高，结构紧凑 即在增加换热器的传热面积的同时， 也要减小换热器的体积 “紧凑性”—热交换器的单位体积 中所包含的传热面积的大小，m2/m3 紧凑式热交换器：>700m2/m3 非紧凑性热交换器：<700m2/m3 通过“二次表面”来提高紧凑性3

第一节 螺旋板式热交换器

螺旋板式换热器

螺旋板式换热器由两块金属薄板焊接在一块分隔板上并卷制成螺 旋状而构成的。卷制后，在器内形成两条相互隔开的螺旋形通道， 在顶、底部分别焊有封头和两流体进出口接管。其中有一对进出 口接管是设在园周边上，而另一对进出口则设在圆鼓的轴心上。 换热时，冷、热流体分别进入两条通道，在器内作严格的逆流流 动。 4

基本构造外壳螺旋体 密封装置 进出口

中心处有隔板将板片两侧流体隔开，各通道为环状单一通 道，其截面积为矩形，进出管分别接于两通道的边缘端 具体的说螺旋板式热交换器的构造 螺旋形传热板

隔板

头盖

连接管

工作过程 冷热两种流体分别在两个螺旋通道中流动， 流体1从中心进入，沿螺旋形通道流到周边流出； 流体2则由周边进入，沿螺旋通道流到中心流出。 螺旋流道有利于提高传热系数。

定距柱

作用

保证流道的间距； 加强湍流；

增加螺旋板刚度。固定方式 用3~10mm的圆钢在卷板前预先焊接在钢板上。

分类不可拆式: 通道两端全部垫入密封条后焊接密封 冷流体由外周边流向中心排出，热流体由中心外周排出，纯逆流 液—液热交换器，公称压力<2.5MPa通道两端面交错焊死，两端面的密封采用端盖加垫片 冷流体由外周流向中心，热流体由中心流向周边，纯逆流 气—液热交换器，公称压力<1.6MPa

可拆

一通道两端焊死，另一通道两端全部敞开，两端面的密封 采用端盖加垫片

式 一侧流体由外周流向中心在流向另一周边，另侧流体做轴 向流动 气—液冷凝器(两流体体积流量相差大),公称压 力<1.6MPa10

螺旋板式换热器

按流道布置和封头形式可分为： I 型结构：两个螺旋通道两侧完全焊接封闭，不可拆。两流体均 作螺旋运动，通常冷流体由外周流入，热流体从中心流入，形成 完全逆流流动。主要用于液体与液体之间的传热。 II 型结构：一个螺旋通道焊接封闭，另一

通道的两侧敞开。一 流体作螺旋形流动，另一流体则作轴向流动。适合于两流体的流 量相差很大的场合。常做蒸汽冷凝器、气体冷却器使用。 III 型结构：一流体作螺旋形流动，另一流体则是轴向流动和螺 旋流动的组合，适用于蒸汽的冷凝和冷却。 11

螺旋板式换热器

螺旋板式换热器的特点传 热 系 数 高 由 于 离 心 力 的 作 用 ， 可 在 较 低 Re 数 下 出 现 湍 流 (Re=1400-1800),允许流速可达 2m/s,故传热系数较高，如水对 水的换热，传热系数可达2000-3000 W/(m2· K)。

不易堵塞 由于流速较高，又是在螺旋流道内流动，能较好的发 挥流体对板面的冲刷作用，因而流体中的悬浮物不易沉积下来。由于流道长，可为完全逆流，便于控制温度和利用低温热源，操 作时允许较低的温度差，因此，在一些低温差传热的场合，采用 螺旋板换热器比较合适。 结构紧凑，制造简便，单位体积设备内的传热面积约为列管式换 热器的3倍。

操作压力和温度不能太高，尤其是所能承受的压力比较低，操作 压力只能在20atm以下，操作温度约在300-400℃以下。不易检修，整个换热器已被卷制焊接为一个整体，一旦发生中间 泄漏或其他故障，设备即告报废。14

(2) 螺旋板式换热器

第二节结构

板式热交换器

板式换热器是由一组长方形的薄金属传热板片构成， 用框架将板片夹紧组装于支架上。两个相邻板片的 边缘衬以垫片(各种橡胶或压缩石棉等制成)压紧，板 片四角有圆孔，形成流体的通道。

组成 传热板片 密封垫圈 压紧装置 轴及接口管等

板式换热器的构造