螺旋折流板換熱器

一、螺旋折流板換熱器簡介

折流板是提高換熱器工效的重要部件。傳統換熱器中普遍應用的是弓形折流板，由于存在阻流與壓降大、有流動滯死區、易結垢、傳熱的平均溫差小、振動條件下易失效等缺陷，近年來逐漸被螺旋折流板所取代。理想的螺旋折流板應具有連續的螺旋曲面。由于加工困難，目前所采用的折流板，一般由若干個1/4的扇形平面板替代曲面相間連接，形成近似的螺旋面。在折流時，流體處于近似螺旋流動狀態。相比于弓形折流板，在相同工況下，這樣的折流板（被稱為非連續型螺旋折流板）可減少壓降45%左右，而總傳熱系數可提高20%～30%，在相同熱負荷下，可大大減小換熱器尺寸。

雖然非連續螺旋折流板的加工技術比較成熟，在石化行業也已得到推廣應用，但仍存在諸多不足之處。例如，扇形板連接處成非光滑的銳角過渡，對軸向運動的流體存在反壓，流體通過時的突然轉向會造成能量損失，在螺旋角較大時能耗更嚴重；相鄰兩片扇形板空間對接時，必須附加角接板才能縫隙，既費工又廢料，又增大了流體的阻力。相比之下，具有理想螺旋曲面的連續型螺旋折流板有著更好的傳熱與流動特性，但在實際應用時必須首先解決其加工難題。

二、 螺旋折流板換熱器的結構

螺旋折流板換熱器的結構型式來源于輸送物料的攪龍，早期的螺旋折流板為連續螺旋結構，由于制造上難以實現，目前的螺旋折流板換熱器，都是采用斷續的近似螺旋結構，即采用若干塊四分之一殼程橫截面積扇形組裝成螺旋狀，每片折流板與穿過其上的換熱管斜交，在螺旋折流板換熱器內，介質自殼層進口向出口呈螺旋狀推進，由此產生的離心力提高了流體的湍流程度，也避免了大角度折返帶來的壓力損失。目前常用的螺旋折流板帶有螺旋角α和后傾角β，其結構如圖1所示。

三、螺旋折流板換熱器的特點

與傳統弓形折流板換熱器相比，螺旋折流板換熱器具有如下優點。

（1）殼程流體呈螺旋狀流動，流體湍流程度加劇，層流底層厚度減薄，利于提高傳熱系數。

據國外文獻報道，與弓形板相比，螺旋折流板單位壓降下的殼程膜傳熱系數可提高1.8~2.0倍，因此在相同熱負荷下可減小換熱器的尺寸。

（2）殼程介質的螺旋流動使其阻力降明顯降低，與單弓板相比，相同流量條件下可減少阻力降約45%。

（3）殼程無滯流區和死區，無污垢沉積，可延長設備檢修周期。

（4）更適用于粘稠介質和結垢嚴重的介質。

（5）有效防止了流體誘導振動的發生，適用于流量波動較大的汽液兩相的工況，

螺旋折流板換熱器也有一定的缺點，其螺旋板管孔和定距管的加工較困難，需要專用胎具，管束組裝難度較大，造價高于弓形板換熱器。