| 标题 | 螺旋绕管式换热器的特点及其制造工艺研究 |
| 范文 | 彭沛 摘 要：相对于传统换热器，缠绕换热器独特的换热结构，大幅度提升了换热效率，在节约资源、提升生产效率、降低生产成本等方向发挥着巨大优势。为企业的发展带来经济效益。因此，该文主要分析了螺旋绕管式换热器的结构及特点，并在此基础上对螺旋绕管式换热器的制造工艺进行了研究，从而为今后制造换热器提供一种新的想法和途径。 关键词：螺旋绕管式换热器；制造工艺；管板 中图分类号：TQ05 文献标志码：A 0 引言 螺旋绕管式换热器具有换热效率高、能耗少、空间占用少等性能优势，在石油、化工等天然气液化领域得到了广泛的推广。20世纪80年代我国当时没有完全掌握螺旋缠绕管式换热器的设計和制造工艺，不得不靠购买进口设备，成本费用极高。但是，随着我国科学技术的进步和发展，螺旋绕管式换热器的制造工艺也在不断地进步和优化，使最终呈现出的产品性能和安全性都得到了进一步提高。 1 螺旋绕管式换热器的结构及特点 螺旋绕管式换热器的结构主要分为单股流螺旋绕管式换热器和多股流螺旋绕管式换热器2种，其中，单股流螺旋绕管式换热器与传统的螺旋绕管式换热器一样，只能够实现2种介质间的换热；而多股流螺旋绕管式换热器可以实现多种介质间的换热。螺旋绕管式换热器的换热管的长度是传统换热管长度的5倍，主要是呈螺旋状分层缠绕在芯圆筒上，每层换热管之间是用隔条分开的，并且每层换热管之间的间距、角距和轴向距不同，其所使用的隔条也是有所区别的。其次，单股流螺旋绕管式换热器的管束结构缠绕方向与换热管缠绕方向相反，有效地节约了换热器换热过程中的能量；而它的管板以及管箱比传统的换热器小。因此，单股流螺旋绕管式换热器具备以下特点：1）节约能量，该换热器换热时基本采用的是逆流流动，在运行时所需要的温差较小，极大地减少了换热器介质的循环，从而节约了能量。2）抗高压能力强，该换热器使用的换热管较细且强度高，高压流体可以通过。3）节约材料，螺旋绕管式换热器换热管的长度是传统换热管的5倍，使换热器的管板和管箱的体积减小，减少了对材料的使用。4）具备低温材料，螺旋绕管式换热器主要使用的是铜、不锈钢等低温材料，从而提高了换热器在低温条件下的使用性能。 2 螺旋绕管式换热器的制造工艺 2.1 换热管的绕制 换热管的绕制是整个螺旋绕管式换热器制造工艺中最为基础的环节，也直接关系着螺旋绕管式换热器的质量和性能，一旦出现一点差错会导致整个螺旋绕管式换热器制造工艺的失败，因此，在对换热管进行绕制时必须注意以下问题：1）换热器芯圆筒的制作，在制作芯圆筒的过程中要使用焊接的方式连接管板和钢管，最重要的是要对它的同轴度和长度进行控制。其中，同轴度指的是圆筒与圆筒、管板之间的间距，在决定同轴度时与实际的间距误差不能过大，否则会给管束的绕制和成型造成严重影响。2）隔条距离，隔条主要用于隔开换热管，使每一层的换热管具有相同的间距和角距。并且，在确定隔条间距时要精准地找到隔条焊接的定位尺寸。3）在对换热管进行绕制时要根据设定的隔条距离通过机械转动将其紧密地缠绕在芯圆筒上。在绕制过程中不仅要避免换热管压扁或损伤，还要注意换热管间的间距，当换热管之间的间距过大时，可以用木槌对其进行矫正，矫正完成后用施焊绑带将其固定。 2.2 换热管与管板的连接 针对换热管与管板的连接主要可以分为强度焊接，内孔焊，强度胀接以及强度胀接和内孔焊结合，需要根据不同的情况选择不同的连接方式。在螺旋绕管式换热器中换热管与管板的连接可选择自动和手把焊接2种，其中自动焊接需要进行2遍填丝，采用角焊缝方式焊接；手动焊接则需要进行2层焊接。因此，在螺旋绕管式换热器中对于换热管与管板的连接需要注意以下问题：1）在连接的过程中必须对换热管管头进行清理，使换热管表面保持光滑。同时，在清理换热管时要注意清理的长度，对换热管的清理长度不应该小于换热管外径，要大于25 mm。2）当换热管为有缝换热管时，在进行连接的过程中一定要避免触碰换热管的缝隙。3）在进行连接的过程中要注意焊接的强度和速度，在不损害换热管管壁的情况下确保焊接的强度。4）完成焊接后要在不碰触换热管缝隙的前提下对其进行胀接试验，来平衡换热管接口的压力，从而使换热管的管口与管板紧密连接，且不存在缝隙，有效避免换热管胀裂的同时防止焊接口产生腐蚀现象。 2.3 换热管的拼接 螺旋绕管式换热器换热管的长度一般在25 m之上，属于有缝钢管。由于换热管的长度较长，如果采用无缝钢管，则还需要拼接。在拼接换热管的过程中需要注意以下问题：1）为了确保换热管拼接过程中的焊接质量，减少对接时的错边量，在拼接时必须设置内衬。所设置的内衬为铜圆柱体，长度应保持在30 mm，直径比换热管的内直径小1 mm左右。2）在设置内衬时要先将内衬轻轻穿过换热管，直至到达换热管拼接焊接处后再进行焊接，当焊接处完全冷却后，将换热管内衬抽出。3）拼接后，应逐根进行通球试验。4）换热管拼接完成后要对它的耐压性进行实验，确保它的耐压性达到相关标准。 2.4 管束试压 管束试压是确保换热器质量的重要步骤，因此，在管束（如图1所示）绕制完成后必须对它的水压进行实验。同时，为了有效确保换热器的使用周期，在对换热管进行绕制前后，需要对每根换热管的耐压进行试验，且耐压试验的时间为5 min～10 min，在此期间内，如果换热管的压力没有出现下降的现象，则试验合格。 2.5 管束组装 一般情况下，螺旋绕管式换热器的管束比较重，且管束上装有兼顾保护和导流的夹套，因此，在安装管束时一定要采用特殊的方式以防止换热管壳体发生变形。同时，由于螺旋绕管式换热器中没有相关的滑道装置，在组装管束时摩擦会产生较大阻力，所以，在组装管束时，要在管束的前端安装一个滑道支撑装置，从而减小管束组装的阻力。 3 结论 近年来，随着螺旋绕管式换热器的不断发展，该换热器已经在市场上占据了重要的地位，而随着我国科学技术的发展，螺旋绕管式换热器的质量和性能也在不断提高，应用领域也在进一步扩大。 参考文献 [1]邵双全，高玉平.基于计算机仿真的多联式空调系统控制策略优化设计[J].制冷技术，2015，35（1）：17-20. [2]邹慧明，徐洪波.基于CFD仿真的双工况多翼离心风机优化设计[J].制冷技术，2014，34（6）：13-16. |
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