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1、螺旋螺紋換熱器強化傳熱設(shè)計韓強SECESPOL國際集團(tuán)山東鴻基換熱技術(shù)有限公司摘要：本文對SECESPOL螺旋螺紋換熱器其設(shè)計雙面強化傳熱效果進(jìn)行了分析，介紹了其在制藥企業(yè)的應(yīng)用點及節(jié)能減排中的應(yīng)用。SECESPOL換熱器為歐盟EU原裝進(jìn)口產(chǎn)品，是SECESPOL國際集團(tuán)結(jié)合波蘭格坦斯克理工大學(xué)及多個研究院傳熱技術(shù)之精華，于1988年發(fā)明生產(chǎn)的一種螺旋螺紋管換熱器。產(chǎn)品嚴(yán)格按照美國機械工程師（ASME）標(biāo)準(zhǔn)制造，是目前世界上最先進(jìn)的管殼式換熱器之一。綜合其設(shè)計理論依據(jù)，結(jié)構(gòu)特點，性能分析及客戶案例，它同時具有安
2、全、高效節(jié)能、體積小、表面光潔維護(hù)費用低、使用壽命長等特點，相對于傳統(tǒng)換熱器它是具有劃時代意義的節(jié)能產(chǎn)品，通過國內(nèi)上百家制藥企業(yè)的應(yīng)用，在節(jié)能減排中起到了重要的作用。關(guān)鍵詞：換熱器螺旋纏繞安全節(jié)能一.設(shè)計依據(jù)：SECESPOL換熱器較傳統(tǒng)換熱器，依據(jù)國際先進(jìn)設(shè)計理論，計算準(zhǔn)確，設(shè)計合理。1.螺旋螺紋管設(shè)計，雙側(cè)強化傳熱設(shè)計。2.利用歐文（OWEN）湍流抖振頻率準(zhǔn)則原理，消除換熱器湍流抖振現(xiàn)象，熱應(yīng)力自消除。3.利用聲共鳴許用準(zhǔn)則（Eisinger準(zhǔn)則和Bevins準(zhǔn)則），抑制聲駐波，降低運行噪音。1.利用CFD
3、（計算流體力學(xué)技術(shù)），F(xiàn)EM（有限元技術(shù)），提高計算精度。二.獨特設(shè)計及機理：傳熱系數(shù)是傳熱設(shè)備的一個重要技術(shù)指標(biāo)，強化換熱表面對流傳熱是提高傳熱系數(shù)的有效措施。SECESPOL換熱器通過獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計，顯著提高換熱系數(shù)，實現(xiàn)高效節(jié)能。1.材質(zhì)：SECESPOL全不銹鋼換熱器，換熱管為不銹鋼316L材質(zhì)，殼程為不銹鋼316材質(zhì)，以滿足不同復(fù)雜物料的換熱要求。最高耐溫400℃，最高耐壓1.6Mpa。換熱管壁厚0.6mm。2.螺紋管束：SECESPOL換熱管采用高效不銹鋼雙螺紋管。該管束表面設(shè)計周期變化的環(huán)形螺紋，
4、當(dāng)換熱管內(nèi)外物料流動時，由于流通截面和流動方向的不斷變化，破壞層流底層，提高流體湍流強度和湍流的給熱能力。3.換熱管螺旋纏繞結(jié)構(gòu)：換熱管束經(jīng)特殊工藝加工成盤旋纏繞結(jié)構(gòu)。換熱管束兩端通過先強度脹接后焊接的工藝固定在管板上，管束與管板封裝在換熱器殼體內(nèi)，管板焊接在兩端封頭上。單位體積內(nèi)增大換面積，經(jīng)盤旋纏繞后的換熱管束拉伸后長度可達(dá)殼體長度的4-6倍，使熱媒體在換熱管內(nèi)停留時間長，換熱更充分。雙側(cè)流體通過時，沿軸向運動，不斷改變流體運動方向。在螺紋管增加湍流強度的同時，再次強化傳熱，保持穩(wěn)定連續(xù)的強化作用，使傳熱效
5、果顯著提高。1.專利100°連接方式：SECESPOL螺旋螺紋纏繞換熱器在接管連接方式上有一項與眾不同的設(shè)計，即在兩端封頭上的兩個接管中心線間的角度α為100°（如圖所示）。此設(shè)計對于提高換熱器的傳熱性能、降低結(jié)垢傾向都具有顯著的效果。該設(shè)計已獲得中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的外觀設(shè)計專利證書((專利號:ZL200620127384.4)。5.非對稱流設(shè)計：SECESPOL換熱器管程殼程容積不相同，殼程容積最大能達(dá)到管程容積的4.2倍，以滿足醫(yī)藥，化工等各種不同復(fù)雜工況要求。三.性能分析：1.全不銹鋼材質(zhì)，
6、耐高溫、高壓，設(shè)計壽命長達(dá)40年SECESPOL換熱器的換熱管束和殼體采用不銹鋼316（0Cr17Ni12Mo2）、316L（00Cr17Ni14Mo2）材質(zhì)，具有統(tǒng)一的膨脹系數(shù)，不會由于壓力和溫度變化而引起換熱器的變形。換熱器耐高溫、高壓，無需加裝減溫減壓裝置，最高耐溫400℃，耐壓1.6Mpa。SECESPOL換熱器嚴(yán)格按照美國機械工程師（ASME）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制造，設(shè)計壽命為40年.2.高效節(jié)能SECESPOL換熱器，整體先進(jìn)的設(shè)計，顯著提高換熱能力，尤其在有相變的換熱工況，較傳統(tǒng)換熱器有顯著性能優(yōu)勢。在汽水
7、交換如蒸汽加熱水的工況下，常規(guī)的管殼式換熱器換熱系數(shù)k值一般最高為6000w/（㎡·℃），SECESPOL換熱器其換熱系數(shù)k值可高達(dá)14000w/（㎡·℃），是常規(guī)管殼式換熱器的3-7倍。實現(xiàn)熱量充分利用，節(jié)省能源。3.結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，便于安裝相對于傳統(tǒng)換熱器體積龐大，笨重，需要大型吊裝而言，SECESPOL換熱器螺旋纏繞方式，結(jié)構(gòu)緊湊，滿足相同熱負(fù)荷的工況時，SECESPOL換熱器體積只有傳統(tǒng)管殼式換熱器的1/10左右，占地面積小，節(jié)省空間；同時也因為體積小、重量輕，更加便于安裝、拆卸，減少了安裝費
8、用。4.結(jié)垢傾向低，維護(hù)方便換熱器結(jié)垢會直接降低換熱效果，進(jìn)而達(dá)不到工藝要求，影響生產(chǎn)，增加維護(hù)費用，因此盡量降低結(jié)構(gòu)傾向是換熱器設(shè)計重要因素。SECESPOL從以下方面來降低結(jié)垢傾向。⑴換熱過程降低溫度梯度，減少設(shè)備內(nèi)部結(jié)垢因素；SECESPOL換熱器獨特的螺旋螺紋管長度是殼體的4～6倍，有效的減小了溫度梯度。⑵采用100度連接，可以使換熱器全部參與換熱，不留死角；使流體自動沖刷管路
