螺旋板式換熱器是一種新型換熱器,是由兩張平行的薄鋼板焊接在一塊分隔板(中心隔板)上,并卷制成一對互相隔開的螺旋形流道。兩板之間焊有定距柱以維持流道的問距,同時也增強螺旋板的剛度。螺旋板的兩端焊有蓋板,兩端面及螺旋板上設有冷、熱流體進、出口接管。冷、熱流體分別在兩個螺旋形流道中流動,通過螺旋板進行熱量交換。
螺旋板式換熱器的直徑一般在1.6m以內(nèi),板寬為200~1200mm,極厚為2~4mm,兩板間距為5~25mm。常用材料為碳鋼或不銹鋼。螺旋板式換熱器的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊,單位體積所提供的傳熱面積大(約為列管式換熱器的三倍);流體允許有較高的流速(液體可達2m/s,氣體可達20m/s),湍流程度大,傳熱系數(shù)較大(約為列管換熱器的1~2倍);可實現(xiàn)純逆流操作;不易結(jié)垢,不易堵塞。其主要缺點是操作壓力和溫度不宜太高,流體流動阻力較大,不易檢修,且對焊接質(zhì)量要求很高。故一般操作壓力低于2Okgf/cm2,溫度在300~400℃以下。
板式換熱器是由一組矩形金屬薄板平行排列、相鄰板之間襯以墊片并用框架夾緊組裝而成。板片四角開有圓孔,形成流體通道,冷、熱流體分別在同一板片兩側(cè)流過,通過板片進行換熱。為其組裝流。板片厚度為0.5~3mm,通常壓制成各種波紋形狀。
板式換熱器的主特點:結(jié)構(gòu)緊湊,單位體積設備提供的傳熱面積大,約為250~1000m2/m3,而列管式換熱器只有40~150m2/m3;傳熱系數(shù)高,對低粘度液體傳熱,傳熱系數(shù)可達1500~4700W/(m2.℃),最高可達7000W/(m2.℃),操作靈活,適應性大,可以根據(jù)需要增減板數(shù)以調(diào)整傳熱面積,加工制造容易、檢修清洗方便、熱損失少。其主要缺點是:因受到板片剛度、墊片種類及溝槽結(jié)構(gòu)的限制,允許的操作壓力較低;因受墊片材質(zhì)的限制,操作溫度不能太高,對合成橡膠墊片,操作溫度不超過130℃,對壓縮石棉墊片也應低于250℃;因板間距小,流道截面小,流速不能過大,所以處理量較小,不易密封,易泄漏,易于堵塞。
螺旋板換熱器的性能類似于板式換熱器。但也有其獨特之處,其主要優(yōu)點為:
1、傳熱效率高。螺旋板換熱器內(nèi)介質(zhì)螺旋型流動的離心力能增強湍流。據(jù)實驗,當Re=1400~1800時就能形成湍流,且因流阻較管殼式小而使流速可以提高,結(jié)果使傳熱系數(shù)K可提高至2.5倍。此外,全逆流螺旋板換熱器的傳熱平均溫差******,這有助于提高傳熱效率。
2、結(jié)構(gòu)緊湊,不用管材。由于板型傳熱面的面積大,單位體積傳熱面可達44-100m2/m3,約為管殼式換熱器的2~3倍,加之傳熱系數(shù)和平均溫差都大,這就必然導致結(jié)構(gòu)的緊湊和輕巧。
3、不易污塞。由于單流道、高流速、污垢不易沉積,一旦有所沉積使流道截面減小隨即導致流速增高,從而加強了對污塞物的沖刷作用。這種“自潔”作用,管殼式換熱器是沒有的。據(jù)統(tǒng)計顯示,螺旋板污塞的速率只及管殼式的十分之一。
4、能有效利用低溫熱源,精密控制溫度。由開雙螺旋流道能較完全地形成逆流傳熱且流道較長,有助于降低換熱器設計所允許的(兩種介質(zhì)之間)有利于連續(xù)均勻地換熱或升降溫度。源(如地下熱源)或精密控制介質(zhì)溫度提供了有利條件,從經(jīng)驗數(shù)據(jù)知道,板式和螺旋板換熱器的介質(zhì)溫差是最低的。5、流阻較小。試驗表明,與同樣條件的管殼式換熱器相比,螺旋板換熱器的流阻較小。