工作原理
螺旋管缠绕式换热器基于间壁式热交换原理,冷热流体在螺旋缠绕的换热管内外逆向流动。热流体通过管程释放热量,冷流体通过壳程吸收热量,实现高效热能传递。螺旋结构使流体呈湍流状态,增强径向混合,显著提升传热系数。这种设计不仅增加了流体扰动,还通过复杂的流体通道延长了流体的停留时间,进一步促进了热量交换。

结构特点
螺旋缠绕管束
采用 316L 不锈钢或钛合金等耐腐蚀材料,管径 8 - 12mm,管束层间通过定距件保持间距,确保流体均匀分布。相邻两层螺旋管反向缠绕,形成类似弹簧的同心圆结构,显著增加换热面积。这种缠绕方式不仅优化了流体流动路径,还增强了设备的结构稳定性。
壳体与管板
壳体为高压密封容器,材质根据工况选择低合金钢或镍基合金,设计压力可达 30MPa;管板支撑固定管束,确保密封性,管端采用强度焊加贴胀的连接结构。这种设计确保了设备在高压、高温等恶劣工况下的安全运行。
支撑与分配系统
防震条和定距柱防止管束振动,管箱与集流管采用多孔锻件或铸造结构,确保管程介质均匀分配。这些组件共同作用,保障了设备的长期稳定运行。
性能优势
高效传热
:单台设备传热面积可达传统管壳式换热器的 5 - 10 倍,单位体积换热能力提高 3 - 7 倍。螺旋缠绕结构使换热面积密度达 800m²/m³,显著缩小了设备占地面积。
湍流强化:螺旋通道内流体产生二次环流,破坏边界层,综合传热系数达 13600 W/(㎡・℃),远高于传统设备。这使得设备在相同工况下能够实现更高的热交换效率。
自清洁效应:流体螺旋流动减少污垢沉积,清洗周期延长至每半年一次,维护成本降低 40%。这种自清洁功能不仅节省了维护时间和成本,还提高了设备的运行效率。
结构紧凑
设备体积仅为传统管壳式换热器的 1/10,节省安装空间。模块化设计支持多股流分层缠绕,单台设备实现多介质换热,降低系统集成复杂度。这使得螺旋管缠绕式换热器在空间有限的应用场景中具有明显优势。
耐腐蚀与长寿命

全焊接结构:采用耐腐蚀不锈钢或钛合金,耐受酸、碱、盐等介质腐蚀,设计寿命达 30 - 40 年。这种材料选择和结构设计确保了设备在恶劣环境下的长期稳定运行。
高温高压适应性:可承受 20 MPa 压力和 400℃高温,无需额外减温减压装置。这使得设备能够适应多种复杂工业工况。
自补偿机制与热应力管理:管束两端预留自由段,随温度变化自由伸缩,减少热应力导致的设备损坏。这种设计有效地提高了设备的可靠性和使用寿命。
应用领域
化工行业
用于合成氨、乙烯生产中的热交换,以及硫酸、硝酸冷却等工艺,提高能源利用效率。在某化工厂的应用中,通过定期清洗和维护,换热器压降保持在 0.02 MPa 以下,出口温度稳定在 45℃,生产效率显著提升。
