螺旋板式热交换器是一种由螺旋形传热板片构成的热交换器。它比管壳式热交换器传热性能好,结构紧凑,制造简单,运输安装方便,适用于石油化工、制药,食品、染料、制糖等工业部门的气一气、气一液、液一液对流或冷凝的热交换
3基本构造和工作原理螺旋板式热交换器的构造包括螺旋形传热板,隔板、头盖、连接管等基本部件(参阅图3,1),其具体结构将因型式不同而异,图3.1为一种可拆式的螺旋板式热交换器的结构简图。各种型式的螺旋板式热交换器均包含由两张厚约2~6m的钢板卷制而成的一对同心圆的螺旋形流道,中心处的隔板将板片两侧流体隔开,冷、热两流体在板片两侧的流道内流动,通过螺旋板进行热交换,螺旋板一侧表面上有定距柱,它是为了保证流道的间距,也能起加强瑞流和增加螺旋板刚度的作用。一般用直径为3一10m的圆钢在卷板前预焊在钢板上而成螺旋板式热交换器可分别按流道的不同和螺旋体两端密封方法的不同来分类。但根据我国的行业标准,我国的螺旋板式热交换器是按可拆与不可拆来分的,今本书作者将其分为三种型式(图3.2为示意图,标准的图形可看国标):
不可拆型(行业内称为Ι型):两流体均匀螺旋流动(图3.2(a)),通道两端全焊密封
(图3.3(a)),为不可拆结构,通常是冷流体由外周边流向中心排出,热流体由中心流向外周排出,实现了纯逆流换热,常用于液-液热交换,由于受到通道断面的限制,只能用在流量不大的场合,也用于汽一液、气一汽流体的传热,还可用来加热和冷却高黏度液体,按国标,目前工作的公称压力在2.5MPa以下。
可拆式堵死型(行业内常称为Ⅱ型):流体的流动方式与I型相同,但通道两端交错焊接(图3.3(b)),两端面的密封采用顶盖加垫片的结构,螺旋体可由两端分别进行机械清洗。
故为可拆式堵死型,主要用于气一液及液一液的热交换,尤其适用于比较脏、易结垢的介质。按国标,工作的公称压力为1.0MPa以下:
可拆式贯通型(行业内常称为Ⅲ型):一侧流体螺旋流动,流体由周边转到中心,然后再转到另一周边流出,另一侧流体只作轴向流动,如,蒸汽由顶部端盖进人,经敏开通道向下袖向流动而被冷凝,凝液从底部排出(图3.2(c))。通道的密封结构为一个通道的两端焊接,另一通道的两端全敞开(图3.3(c)),实际上这是一种半可拆结构。由于它的轴向流通截面比螺旋通道的流通截面大得多,适用于两流体的体积流量相差大的情况,故常用作冷凝器等气一液热交换。允许的工作压力为1.6MPa.
除此以外,还可以有一些特殊结构,如,一侧流体螺旋流动,另一侧为先轴向而后螺旋流动的结构,适用于蒸汽的冷凝冷却。我国产品在用于冷凝时,要求立式安装,国外已有用于某些特殊场合的水平放置的螺旋板式冷凝器。为了适应大流量工况的需要,我国已有厂家研制出四通道的螺旋板式热交换器,其中每种流体可以同时在两个流道内流动,使流量增大1倍,流道长度减小为原来的12,阻力也大为减小,已在酒精制造领域得到应用。