胃�仄’艇霞呈螺旋板式换热器的使用与设计计算孙廷璨�合肥通用机械研究所本文叙述了螺旋板式换热器的结构选型、使用性能及螺旋通道、外壳、封头等基本构件的设计,并简要地介绍了强度、刚度、传热和流体阻力等的计算方法。早在五十年代初,我国已开始使用螺旋板式换热器了,但由于当时制造条件的限制推广很缓慢。进入六十年代后,机械制造部门在螺旋板式换热器的制造工艺上有所突破,自行设计的专用卷床可高效率地成批生产,使其与其他型式的换热器相比加工工时减少、成本降低。水!水∀衣一九六七年,一机部组织了有关单位对螺旋板式换热器进行推广,由于它具备体积小、传热性能好等优点,同时又可用板材代替管材,所以颇受欢迎,在较短的时间内在合成氮、烧减、联碱、硫酸、硝酸、制冷、电力等行业得到推广,并取得了可喜的成果。由于生产发展的需要一机部于一九七三年正式颁布了部标准#∃%&∋(一()“不可拆式螺旋板换热器型式、基本参数和尺寸”,与此同时有关使用、制造、研究、设计和高等院校等一单位对螺旋板换热器分别做了大最的工作。一、结构概述我国现在使用的螺旋板式换热器有三种基本的结构型式,最普遍应用的为“工”型,通常称为不可拆式,如图%。它的螺旋通道两端均为焊接密封,不能进行机械清洗,但由于它具备传热性能好、密封可靠、金属消耗量少、加工方便等优点,所以在同类设备中推广最快。·∗衣阁%不可拆式螺旋板换热器一++一“五”型设备为可拆式,如图&,两螺旋通道分别为一端敞开,一端为焊接密封。敞开的通道端用平板盖加像胶垫�或石棉橡胶垫来密封,这与“工”型设备比除了增加平板盖、垫片、法兰、紧固件外,还需对螺旋通道的端面进行机械加工,以保证平板盖的密封。也可将设备设计成一端为“工”型,而另一端为“且”型,如图),即一个螺旋通道的两端均为焊接密封,另一个螺旋通道一端为焊接密封一端为敞开。选用“互”型设备是为了要进行机械清洗,但在实际操作中即使是把封头拆下来也很难进行机械清洗,因为螺旋通道的间距很小,并且通道内均布着定距柱�或定距泡。文献〔,〕报导“且”型设备比“工”型设备金属消耗量高&+一−./,加工工时高0./,成本高0./以上。从密封性能来看“亚”型设备易产生外漏与短路。外漏系指介质漏到大气中来。短路是在平板盖有变形的情况下介质不在设备内旋转,直接通过垫片与螺旋体端面的间隙由里圈跑到外圈�或反之,这样传热效果就受到影响。一九七二年一机部在苏州召开的螺旋板式换热器标准审查会上,绝大多数代表一致认为“亚”型设备应暂不列入标准之中。国内还生产过“皿”型设备,如图−。它是由−张钢板同时卷制而成,一个螺旋通道的两端完全焊死,而另一个通道的两端则全敞开。一种介质走螺旋通道而另一介质走轴向直道。它适用于纯蒸汽冷凝的条件。这种结构螺旋通道的进出口阻力很大,并且内积存杂质不易吹出所以推广很慢。1!!∗!!!�一234巨5或!!∗三门〔二二图&可拆式螺旋板换热器1肚6州1%即汽!%1目�且11�益干图)一端可拆式和另一端不可拆式图−冷凝型螺旋抓换热器肠一+0一二、使用情况伴随有过热蒸汽冷却的蒸汽冷凝过程用螺旋板换热器是最理想的了。大连制碱工业研究所与通用机械研究所联合设计的真空冷凝器是在“7”型设备的基础上改进的,如图+。过热蒸汽从切向进入设备后进行旋转,当冷却至饱和温度时,饱和蒸汽可通过椭元形封头从轴丢卉、比‘汤今式与下魔递经吠咐铸点图+真空冷凝器向进入螺旋通道内进行冷凝,少部份饱和蒸汽继续旋转前进。结合传热过程进行分析这种结构是合理的,过热蒸汽冷却是属于对流传热过程,它的给热系数与流动状态有关,旋转可增加它的湍动状态,故可起到提高给热系数的作用。饱和蒸汽的冷凝给热系数与流动状态无关,为了减少阻力使它少走弯路,从过热燕汽和饱和蒸汽交界的地方开始将蒸汽侧螺旋通道的上端打开,之后在设备的上端焊上椭元形封头。过热蒸汽冷却用换热面积和饱和蒸汽冷凝用换热面积均可由热力学计算得出。试验结果表明取得的效果是良好的,在正常操作条件下冷却与冷凝的平均传热系数8可达9..一6...8:;6<=’·>·℃,而列管换热器的平均传热系数8为).8:;6<=’·>!℃左右。制冷机用的辅机—氨冷凝器也存在过热蒸汽的冷...
