螺旋折流板换热器

一、螺旋折流板换热器简介

折流板是提高换热器工效的重要部件。传统换热器中普遍应用的是弓形折流板，由于存在阻流与压降大、有流动滞死区、易结垢、传热的平均温差小、振动条件下易失效等缺陷，近年来逐渐被螺旋折流板所取代。理想的螺旋折流板应具有连续的螺旋曲面。由于加工困难，目前所采用的折流板，一般由若干个1/4的扇形平面板替代曲面相间连接，形成近似的螺旋面。在折流时，流体处于近似螺旋流动状态。相比于弓形折流板，在相同工况下，这样的折流板（被称为非连续型螺旋折流板）可减少压降45%左右，而总传热系数可提高20%～30%，在相同热负荷下，可大大减小换热器尺寸。

虽然非连续螺旋折流板的加工技术比较成熟，在石化行业也已得到推广应用，但仍存在诸多不足之处。例如，扇形板连接处成非光滑的锐角过渡，对轴向运动的流体存在反压，流体通过时的突然转向会造成能量损失，在螺旋角较大时能耗更严重；相邻两片扇形板空间对接时，必须附加角接板才能缝隙，既费工又废料，又增大了流体的阻力。相比之下，具有理想螺旋曲面的连续型螺旋折流板有着更好的传热与流动特性，但在实际应用时必须首先解决其加工难题。

二、 螺旋折流板换热器的结构

螺旋折流板换热器的结构型式来源于输送物料的搅龙，早期的螺旋折流板为连续螺旋结构，由于制造上难以实现，目前的螺旋折流板换热器，都是采用断续的近似螺旋结构，即采用若干块四分之一壳程横截面积扇形组装成螺旋状，每片折流板与穿过其上的换热管斜交，在螺旋折流板换热器内，介质自壳层进口向出口呈螺旋状推进，由此产生的离心力提高了流体的湍流程度，也避免了大角度折返带来的压力损失。目前常用的螺旋折流板带有螺旋角α和后倾角β，其结构如图1所示。

三、螺旋折流板换热器的特点

与传统弓形折流板换热器相比，螺旋折流板换热器具有如下优点。

（1）壳程流体呈螺旋状流动，流体湍流程度加剧，层流底层厚度减薄，利于提高传热系数。

据国外文献报道，与弓形板相比，螺旋折流板单位压降下的壳程膜传热系数可提高1.8~2.0倍，因此在相同热负荷下可减小换热器的尺寸。

（2）壳程介质的螺旋流动使其阻力降明显降低，与单弓板相比，相同流量条件下可减少阻力降约45%。

（3）壳程无滞流区和死区，无污垢沉积，可延长设备检修周期。

（4）更适用于粘稠介质和结垢严重的介质。

（5）有效防止了流体诱导振动的发生，适用于流量波动较大的汽液两相的工况，

螺旋折流板换热器也有一定的缺点，其螺旋板管孔和定距管的加工较困难，需要专用胎具，管束组装难度较大，造价高于弓形板换热器。