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連續(xù)螺旋折流板,可以使殼程的流體呈螺旋柱塞流狀態(tài)流動,從而快速增加流體之間的混合,使流體之間的溫度差異得到快速消除,實(shí)現(xiàn)高效的傳熱。

理想的螺旋折流板應(yīng)該為一個連續(xù)不間斷、不漏流的螺旋曲面,并具有以下特點(diǎn)：

1、螺旋面為直紋曲面。

2、曲面各處法向等厚。

3、直紋曲面螺旋折流板開孔前處處連續(xù)。

4、螺旋折流板從旋轉(zhuǎn)中心到外徑連續(xù),中間無斷開。

5、無論螺旋折流板外直徑多么大,中心孔螺旋線都趨向于直線。

6、折流板管孔在管板平面上的投影為正圓形,且靠近中軸線處的大傾斜角度位置也嚴(yán)格按尺寸開孔。

與傳統(tǒng)的弓形折流板換熱器相比,連續(xù)螺旋折流板換熱器具有強(qiáng)化傳熱、殼側(cè)壓降小、流速高、流速均勻、流動滯死區(qū)少等諸多優(yōu)點(diǎn)。

阻力、壓降小

弓形折流板會使流體呈“Z”形來回折返,殼程阻力偏高,螺旋折流板能夠使流體螺旋前進(jìn),降低殼程阻力20%~50%。

流動滯死區(qū)少

弓形折流板換熱器殼程內(nèi)流動滯死區(qū)多,容易結(jié)垢,結(jié)垢速率大會導(dǎo)致?lián)Q熱器傳熱性能下降快。螺旋折流板換熱器殼程內(nèi)幾乎沒有流動滯死區(qū),流速分布均勻,不容易結(jié)垢,能夠延長換熱器使用周期。

傳熱效率提高

弓形折流板換熱器由于流動滯死區(qū)多,導(dǎo)致溫度分布不均,螺旋折流板換熱器幾乎沒有流動滯死區(qū),溫度分布均勻,傳熱效率能夠提高10%~30%

誘導(dǎo)振動減小

弓形折流板換熱器內(nèi)換熱管液體來回沖撞,產(chǎn)生誘導(dǎo)振動,換熱管與管板連接接頭容易產(chǎn)生焊縫裂紋,螺旋折流板換熱器換熱管持續(xù)朝一個方向受力誘導(dǎo)振動得到改善,換熱管與管板連接接頭更可靠。

由于理想的螺旋折流板加工困難,一般采用若干個1/4的扇形平面板替代曲面相間連接,形成近似的螺旋面,在折流時(shí)流體處于近似螺旋流動狀態(tài)。這樣的非連續(xù)螺旋折流板仍存在諸多不足之處,例如扇形板連接處是非光滑的銳角過渡,對軸向運(yùn)動的流體存在反壓,流體通過時(shí)的突然轉(zhuǎn)向會造成能量損失,在螺旋角較大時(shí)能耗更嚴(yán)重;相鄰兩片扇形板空間對接時(shí),必須附加角接板才能填補(bǔ)縫隙,既費(fèi)工又廢料,又增大了流體的阻力。相比之下,具有理想螺旋曲面的連續(xù)型螺旋折流板有著更好的傳熱與流動特性,但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須首先解決其加工難題。

直到2019年,連續(xù)螺旋折流板的加工技術(shù)取得突破,成功加工出理想的連續(xù)螺旋折流板。