螺旋板換熱器（spiral heat exchanger），是由兩張平行的金屬板卷製成兩個螺旋形通道，冷熱流體之間通過螺旋板壁進行換熱的換熱器。螺旋板換熱器有可拆的和不可拆的兩種型式。
螺旋板式換熱器具有體積小、設備緊湊、傳熱效率高、金屬耗量少的優點，適用乾液-液、氣一液、氣一氣對流傳熱，蒸汽冷凝和液體蒸發傳熱，化工、石油、醫藥、機械、電力、環保、節能及需要熱量轉換等工業。
基本介紹
- 中文名：螺旋板換熱器
- 外文名：spiral heat exchanger
- 套用：石油、機械、化工等
- 分類：可拆分、不可拆分
- 特點：體積小、簡單
基本分類,結構性能,基本特點,技術參數,結構設計,製造與檢驗,套用範圍,
基本分類
螺旋板換熱器分為可拆分螺旋板換熱器和不可拆分螺旋板換熱器。
不可拆式螺旋板換熱器的結構比較簡單，螺旋通道的兩端全部焊死。
可拆式螺旋板換熱器.除螺旋通道兩端的密封結構以外，其他與不可拆式完全相同。為達到機械清洗的目的，可拆式螺旋通道，一端敞開，用平板蓋和墊片密封，以防止流體漏到大氣中或同一通道內的流體短路。為了提高螺旋板的承壓能力，在板與板之間用定距柱支撐。筒體上的流體進出口有法向接管和切向接管兩種。中國普遍使用切向接管,它的流體阻力小,雜質容易被衝出。使用迴轉支座比較方便，可使換熱器立放或臥放。
換熱的A、B流體分別流過螺旋板的兩側，其中的一種流體沿螺旋通道由外向內，至中心出口流出；而另一種流體則沿螺旋通道由中心進口，由內向外流出。兩種流體呈純逆流方式流動。螺旋板換熱器最大結構尺寸為：板寬1800毫米，外徑1700毫米，傳熱面積250平方米，板與板之間的距離20毫米。允許最高操作壓力可達 2.5兆帕。工作溫度由選用的材料而定，材料大多用碳鋼、不鏽鋼、鋁、銅和鈦。
結構性能
1、由兩張卷制而成，形成了兩個均勻的螺旋通道，兩種傳熱介質可進行全逆流流動，大大增強了換熱效果，即使兩種小溫差介質，也能達到理想的換熱效果。
2、在殼體上的接管採用切向結構，局部阻力小，由於螺旋通道的曲率是均勻的，液體在設備內流動沒有大的轉向，總的阻力小，因而可提高設計流速使之具備較高的傳熱能力。
3、I型不可拆式螺旋板式換熱器螺旋通道的端面採用焊接密封，因而具有較高的密封性。
4、II型可拆式螺旋板換熱器結構原理與不可拆式換熱器基本相同，但其中一個通道可拆開清洗，特別適用有粘性、有沉澱液體的熱交換。
5、III型可拆式螺旋板換熱器結構原理與不可拆式換熱器基本相同，但其兩個通道可拆開清洗，適用範圍較廣。
6、單台設備不能滿足使用要求時，可以多台組合使用，但組合時必須符合下列規定：並聯組合、串聯組合、設備和通道間距相同。混合組合：一個通道並聯，一個通道串聯。
基本特點
螺旋板式換熱器具有體積小、設備緊湊、傳熱效率高、金屬耗量少的優點，適用乾液-液、氣一液、氣一氣對流傳熱，蒸汽冷凝和液體蒸發傳熱，化工、石油、醫藥、機械、電力、環保、節能及需要熱量轉換等工業。
螺旋板換熱器的特點是：
①傳熱效能好。彎曲的螺旋通道和定距柱,有利於增強流體的湍流狀態通道內流體阻力小，可提高設計流速，有助於提高傳熱係數。對於水-水換熱,傳熱係數可達1.8～3.5千瓦每平方米每攝氏度〔kW/(m(·℃)〕。
②有自清洗作用。單通道內的流體通過通道內雜質沉積處時，流速會相對提高，容易把雜質衝掉。
③不可拆式結構的密封性能好，適用於劇毒、易燃、易爆或貴重流體的換熱。
④相鄰通道內的流體呈純逆流方式流動，可得到最大的對數平均溫差，有利於小溫差傳熱，適用於回收低溫位熱能。
⑤結構較緊湊單位設備體積內的傳熱面積可達150m。
⑥由於螺旋通道本身的彈性自由膨脹，溫差應力小。
⑦價格低廉。相同換熱面積下，螺旋折流板換熱器的體積比傳統弓形折流板換熱器小1/3，所需原材料費用降低。能否選用螺旋板換熱器的關鍵是堵塞問題，儘管它有自清洗作用，但由於設計或操作不當也會發生堵塞，這時即使用可拆式結構也難於用機械方法清洗。採用水、氣或蒸汽吹洗，操作方便效果更好。螺旋板換熱器最大的缺點是檢修困難，如發生內圈螺旋板破裂，便會使整台設備報廢。
技術參數
公稱壓力PN規定為0.6，1.0，1.6MPa. 允許工作溫度：碳鋼為-20℃～250℃，不鏽鋼為-20℃～320℃。 選用設備時，應通過適當的工藝計算，使設備通道內的流體達到湍流狀態（一般液體流 速）1m/sec；氣體流速≥10m/sec。 設備可臥放或立放，但用於蒸汽冷凝時只能立放。 用於燒鹼行業須進行整體熱處理，以消除應力。 可有立式，臥式，懸掛式三種安裝類型。 不鏽鋼制不可拆螺旋板換熱器參數及安裝 公稱換熱面積(m2) 型號 通道距離(mm) 計算換熱面積(m2) 流速(1m/s)處理量(mm) 板寬H(m) 外徑DN(mm) H1(mm) L(mm) L1(mm) L2(mm) H2(mm) e(mm) 接管公稱直徑(mm)。
結構設計
可拆卸板式換熱器是由許多衝壓有波紋薄板按一定間隔，四周通過墊片密封，並用框架和壓緊螺旋重疊壓緊而成，板片和墊片的四個角孔形成了流體的分配管和匯集管，同時又合理地將冷熱流體分開，使其分別在每塊板片兩側的流道中流動，通過板片進行熱交換。
螺旋折流板換熱器結構示意圖
螺旋折流板換熱器結構示意圖1、密封結構
螺旋板式換熱器的密封有兩種形式，即焊接密封和墊片端蓋密封。
（1）焊接密封焊接密封的結構形式有三種，
①將需要密封的通道用方鋼墊進鋼板中，卷制後進行焊接；
②將需要密封通道用圓鋼墊進鋼板中卷好後進行焊接；
③將螺旋板在專用工具機軋制斜邊成形，在卷制過程中。卷制半徑越小，翻邊回彈量就越大，卷製成形螺旋板進行通道翻邊校正、整形後進行焊接口。
（2）墊片端蓋密封
螺旋板卷制、焊接好以後裝配窄邊法蘭，將螺旋通道兩端進行機械加工，然後用倒錐端蓋及墊片將通道封住，墊片材料選擇根據介質特性和溫度；倒錐端蓋與螺旋體連線採用上卡、下卡及螺母。為了提高螺旋板式換熱器的密封性能，防止各圈螺旋通道內介質發生短路使傳熱效率受到一定的影響，螺旋體必須完整，如發現螺旋體缺陷及焊接缺陷，必須進行修補，保證機械加工車出。
2、螺旋板式換熱器外殼
螺旋板式換熱器的外殼是承受內壓或外壓的連線結構，為提高外殼的承壓能力，螺旋板式換熱器外殼用兩個半圓筒體組合焊接而成。這種組合焊接的關鍵零件是連線板。
連線板與螺旋板及外殼連線是將連線板安放在螺旋體上，兩邊進行焊接，再將兩個半圓形的外殼與連線板焊接，焊接結構採用有襯板的對接焊縫，以使得對接焊縫保證焊接質量。
3、螺旋板的剛度
螺旋體是一個彈性體，對這樣的彈性構件，當其受壓時容易被壓癟，使設備不能正常操作。一種辦法是增加螺旋體板厚，這是不經濟的；另一種辦法是增加定距柱數量。縮小定距柱間的距離。以此來提高螺旋板的剛度和承壓能力。
目前採用定距柱焊接的方法有兩種。一種是採用手工焊，將定距柱焊接十螺旋體上；另一種方法是定距柱採用接觸焊技術(螺柱焊)，其接觸焊定距柱。
製造與檢驗
1、螺旋板式換熱器的製造工藝程式
下料、拼接一無損檢測一翻邊、接觸焊定距柱一表面清洗一總拼一無損檢測一卷制一通道整形、焊接通道、裝配一金加工一裝配一壓力試驗一酸洗鈍化、油漆一包裝。
端蓋下料(仿形切割)一裝配(圓環筋、倒錐)一貼合復板一無損檢測一金加工一檢漏一後處理一油漆。
2、螺旋板換熱器製造質量的控制
①螺旋板的彎曲度，每米小於3mm；
②定距柱焊接月前採用手工焊和接觸焊兩種方法，對手工焊定距柱點焊質量應進行檢查，若發現燒穿及漏焊時，除補焊外，還應對點焊質量進行100%檢查。控制好點焊的長度可保證螺旋體卷制時定距柱不脫落，要注意起弧和收弧時不要造成板面咬肉現象發生。
③由於翻邊螺旋板在卷制過程中，卷制半徑越小，翻邊同彈量就越大，因此，卷製成形後螺旋通道端邊(翻邊)應進行校正、整形。
④可拆式螺旋板換熱器應在螺旋體與窄邊法蘭裝配焊接後再進行端面密封面的車加工，要求窄邊法蘭下端面與密封面必須保持水平，否則一旦上卡壓緊時，下卡便會產生附加彎矩。
⑤在壓力試驗中，對於可拆式螺旋板換熱器必須採用井字架工裝，以防止產品軸向變形；試驗時，一側通道內通入壓縮空氣，另一側通道內放人水或把設備放入水中，檢查產品的焊接質量，就能保證兩介質之間不會產生內漏。對於有的產品不能進行水壓試驗時，需進行氣壓試驗，試驗時，一側通入壓縮空氣，另一側通道內進行封閉，通一根皮管插入水中，檢查產品是否存在內漏隱患口。
