三分周向重叠的螺旋折流板换热器的实验性能研究(4)
（5） 螺旋折流板换热器
螺旋折流板换热器是最新发展起来的一种管壳式换热器, 是由美国ABB 公司提出的。在列管换热器中, 壳程通常是一个薄弱环节。美国ABB公司提出了一种全新方案, 采用螺旋状折流板。其基本原理为: 将圆截面的特制板安装在“拟螺旋折流系统”中, 每块折流板占换热器壳程中横剖面的1/ 4, 其倾角朝向换热器的轴线, 即与换热器轴线保持一定倾斜度。相邻折流板的周边相接, 与外圆处成连续螺旋状。每个折流板与壳程流体的流动方向成一定的角度, 使壳程流体做螺旋运动, 能减少管板与壳体之间易结垢的死角, 从而提高了换热效率。由于介质呈螺旋式流动, 在径向产生速度梯度, 形成径向湍流,彻底改变了弓形折流板换热器的流体流动方式和流场分布, 减薄了传热管表面滞流底层的厚度, 提高了传热膜系数, 消除了弓形板的传热死区, 使壳程的传热状态大为改善。此外, 螺旋折流板结构可以满足的工艺条件很宽, 设计方面具有很大的灵活性, 可针对各种特殊的工艺条件选择最佳的螺旋角。可改变螺旋折流板的角度，使用传热性能更佳的材料，使用更高效的保温材料，改变液体流速，加大换热器换热面积等。将来改变螺旋折流板的角度是改进传热效果的主要方向，本课题可通过大量的实验数据推断出接近最佳角度的螺旋折流板换热器，并对相关整改措施提供参考与帮助。
图3螺旋形折流板换热器和折流板配置方式
1.2.2 换热器之螺旋折流板换热器的制造
螺旋折流板使流体在壳体内呈螺旋状流动,增强流体的纵向混合,并斜向冲刷管束使流体沿螺旋板方向流动,没有死区,不易积垢,抗振性能好等优点。特别适用于高粘度,流动性差的介质。
特种材料螺旋折流板高效换热器经理论分析、模型建立、流场、温度场分析计算、试制和应用表明,具有压降小、换热效率高、运行费用低、增产节能效果显著等特点,已在上海石化、金陵石化、扬子石化等企业的乙烯、醋酸、PTA等装置上成功推广使用。应用结果表明,壳程采用螺 旋折流板结构较采用垂直弓板折流结构确实具有减少壳程流体压力降的优势,从而实现使用性能和经 济效益优化组合的目的。
1设备参数及技术要求 ：
管程及壳程材料均为16MnR+405,管板采用锻件0Cr18Ni10Ti III,接管及法兰采用16Mn II且堆 焊E309L+(E410-15)。该换热器要求按GB15 -1998《钢制压力容器》、GB151-1999《管壳式换热 器》及《压力容器安全技术监察规程》进行制造和验收。主要的技术要求有:
(1)设备A、B类焊缝进行100%射线探伤 符合JB 4730—2005Ⅱ级合格;
(2)管箱要求焊后作消除应力热处理;
(3)壳程和管程分别以3•8/3•15MPa压力进 行水压试验。
2、制造：
制造工艺方案必须满足探伤、热处理及水压试 验要求。该产品结构主要由壳体、管箱、管束等构 成,下面就这几部分的制造要点加以说明。
壳体的制造：
由于管束长度较长,为保证管束顺利穿入壳体,必须严格保证壳体的圆度。壳体制造的难点是 A、B缝的焊接以及对圆度的控制。复合钢板的基本要求复合钢板16MnR +405应符合JB4733 -96 “不锈钢复合钢板和钢带”中的BI级。复合钢板 需经热处理整平、切边、超声波探伤、酸洗钝化 (或抛光)后交货。钢板进厂后按JB4733和GB/ T8165-1997标准附录进行100%超声波探伤及外 观质量检查,合格后方可投入使用。
下料壳体内径为1100 mm,厚度为12+3 mm。为 了便于控制壳体的圆度,下料时按筒体中径计算, 即L=1115π=3503 mm。按排版图和展开尺寸下 料,剪切要求切口平直,气割要求切口光洁,去熔 渣。所有筒节只允许有一道纵缝,检查落料对角线 允差,其偏差≯1•5 mm,为控制筒体圆度做好前 期准备。压头、滚圆由于复合板材对于焊缝的对口错边量要求较 严,为保证卷板后的对口错边量及最终成型质量, 采用压头胎对钢板边缘进行预弯。预弯后进行滚 圆,滚圆时为保证复层板面不受到损伤,应垫以薄 胶皮或表面涂白垩粉圆过程中采用样板随时对 其圆度进行检查。