彭沛

摘 要：相對于傳統(tǒng)換熱器，纏繞換熱器獨特的換熱結構，大幅度提升了換熱效率，在節(jié)約資源、提升生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本等方向發(fā)揮著巨大優(yōu)勢。為企業(yè)的發(fā)展帶來經(jīng)濟效益。因此，該文主要分析了螺旋繞管式換熱器的結構及特點，并在此基礎上對螺旋繞管式換熱器的制造工藝進行了研究，從而為今后制造換熱器提供一種新的想法和途徑。

關鍵詞：螺旋繞管式換熱器；制造工藝；管板

中圖分類號：TQ05 文獻標志碼：A

0 引言

螺旋繞管式換熱器具有換熱效率高、能耗少、空間占用少等性能優(yōu)勢，在石油、化工等天然氣液化領域得到了廣泛的推廣。20世紀80年代我國當時沒有完全掌握螺旋纏繞管式換熱器的設計和制造工藝，不得不靠購買進口設備，成本費用極高。但是，隨著我國科學技術的進步和發(fā)展，螺旋繞管式換熱器的制造工藝也在不斷地進步和優(yōu)化，使最終呈現(xiàn)出的產(chǎn)品性能和安全性都得到了進一步提高。

1 螺旋繞管式換熱器的結構及特點

螺旋繞管式換熱器的結構主要分為單股流螺旋繞管式換熱器和多股流螺旋繞管式換熱器2種，其中，單股流螺旋繞管式換熱器與傳統(tǒng)的螺旋繞管式換熱器一樣，只能夠實現(xiàn)2種介質間的換熱；而多股流螺旋繞管式換熱器可以實現(xiàn)多種介質間的換熱。螺旋繞管式換熱器的換熱管的長度是傳統(tǒng)換熱管長度的5倍，主要是呈螺旋狀分層纏繞在芯圓筒上，每層換熱管之間是用隔條分開的，并且每層換熱管之間的間距、角距和軸向距不同，其所使用的隔條也是有所區(qū)別的。其次，單股流螺旋繞管式換熱器的管束結構纏繞方向與換熱管纏繞方向相反，有效地節(jié)約了換熱器換熱過程中的能量；而它的管板以及管箱比傳統(tǒng)的換熱器小。因此，單股流螺旋繞管式換熱器具備以下特點：1）節(jié)約能量，該換熱器換熱時基本采用的是逆流流動，在運行時所需要的溫差較小，極大地減少了換熱器介質的循環(huán)，從而節(jié)約了能量。2）抗高壓能力強，該換熱器使用的換熱管較細且強度高，高壓流體可以通過。3）節(jié)約材料，螺旋繞管式換熱器換熱管的長度是傳統(tǒng)換熱管的5倍，使換熱器的管板和管箱的體積減小，減少了對材料的使用。4）具備低溫材料，螺旋繞管式換熱器主要使用的是銅、不銹鋼等低溫材料，從而提高了換熱器在低溫條件下的使用性能。

2 螺旋繞管式換熱器的制造工藝

2.1 換熱管的繞制

換熱管的繞制是整個螺旋繞管式換熱器制造工藝中最為基礎的環(huán)節(jié)，也直接關系著螺旋繞管式換熱器的質量和性能，一旦出現(xiàn)一點差錯會導致整個螺旋繞管式換熱器制造工藝的失敗，因此，在對換熱管進行繞制時必須注意以下問題：1）換熱器芯圓筒的制作，在制作芯圓筒的過程中要使用焊接的方式連接管板和鋼管，最重要的是要對它的同軸度和長度進行控制。其中，同軸度指的是圓筒與圓筒、管板之間的間距，在決定同軸度時與實際的間距誤差不能過大，否則會給管束的繞制和成型造成嚴重影響。2）隔條距離，隔條主要用于隔開換熱管，使每一層的換熱管具有相同的間距和角距。并且，在確定隔條間距時要精準地找到隔條焊接的定位尺寸。3）在對換熱管進行繞制時要根據(jù)設定的隔條距離通過機械轉動將其緊密地纏繞在芯圓筒上。在繞制過程中不僅要避免換熱管壓扁或損傷，還要注意換熱管間的間距，當換熱管之間的間距過大時，可以用木槌對其進行矯正，矯正完成后用施焊綁帶將其固定。

2.2 換熱管與管板的連接

針對換熱管與管板的連接主要可以分為強度焊接，內孔焊，強度脹接以及強度脹接和內孔焊結合，需要根據(jù)不同的情況選擇不同的連接方式。在螺旋繞管式換熱器中換熱管與管板的連接可選擇自動和手把焊接2種，其中自動焊接需要進行2遍填絲，采用角焊縫方式焊接；手動焊接則需要進行2層焊接。因此，在螺旋繞管式換熱器中對于換熱管與管板的連接需要注意以下問題：1）在連接的過程中必須對換熱管管頭進行清理，使換熱管表面保持光滑。同時，在清理換熱管時要注意清理的長度，對換熱管的清理長度不應該小于換熱管外徑，要大于25 mm。2）當換熱管為有縫換熱管時，在進行連接的過程中一定要避免觸碰換熱管的縫隙。3）在進行連接的過程中要注意焊接的強度和速度，在不損害換熱管管壁的情況下確保焊接的強度。4）完成焊接后要在不碰觸換熱管縫隙的前提下對其進行脹接試驗，來平衡換熱管接口的壓力，從而使換熱管的管口與管板緊密連接，且不存在縫隙，有效避免換熱管脹裂的同時防止焊接口產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。

2.3 換熱管的拼接

螺旋繞管式換熱器換熱管的長度一般在25 m之上，屬于有縫鋼管。由于換熱管的長度較長，如果采用無縫鋼管，則還需要拼接。在拼接換熱管的過程中需要注意以下問題：1）為了確保換熱管拼接過程中的焊接質量，減少對接時的錯邊量，在拼接時必須設置內襯。所設置的內襯為銅圓柱體，長度應保持在30 mm，直徑比換熱管的內直徑小1 mm左右。2）在設置內襯時要先將內襯輕輕穿過換熱管，直至到達換熱管拼接焊接處后再進行焊接，當焊接處完全冷卻后，將換熱管內襯抽出。3）拼接后，應逐根進行通球試驗。4）換熱管拼接完成后要對它的耐壓性進行實驗，確保它的耐壓性達到相關標準。

2.4 管束試壓

管束試壓是確保換熱器質量的重要步驟，因此，在管束（如圖1所示）繞制完成后必須對它的水壓進行實驗。同時，為了有效確保換熱器的使用周期，在對換熱管進行繞制前后，需要對每根換熱管的耐壓進行試驗，且耐壓試驗的時間為5 min～10 min，在此期間內，如果換熱管的壓力沒有出現(xiàn)下降的現(xiàn)象，則試驗合格。

2.5 管束組裝

一般情況下，螺旋繞管式換熱器的管束比較重，且管束上裝有兼顧保護和導流的夾套，因此，在安裝管束時一定要采用特殊的方式以防止換熱管殼體發(fā)生變形。同時，由于螺旋繞管式換熱器中沒有相關的滑道裝置，在組裝管束時摩擦會產(chǎn)生較大阻力，所以，在組裝管束時，要在管束的前端安裝一個滑道支撐裝置，從而減小管束組裝的阻力。

3 結論

近年來，隨著螺旋繞管式換熱器的不斷發(fā)展，該換熱器已經(jīng)在市場上占據(jù)了重要的地位，而隨著我國科學技術的發(fā)展，螺旋繞管式換熱器的質量和性能也在不斷提高，應用領域也在進一步擴大。

參考文獻

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