文 献 综 述

1.1螺旋盘管换热器简介

1.1.1课题背景

随着中国经济的发展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的卫生热水、空调已成为普遍需求。螺旋盘管热交换器传热因其结构紧凑、易于制造、维护和较高的热效率，广泛应用于一些，如蒸汽发生器、冰箱、核反应堆,化工厂和家用热水系统。螺旋盘管式换热器，是在螺旋板式换热器的基础上，进行了一系列的试验研究后，新研制的一种利用钢管代替钢板的新型结构。它即具有螺旋板式换热器的优点，且克服了螺旋板式换热器的许多不足，具有换热效率更高，可承受较高的工作压力和压差，且重量轻等优点。

1.1.2螺旋盘管换热器的研究进展

19 世纪20 年代，Dean首次建立了螺旋盘管中层流流动的理论。K.N.Murty 研究了螺旋盘管的最佳传热性能。国内对该领域的研究不多，西安交通大学白博峰等研究了卧式螺旋管内流动传热问题。上海机械学院夏雅君对螺旋盘管中强制对流换热进行了研究，综述了国外在该领域的研究情况及螺旋盘管中作湍流流动时的换热关联式。周云龙等从实际工程设计出发, 对多头螺旋管式换热器的设计进行了研究, 提出了多头螺旋管束受热面结构的设计方法。张琳等[7] 进行了换热器自转螺旋扭带自动阻垢技术的应用研究。流体在螺旋盘管内流动，由于受到离心力的作用，产生了二次环流。二次环流不仅影响了管内侧的边界层，还影响到管内流动速度特性，流线在空间上发生了弯曲，近似于直管流动和环状流动的叠加。

1.1.3螺旋盘管换热器的特点

在能源、石油、化工等行业及居民日常生活中都会用到热交换装置，现有热交换装置包括管壳式、套管式、螺旋板式等；换热器按其冷热流体相互间的流动方式来分，包括顺流、逆流、交叉流等方式；按冷热流体各自的流动方式可分为管内直流、波流、旋流,管外绕流、折流、旋流等。其中，冷热流体相互逆流且各自旋流为换热效果较理想的一种方式，螺旋板式换热器就属于此类。”螺旋板换热器”，由冷、热媒进出口与螺旋式卷曲的换热板构成，在其结构中有冷媒、热媒两个螺旋通道，冷热媒间可逆流换热，但螺旋板式换热器存在如下弊病：

（1）对换热板的强度要求较高，厚度要求是：一般碳钢板为4mm，不锈钢板为3mm，承压能力有限，且两种介质（通道）压差不能太大。

（2）两通道内存在压差时，压力小的一侧的螺旋板在强度上也需按照压力大的一侧进行设计，这种情况导致压差过大时，存在材料浪费现象。

而螺旋盘管式换热器，螺旋盘管内为一介质通道，管外壁与壳体间形成另一螺旋介质通道，要进行热交换的两介质相互逆向、旋流换热。较之螺旋板换热器在不增加通道长度的前提下，换热面积大大增加，换热效率、能源利用度提高，管壁厚度减小，结构紧凑、体小质轻，承压能力高，且可以承受较大压差。

螺旋盘管式换热器以中心管为轴心呈螺旋渐开状的螺旋盘管,螺旋盘管于轴心一端与中心管相连通,管间并排无隙设置成螺旋盘管组，位于螺旋盘管组边缘处的两根外端螺旋盘管，分别于垂直于中心管的外侧壁处，与筒体相应处的内壁间无隙固定联接；螺旋盘管组的外壁与筒体内壁间为一螺旋渐开状管外通道；由螺旋盘管组与中心管组成螺旋渐开状管内通道；管内通道与管外通道其中之一接于一次介质的进、出口，相应地另一通道接于二次介质的进、出口。

在工作过程：进行换热的两种温度不同的介质分别于入口处通入，并于各自的旋流通道中进行逆流热交换，并经介质出口流出。管内宜通高温、高压流体，相应地管外宜通低压、低温的流体。可用于气#8212;气、液#8212;液、气#8212;液间的热交换。

螺旋盘管式换热器的结构特点是：