纏繞式鋁制繞管換熱器基本介紹

纏繞式繞管鋁制換熱器如圖1所示，是一種新型高效節(jié)能的鋁制換熱設(shè)備，它同時(shí)處理多種介質(zhì)、在小溫差下需要傳遞較大熱量且管內(nèi)介質(zhì)操作壓力較高的場(chǎng)合，如制氧等低溫過(guò)程中使用的換熱設(shè)備等，它在設(shè)計(jì)上突破了傳統(tǒng)管式換熱器的設(shè)計(jì)思路，從材料選擇到結(jié)構(gòu)形式與傳統(tǒng)管殼式換熱器相比均有大幅度變化，多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新使該換熱器從外觀到性能等各方面明顯超越了傳統(tǒng)管殼式換熱器，改變了傳統(tǒng)換熱器體積龐大，外形粗糙，效率低下的問(wèn)題。

換熱管采用單根繞制，由于鋁制螺旋纏繞的換熱管工作時(shí)約束緩解，從而降低了管板與管子連接區(qū)因熱脹冷縮變形產(chǎn)生的局部應(yīng)力，該換熱器具有較輕的產(chǎn)品重量，合理的螺紋間隙，正反向纏繞的管束結(jié)構(gòu)，返流產(chǎn)品進(jìn)管程，原料氣進(jìn)殼程，獨(dú)特的兩相流體運(yùn)行模式，極大的改變了流體流動(dòng)狀態(tài)，湍流效果好，高效換熱，低噪環(huán)保，結(jié)構(gòu)緊湊占地小，體積僅為傳統(tǒng)換熱器的五分之一，耐低溫-140℃，成本低，是首選的低溫?fù)Q熱器設(shè)備。

但在使用中，發(fā)現(xiàn)纏繞式繞管鋁制換熱器用一段時(shí)間后，換熱效率下降，找其原因主要是:

在纏繞式繞管鋁制換熱器換熱管繞制時(shí)，鋁換熱管繞制在中心筒上，中心筒直徑為ф210mm，鋁管繞制時(shí)，鋁換熱管彎曲半徑過(guò)小，鋁換熱管外部受拉伸，超過(guò)了鋁換熱管的抗拉強(qiáng)度，使鋁管發(fā)生塑性變形，鋁管表面出現(xiàn)許多細(xì)小裂紋，長(zhǎng)期使用后，發(fā)生裂紋并出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，使得纏繞式繞管鋁制換熱器的換熱效率下降。

再次審核纏繞式繞管鋁制換熱器換熱管的材料材質(zhì)及重新作鋁換熱管的位伸試驗(yàn):換熱管材料選用:3003-H112，換熱管表面，壁厚及化學(xué)成分和力學(xué)性能應(yīng)分別符合GB/T6893-2010《鋁及鋁合金拉(軋)制無(wú)縫管》、GB/T3190-2008《變形鋁及鋁合金化學(xué)成分》及GB/T228-2002《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》的規(guī)定，換熱管做100%渦流探傷檢查，換熱管的顯微組織不允許有過(guò)燒。

制作前，進(jìn)行管材的尺寸測(cè)量，內(nèi)外表面檢查:不允許有氣泡、起皮、裂紋、內(nèi)表面波浪 、腐蝕點(diǎn)缺陷，每批中取5根，每根取長(zhǎng)190mm的試樣測(cè)量外徑，內(nèi)表面用內(nèi)窺鏡檢查，試樣應(yīng)是鋁換熱管的一部分，并能在拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，拉伸試驗(yàn)機(jī)應(yīng)選用I級(jí)準(zhǔn)確度。

由于纏繞式繞管鋁制換熱器換熱管繞制時(shí)，需要鋁管彎曲，其鋁管外側(cè)受到拉伸，換熱管受外力，因此在繞管組繞管前，需再次對(duì)鋁換熱管做管材的拉伸試驗(yàn)。

在繞制中，嚴(yán)格控制纏繞式繞管鋁制換熱器換熱管的彎曲半徑

認(rèn)為應(yīng)嚴(yán)格控制纏繞式繞管鋁制換熱器換熱管的彎曲半徑，要加大鋁換熱管的彎曲半徑，就要加大中心筒的直徑，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，修改設(shè)計(jì)圖紙將中心筒的直徑加大至φ312，同時(shí)加大外筒體的直徑，使換熱器的換熱面積保持不變，這時(shí)，鋁管的抗拉強(qiáng)度在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，鋁換熱管就不會(huì)發(fā)生塑性變形，鋁管表面就不會(huì)出現(xiàn)裂紋，避免了鋁換熱管的漏氣。

其一是:鋁管板;5083-H112與鋁換熱管:3003-O之間的焊接采用氬弧焊(GTAW)焊接，熱作狀態(tài)鋁管板與退火狀態(tài)鋁換熱管的焊接接頭，在焊接熱作用下，鋁換熱管熱影響區(qū)有部分受到退火作用，造成焊接接頭抗拉強(qiáng)度要低于鋁材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下限值95MPa，當(dāng)介質(zhì)具有腐蝕性時(shí)，鋁管板與鋁換熱管的焊接接頭極易受到腐蝕。

其二是:鋁在空氣中極容易氧化，在表面產(chǎn)生致密的氧化鋁鈍化膜，氧化鋁膜能吸附水份，造成焊接時(shí)，鋁管板與鋁換熱管的焊接接頭產(chǎn)生夾雜與氣孔，使用一段時(shí)間，鋁管板與鋁換熱管的焊接接頭，出現(xiàn)串漏。

措施一:鋁換熱管選用:3003-H112熱作狀態(tài)，當(dāng)熱作狀態(tài)的鋁換熱管與熱作狀態(tài)的鋁管板5083-H112焊接時(shí)，熱作狀態(tài)鋁管板與熱作狀態(tài)鋁換熱管的焊接接頭，在焊接熱作用下，鋁焊接接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到了鋁材標(biāo)準(zhǔn)值110MPa，使鋁材的抗腐蝕性增強(qiáng)。

措施二:焊接前，鋁管板與鋁換熱管坡口處，在清理后，要立即施焊，防止氧化與沾污，而在鋁焊接接頭焊接后，不出現(xiàn)夾雜與氣孔，從而不在影響鋁焊接接頭的焊接質(zhì)量。

(1)由于鋁材料材質(zhì)的特性，介質(zhì)的酸堿性不宜太強(qiáng)，并要保證介質(zhì)的純度，對(duì)介質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾，以防堵塞換熱管度。

(2)要對(duì)纏繞式繞管鋁制換熱器內(nèi)部的換熱管內(nèi)壁進(jìn)行清洗，去除內(nèi)壁的附著物，并用壓縮空氣吹除。

(3)纏繞式繞管鋁制換熱器主要適于低溫?fù)Q熱，工作時(shí)，溫度不宜過(guò)高。