直纹曲面连续螺旋折流板管壳式换热器组装过程

图1：管板零件图

 图2：U形管零件图

图3：拉杆尾部双螺母固定图

图4：螺旋折流板组装图

图5：螺旋折流板穿第一根U形管图

图6：螺旋折流板穿第一排U形管图

图7：螺旋折流板U形管换热器管束图

世界第一台？

中国第一台？世界第一台？我们不敢断言，毕竟该产品从1925年概念模型的提出到直纹曲面连续螺旋折流板管壳式换热器产品问世，历时了95年。这期间，无数专家、学者不断的探索与创新，产品一直在改进和优化，但均未达到理想结构。那理想结构是什么呢？应该同时具备以下几个特点（也是几大技术难点）：

1. 螺旋面为直纹曲面（图8：直纹曲面螺旋折流板成形图）

4. 曲面各处法向等厚（图9：直纹曲面螺旋折流板等厚示意图）

5.无论螺旋折流板外直径多么大，中心孔螺旋线都趋向于直线（图10：直纹曲面螺旋折流板中心孔螺旋线趋向于直线）

6. 折流板管孔在管板平面上的投影为正圆形，且靠近中轴线处的大倾斜角度位置也严格按尺寸开孔（难度极大）（图11：折流板管孔在管板平面上的投影为正圆形）

7. 管孔大小尺寸符合GB/T 151标准（图12：螺旋折流板管孔尺寸公差要求）

8. 能够满足快速加工不同材料、不同直径、不同厚度、不同螺距、不同布管的完美直纹曲面螺旋折流板换热器的需求。

公司已经对该产品和技术进行了多维知识产权保护。

图13：螺旋折流板换热器与弓形折流板换热器性能对比

这么优异的性能数据，为什么没有大面积工业化？因为之前全世界还没有人能够做出完美直纹曲面的连续螺旋折流板换热器。

直纹曲面连续螺旋折流板管壳式换热器的科研探索历程：

1) 1925年Colston提出了连续螺旋折流板油冷器，因为受到加工能力的限制，没有实现工业应用。（Colston R.Oil cooler[p]. United States，1522866,1925）

市面上现有各种非理想结构螺旋折流板：

• 塑料结构，开模加工，产品规格尺寸单一，无法满足工业上每台换热器的直径，管径都不一样的实际需求，再加上塑料产品不耐高温，故它仅适用于制冷行业小尺寸的定型换热器。

图14：塑料螺旋折流板

• 中心管结构，损失了换热面积，改变了管板受力。

图15：带中心管螺旋折流板

• 内外分层结构（有圆筒隔离），损失了换热面积，加工复杂，后期清洗难度大。

图16：多层结构螺旋折流板换热器（有圆筒隔离）

• 内外分层结构（无圆筒隔离），加工复杂，后期清洗难度大，内层传热效率低。

图17：多层结构螺旋折流板换热器（无圆筒隔离）

• 多片组合型，假螺旋且不连续，流体阻力有下降，传热效率不理想

图18：多片组合型螺旋折流板换热器（搭接结构、假螺旋）

• 螺旋板式换热器，不属于管壳结构。不适合高温、高压、易燃、易爆、有毒和有害等场合

图19：螺旋板式换热器

近似产品、非螺旋折流板、非换热器：

绞龙，主要用于螺旋输送或螺旋搅拌，加工技术非常成熟、，应用非常广。加工方法主要为用钢带在模具上辊压成型，该加工方法生产的产品有2大特点：1.）螺旋叶片外径越大，内径就越大；2.）螺旋叶片从内径到外径厚度线性减薄，减薄量接近板厚的1/2。

图20：绞龙

图21：绞龙叶片

图22：螺旋输送机

2021年4月7日，宜化化机成功引进“连续螺旋折流板管壳式换热器”相关技术，并获得长期独占许可授权。该技术成果的引进与转化，将实现连续螺旋折流板换热器产品的批量生产，从而推动换热器智能制造，进而推动压力容器智能制造，进一步提升宜化化机品牌形象，增强核心竞争力，促进企业转型升级，实现高质量发展。