
【化】 spiral tube exchanger
【化】 coil; coil pipe; pancock coil; pipe coil; serpentine pipe; spiral pipe
worm pipe
ceremony; formula; model; pattern; ritual; style; type
【化】 expression
【医】 F.; feature; formula; Ty.; type
【化】 heat exchanger
蛇管式换热器(英文:Serpentine Coil Heat Exchanger)是一种通过弯曲成螺旋或蛇形结构的金属管道实现热量传递的工业设备。其核心原理是利用管内外流体的温度差,通过金属管壁进行热传导与对流交换,广泛应用于化工、制药、能源等领域。
蛇管式换热器通常由铜、不锈钢或钛合金等高导热性材料制成,管道呈多层盘绕或蛇形排布。内管流动高温或低温介质,外管或壳体则容纳另一种流体,两者通过管壁实现非接触式热交换。典型设计参考《ASME锅炉及压力容器规范》中关于管壳式设备的强度要求。
根据《化工原理》(谭天恩著)的传热模型,其热效率可通过以下公式计算:
$$
Q = U cdot A cdot Delta T_m
$$
其中$U$为总传热系数,$A$为蛇管表面积,$Delta T_m$为对数平均温差。相较于板式换热器,蛇管结构能承受更高压力(可达10 MPa),但压降损失增加约15%-20%。
最新技术进展可查阅《国际传热传质期刊》(International Journal of Heat and Mass Transfer)2024年刊载的纳米涂层强化传热研究,传统设计标准参见中国国标GB/T 28713-2012《热交换器用强化传热管》。
蛇管式换热器是一种以蛇形弯曲管道为核心传热元件的换热设备,具有悠久历史且仍在现代工业中广泛应用。以下从结构、工作原理、类型及特点等方面进行详细说明:
蛇管式换热器的核心结构是弯曲成蛇形的管道,可根据需求设计为螺旋形、盘形、方形等多种形状。其材料选择灵活,既可采用金属管(如钢管、有色金属管),也可使用非金属管(如石墨管、陶质管),以适应不同介质的耐腐蚀或耐压需求。
根据外部流体接触方式,主要分为两类:
沉浸式
蛇管浸没在装有冷却/加热介质的容器中,管内外流体通过管壁进行热交换。为提高效率,容器内可增设搅拌器或缩小管外空间。
传热系数:液-液换热时约为230~700 W/(m²·℃)。
喷淋式
蛇管分层排列于室外,冷却水从顶部喷淋至管壁,利用水汽化增强冷却效果,适用于通风良好的场景,具有节水、易清洗的特点。
优点:
缺点:
主要用于高压流体冷却/冷凝(如化工反应器)、腐蚀性介质处理,以及需要灵活安装的场合。其简单可靠的特点使其在传统工业中仍占有一席之地。
(注:更多技术细节可参考、3、5、7等来源)
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