缠绕螺旋热交换器的基本结构和工作原理

　　缠绕螺旋热交换器是一种高效、紧凑型的间壁式换热设备，其核心特点是换热管以螺旋方式密集缠绕在圆筒形壳体内，冷热流体在管内外逆向流动，实现高效传热。它广泛应用于制药、生物工程、食品饮料、精细化工、HVAC及新能源（如LNG、氢能）等领域，尤其适合温差大、压力高、洁净度要求高或有热敏性物料的场合。接下来主要介绍缠绕螺旋热交换器的基本结构和工作原理。
　　一、基本结构
　　1.壳体：通常为立式或卧式圆筒形压力容器；
　　2.换热管：多根小直径不锈钢管（如Φ8–12 mm）以同心螺旋方式层层缠绕在芯筒或支撑架上；
　　3.管程进出口：位于壳体顶部或底部，通过集液管连接所有螺旋管；
　　4.壳程进出口：一般设在壳体侧壁，冷热流体沿轴向或螺旋路径流动；
　　5.全不锈钢焊接结构：无垫片、无法兰连接，杜绝泄漏风险。
　　二、工作原理
　　缠绕螺旋热交换器的核心传热机制基于以下几点：
　　1.全逆流换热
　　冷热流体在管内与壳侧呈完全逆向流动（例如：热流体从顶部进入管程向下流动，冷流体从底部进入壳程向上流动）。
　　→优势：可实现小端部温差（低至1–3℃），远优于传统列管式换热器（通常≥10℃），显著提升热回收效率。
　　2.螺旋流动增强扰动
　　管内流体因螺旋路径产生离心力和二次流（Dean涡），破坏边界层，强化对流传热；
　　壳程流体在螺旋管束间隙中也被迫形成螺旋或交叉流动，增加湍流度；→结果：传热系数比普通列管式高2–4倍，可达2000–6000 W/m2·K（水-水工况）。
　　3.均匀温度分布与低热应力
　　螺旋结构使温度梯度沿轴向平缓变化；
　　全焊接柔性结构能自动补偿热膨胀，无需膨胀节；→优势：适用于大温差（如-196℃至+400℃）、频繁启停或热冲击工况。
　　4.自清洁与防堵塞
　　小管径+高流速+螺旋离心力有助于冲刷管壁；
　　无死角、无滞留区，特别适合含微粒或易结垢流体（如发酵液、果汁、中药提取液）。