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缠绕管换热器(SpiralWoundHeatExchanger)
缠绕管换热器是一种高效、紧凑的换热设备，其核心结构是将多根（或一组）换热管以螺旋状缠绕在中心管（芯筒）上，形成一个紧凑的螺旋管束。这个管束被封装在一个壳体内，形成管程和壳程两个独立的流体通道，实现热量交换。
一、核心结构与工作原理
螺旋管束(SpiralTubeBundle):这是换热器的核心。多根（通常是小直径的）换热管（如不锈钢、铜镍合金、钛等）平行排列，并紧密地以螺旋状缠绕在中心的圆筒形芯筒上。缠绕的层数和圈数根据换热面积需求确定。
芯筒(CentralMandrel/Spool):位于中心，作为缠绕的起始点和支撑。
壳体(Shell):包裹整个螺旋管束，形成壳程空间。壳体两端有管板和封头。
管程(TubeSide):流经所有缠绕管内部的流体通道。管程流体从一端的管箱进入，流经所有并联的换热管，从另一端的管箱流出。
壳程(ShellSide):流经缠绕管束外部、壳体内部的流体通道。壳程流体从壳体一侧的入口进入，以近似螺旋状的路径流过管束外表面，从另一侧的出口流出。
工作原理:两种需要换热的流体分别在管程和壳程内流动。由于存在温差，热量通过管壁从高温流体传递给低温流体。其独特的螺旋结构使得壳程流体形成强烈的湍流，增强了传热效率。
二、主要特点与优势
高传热效率:
小管径:使用小直径换热管，单位体积内可布置更大的换热面积。
高湍流:壳程流体在狭窄的螺旋通道内被迫做螺旋流动，流速高，湍流程度强，有效破坏了边界层，显著提高了壳程的传热系数。
接近逆流:管程流体沿轴向流动，壳程流体沿螺旋方向流动，两者流动方向接近逆流，实现了最大的平均温差，传热效率高。
结构紧凑，体积小:
由于传热效率高，要达到相同的换热任务，缠绕管换热器所需的体积和占地面积远小于传统的管壳式换热器。
良好的热补偿能力:
螺旋缠绕的结构本身具有一定的弹性，能够吸收和补偿管程与壳程流体因温差产生的热膨胀应力，减少了对膨胀节的需求，提高了设备的可靠性。
抗振动性能好:
换热管被紧密地缠绕和固定，管间支撑充分，有效防止了因流体诱导振动导致的管子磨损和疲劳破坏。
易于清洗与维护(部分设计):
一些设计（特别是可抽式管束）允许将整个螺旋管束从壳体中抽出，方便对管束外表面进行机械清洗或检查。
适用于高压、深冷工况:
结构坚固，密封性好，广泛应用于液化天然气(LNG)、空气分离、化工等领域的高压、超低温换热过程。
三、应用领域
天然气液化(LNG):作为天然气主低温换热器，进行天然气的冷却、液化和再气化。
空气分离装置(ASU):用于氧气、氮气等气体的深冷分离过程中的换热。
化工与石化:用于高压、高温或低温的反应器进出料换热、产品冷却/加热等。
制冷系统:作为高效蒸发器或冷凝 器。
能源领域:有机工质朗肯循环(ORC)发电系统中的蒸发器和冷凝器。
缠绕管换热器是一种高性能的换热设备，凭借其高传热效率、紧凑结构、良好的热补偿和抗振性，在需要高效、可靠换热的苛刻工况（尤其是深冷、高压领域）中具有优势。尽管其制造成本较高且壳程清洗可能受限，但在LNG、空分等关键工业领域，其性能使其成为换热技术之一。
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