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纏繞管換熱器(SpiralWoundHeatExchanger)
纏繞管換熱器是一種高效、緊湊的換熱設備，其核心結構是將多根（或一組）換熱管以螺旋狀纏繞在中心管（芯筒）上，形成一個緊湊的螺旋管束。這個管束被封裝在一個殼體內，形成管程和殼程兩個獨立的流體通道，實現熱量交換。
一、核心結構與工作原理
螺旋管束(SpiralTubeBundle):這是換熱器的核心。多根（通常是小直徑的）換熱管（如不銹鋼、銅鎳合金、鈦等）平行排列，并緊密地以螺旋狀纏繞在中心的圓筒形芯筒上。纏繞的層數和圈數根據換熱面積需求確定。
芯筒(CentralMandrel/Spool):位于中心，作為纏繞的起始點和支撐。
殼體(Shell):包裹整個螺旋管束，形成殼程空間。殼體兩端有管板和封頭。
管程(TubeSide):流經所有纏繞管內部的流體通道。管程流體從一端的管箱進入，流經所有并聯的換熱管，從另一端的管箱流出。
殼程(ShellSide):流經纏繞管束外部、殼體內部的流體通道。殼程流體從殼體一側的入口進入，以近似螺旋狀的路徑流過管束外表面，從另一側的出口流出。
工作原理:兩種需要換熱的流體分別在管程和殼程內流動。由于存在溫差，熱量通過管壁從高溫流體傳遞給低溫流體。其獨特的螺旋結構使得殼程流體形成強烈的湍流，增強了傳熱效率。
二、主要特點與優勢
高傳熱效率:
小管徑:使用小直徑換熱管，單位體積內可布置更大的換熱面積。
高湍流:殼程流體在狹窄的螺旋通道內被迫做螺旋流動，流速高，湍流程度強，有效破壞了邊界層，顯著提高了殼程的傳熱系數。
接近逆流:管程流體沿軸向流動，殼程流體沿螺旋方向流動，兩者流動方向接近逆流，實現了最大的平均溫差，傳熱效率高。
結構緊湊，體積小:
由于傳熱效率高，要達到相同的換熱任務，纏繞管換熱器所需的體積和占地面積遠小于傳統的管殼式換熱器。
良好的熱補償能力:
螺旋纏繞的結構本身具有一定的彈性，能夠吸收和補償管程與殼程流體因溫差產生的熱膨脹應力，減少了對膨脹節的需求，提高了設備的可靠性。
抗振動性能好:
換熱管被緊密地纏繞和固定，管間支撐充分，有效防止了因流體誘導振動導致的管子磨損和疲勞破壞。
易于清洗與維護(部分設計):
一些設計（特別是可抽式管束）允許將整個螺旋管束從殼體中抽出，方便對管束外表面進行機械清洗或檢查。
適用于高壓、深冷工況:
結構堅固，密封性好，廣泛應用于液化天然氣(LNG)、空氣分離、化工等領域的高壓、超低溫換熱過程。
三、應用領域
天然氣液化(LNG):作為天然氣主低溫換熱器，進行天然氣的冷卻、液化和再氣化。
空氣分離裝置(ASU):用于氧氣、氮氣等氣體的深冷分離過程中的換熱。
化工與石化:用于高壓、高溫或低溫的反應器進出料換熱、產品冷卻/加熱等。
制冷系統:作為高效蒸發器或冷凝 器。
能源領域:有機工質朗肯循環(ORC)發電系統中的蒸發器和冷凝器。
纏繞管換熱器是一種高性能的換熱設備，憑借其高傳熱效率、緊湊結構、良好的熱補償和抗振性，在需要高效、可靠換熱的苛刻工況（尤其是深冷、高壓領域）中具有優勢。盡管其制造成本較高且殼程清洗可能受限，但在LNG、空分等關鍵工業領域，其性能使其成為換熱技術之一。
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