螺旋扁管(见图7)(twistedtabe)是瑞典Allares公司近年推出的一种高效换热元件。螺旋扁管的结构特点是管子换热段的任一截面均为一长圆,当组装成换热器时可以混合管束,也可以是纯螺旋扁管。螺旋扁管的截面类似于椭圆管,椭圆的长短轴比值根据换热管程和壳程的流速设计确定,当管程流量较低时,可增大长、短轴之比值,以减少流通截面、提高流速,使换热器两侧处于较理想的流动状态。螺旋椭圆扁管变截面管式是把普通圆管按一定节距压制出互成90°或互成60°的扁圆形截面,利用这种变截面管互相支撑并构成扰流元件。这种换热器管子排列紧凑,减小了换热器的尺寸和质量,而且可实现管束间流体薄层流动。其结构比较简单,且是双面强化管,但最大弱点是管内阻力太大。
螺旋折流板换热器是最新发展起来的一种管壳式换热器,是由美国ABB公司提出的。其基本原理为:将圆截面的特制板安装在“拟螺旋折流系统”中,每块折流板占换热器壳程中横剖面的四分之一,其倾角朝向换热器的轴线,即与换热器轴线保持一定倾斜度。相邻折流板的周边相接,与外圆处成连续螺旋状。每个折流板与壳程流体的流动方向成一定的角度,使壳程流体做螺旋运动,能减少管板与壳体之间易结垢的死角,从而提高了换热效率。在气-水换热的情况下,传递相同热量时,该换热器可减少30%～40%的传热面积,节省材料20%～30%。相对于弓形折流板,螺旋折流板消除了弓形折流板的返混现象、卡门涡街,从而提高有效传热温差,防止流动诱导振动;在相同流速时,壳程流动压降小;基本不存在震动与传热死区,不易结垢。对于低雷诺数下(Re<1000)的传热,螺旋折流板效。
20世纪70年代初,美国菲利浦公司为了解决天然气流动振动问题,将管壳式换热器中的折流板改成杆式支撑结构,开发出折流杆换热器。研究表明,这种换热器不但能防振,而且传热系数高。现在此种换热器广泛应果更为突出用于单相沸腾和冷凝的各种工况。后来还出现了一种外导流筒折流杆换热器,此种换热器能最大限度地消除管壳式换热器挡板的传热不活跃区,增加了单位体积设备的有效传热面积。目前所有的浮头式换热器均采用了外导流筒。
空心环管壳式换热器是波形扁钢条支承结构下的正三角形布管学发明的一种新型管壳式换热器。空心环是由直径较小的钢管截成短节,均匀地分布于换热管管间的同一截面上,呈线性接触,在紧固装置螺栓力的作用下,使管束相对紧密固定。从而支撑管束并促进流体扰动。空心环支撑往往与强化管组合使用,其特点是:壳程流阻低。壳程轴向流道空隙率达80%的空心环管间支承物对纵向流体的形体阻力几乎可以忽略。传热膜系数高。该种结构的换热器可充分发挥粗糙型强化传热管的强化传热性能,利用传热管的周向粗糙肋,促进纵向流体在传热界面上滞流层的湍流度,获得比普通光滑管界面高80%～100%的传热膜系数。
