1、缠绕管式换热器结构
缠绕管式换热器的结构如图1所示，主要由芯筒、外壳、换热管、垫条、封头、管板等组成，换热管布置于芯筒与外壳之间的空间内，按螺旋线形状逐层交替缠绕而成，相邻两层换热管的缠绕方向相反，两层换热管之间用金属垫条隔开，形成壳程流道。换热管一般采用外径为φ6mm~φ15mm的细管，可承受较高压力，因此管内一般走高压流体。换热管的缠绕角度为6°~20°。垫条一般为1mm~5mm厚的带状金属条。
缠绕管式换热器可分为单股流缠绕管式换热器和多股流缠绕管式换热器，如图2所示。缠绕管式换热器的结构发展主要体现在两个方面。一是换热管的表面形态的改变，如光管、螺纹管、翅片管等； 二是换热管缠绕方式的改变，如套管式绕管、并管式绕管等。
2、缠绕管式换热器的优点
（1）结构紧凑。在单位容积内具有较多的换热面积，占地面积小，易实现大型化。
（2）可以实现多种介质同时传热。当需要同时加热或冷却几股流体时，采用带有小管板的缠绕管式换热器可以很容易地实现多股流的热交换。
（3）换热系数高。缠绕管式换热器相邻两层换热管的缠绕方向相反，极大地改变了流体流动状态，使壳程流体形成强烈的湍流;由于换热管管内螺旋流动的强化作用，管程的传热膜系数也得到提高;另外还有垫条等部件对壳程的流动不断扰动，这三个方面的共同作用，使得缠绕管式换热器的传热性能得以显著提升。对于一般结构的气-气换热设备，其传热系数值约为75W/（m2·K）~365W/（m2·K），但对于缠绕管式换热器，某些特定条件下，总传热系数可以达到500W/（m2·K）以上。
（4）传热温差小，换热效率高。流体在管、壳侧流动接近逆流流动换热，达到所需换热量的传热温差较小，端面换热温差仅2℃。
（5）耐高压。由于管侧换热管直径较小，可承受较高压力，操作压力可以达到22MPa。
（6）补偿性好。换热管端存在一定长度的自由弯曲段，换热管的热膨胀可部分自行补偿，大大减小了换热管和管板之间因膨胀差产生的应力，可减小管板的设计厚度，同时减少了换热管与管板的焊接接头泄漏的可能性。
（7）不易结垢。换热管内流体呈螺旋流动，流道截面形成二次流。同时，壳程流体在各管层之间形成湍流，降低了流体对壁面的附着，不易结垢。
下表列出了国内部分企业大型缠绕管式换热器的应用案例：
3、缠绕管式换热器的缺点
（1）换热管易堵塞。换热管直径较小，易造成换热管堵塞，因而对管程介质应具有较高的的洁净度，介质在进入缠绕管式换热器前需经严格过滤。
（2）结构复杂。缠绕管式换热器制造、检修难度大，价格昂贵。
（3）清洗困难。缠绕管式换热器的结构特点使得管程和壳程的清洗都比较困难，通常只能用化学方法清洗。
4、结束语
近年来，随着国内煤化工行业的飞速发展，国内也开展了大量缠绕管式换热器的研究。但因缠绕管式换热器的结构特殊、工艺性能计算复杂、制造难度大，目前国内少有公开的通用软件可以设计和计算缠绕管式换热器，具备制造缠绕管式换热器能力的公司目前只有大连林德、开封空分、镇海炼化机械厂等少数几家。由于缠绕管式换热器具有高效换热、结构紧凑、不易结垢、管束补偿性好、管内的操作压力高、可同时实现多股流的热交换等优点，在传统换热器市场竞争尤为激烈的情况下，缠绕式换热器未来将具有广阔的市场前景和应用空间。
