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摘 要：绕管式换热器是常用的换热器中的一种，它属于管壳式换热器中的一类样板设计产品。由于绕管式结构的换热器散热效果比较好，功能比较强大，因此，它广泛地应用与医药产品制造、副食品加工、石油化工产品的生产以及矿产行业的冶金铸造领域。本文通过分析绕管式换热器的主要原理，对其换热壳体、金属换热管和芯部金属管线、垫条部分开展分析和讨论，提出几点有利于绕管式换热器应用发展的可行性措施。
关键词：换热器；结构形式；应用前景；几何参数
一、绕管式换热器设备的具体构造
严格来说，绕管式换热器设备，所用的具体筒径由缠绕管束的总体尺寸来决定的。在开展换热器绕管管体设置时，应该严格按照配套机器的各种参数，采取相应的操作。机械工程设计人员在设计换热器绕管时，应该严格控制管体的缠绕曲度，一般的传热器缠绕角度应该控制在10°-25°之间，才能够实现传热器管体的优化设计。
二、绕管式换热器设备内部材料支持物的选用
从绕管式换热器内部缠绕的复合材料来看，我们国家一般采用了碳合金材料与混合塑胶材料，作为绕管式换热容器的内部缠绕支持物，它与其它的钢、碳合金等金属合成材料相比，这种材料具有更高的结构稳定性与曲张强度。
除了这些技术要点以外，在使用绕管材料对换热器设备进行设计时，还应该考虑到缠绕方法的问题，由于机器在受到了外力冲击之后，最为直接的反应，就是在机器的内壁出现不均匀的裂缝，产生各种明显的受损状况下的缺陷。
三、散热器绕管材料中的缠绕方式
在对散热器开展绕管操作时，可以使用双根组焊材料或者多根焊接材料，展开金属容=容器散热功能的绕制操作。比如，由于在换热容器的内壁往往会出现衬体凹凸不平的现象。因此，可以使用管程通入的方式，将单股缠绕材料介质扩张成多股，进行高压焊接，绕制成一股散热线路。在使用的过程中，管程通入多股介质时，缠绕材料便会自动分化，从而构成多股导热流体绕管散热路径。
这些都是典型的换热容器，在受到高热损伤时的绕管效果表征现象。与此同时，为了迫使管程流体在绕管部分能够实现均匀分布，每一个缠绕单线在进行缠绕活动时，必须要采用等长管子进行缠绕操作，从而保证散热效果集中。当绕管式换热器在运行时，上方置放的垫条会将发热部分迅速地传到到散热管线部分，在发热过程中，芯部金属管是发热的重要部分，壳侧流体和管侧流体可以实现风力对流，穿热管将机器内部的大部分热量匀速地排送到对流部分，从而实现快速降温。
图示：绕管式换热器剖面结构图
四、提高绕管式换热器设备工作效率的可行性措施
（一）使用复合材料显著缓解机器发热热量
绕管式设备使用复合材料可以显著缓解机器发热对于内部构件的损伤。根据复合材料缠绕技术中，缠绕容器散热效率的实验中得到了测试结果表明，一般的气-气型管壳形式的换热器传染系数约为80-380w/（m2-k），并且，绕管式换热器的总传热系数在峰值运行期间，可以达到590w/（m2-k）以上。由此可见，在一般的散热操作零构件中，使用绕管式换热器设备开展机器换热，效果最为显著，单位时间的散热效率也最高。
（二）采用纤维缠绕圆柱形结构提高散热效果
对于一般的绕管式换热器中的固定管板部分，通常会在换热的过程中由于“热胀冷缩”物理原理会产生一定的管线膨胀。
20世纪末期，美国著名的热力材料科学家Matt Triplett、Neer-AAS等科学家，针对不同工质的材料开展绕管散热技术的探讨，对于纤维缠绕圆柱形的散热效果进行了一系列具体试验。对于绕管式换热器的壳程传热效率和压降模式来说，随着制热能量在等量梯级增加的情况下，散热容器的裂纹长度随之变长，负荷效能呈现出过高的现状。并且，当外界的供热能量增加到一定的数值时，压力容器上的迟到区域冲击区域与薄膜区域的冲击，对于散热容器产生的等量降低效果基本呈现出正相关的受损趋势。
（三）加强对于绕管式本体的探伤，提高管体材料使用寿命
在散热体的管控过程中，使用目视法是检测散热容器抗损伤的最简单和直接有效的方法。机械设计师通过肉眼对换热器内部的绕管部分进行检查，或者借助放大镜对容器外表面的壁衬进行检测，可以发现在受热情况下，复合缠绕材料表面纤维的具体受损伤的情况。
结束语：
一般来说，绕管式换热器的直径是根据所用换热器的大致功率来决定的，如果换热器的功率比较大，它在运行的过程中，产生的热量将会比较集中，为了保护机器的核心构件，必须要采用直径更大的换热管，才能够实现给机器散热的目的。同样的，如果换热器的功率比较低，管体的直径可以采用比较小的部分由于绕管束具有较强的弹性，在散热体受热膨胀之后，会有一定的伸缩和吸收反应，为了在绕管式换热器的应用过程中，对管体绕线材料的约束力进行控制，必须要对散热部分的绕线屈服强度进行实时监控，防止散热系统由于支承作用过大产生崩盘反应。
参考文献
[1] 吴金星，李亚飞，张灿灿等.绕管式换热器的结构形式分析及应用前景[J].压力容器，2014，（12）：138-142.
[2] 贾金才.几何参数对绕管式换热器传热特性影响的数值研究[J].流体机械，2011，39（8）：33-307，173.
[3] 吴志勇，陈杰，浦晖等.LNG绕管式换热器壳侧过热态流动的数值模拟[J].煤气与热力，2014，34（8）：148-153.
[4] 季鹏，李玉星，朱建鲁等.LNG绕管式换热器壳侧单相传热模型的优化[J].制冷学报，2015，（2）：201-126.
[5] 王勇勇，吴付洋，王顺喜等.绕管式换热器在天然气处理装置中的应用分析[J].建材与装饰，2014，（41）：151-152.
作者简介：
邹海燕（1975-）女，山东禹城人，硕士，工程师，研究方向供热工程。
关键词：换热器；结构形式；应用前景；几何参数
一、绕管式换热器设备的具体构造
严格来说，绕管式换热器设备，所用的具体筒径由缠绕管束的总体尺寸来决定的。在开展换热器绕管管体设置时，应该严格按照配套机器的各种参数，采取相应的操作。机械工程设计人员在设计换热器绕管时，应该严格控制管体的缠绕曲度，一般的传热器缠绕角度应该控制在10°-25°之间，才能够实现传热器管体的优化设计。
二、绕管式换热器设备内部材料支持物的选用
从绕管式换热器内部缠绕的复合材料来看，我们国家一般采用了碳合金材料与混合塑胶材料，作为绕管式换热容器的内部缠绕支持物，它与其它的钢、碳合金等金属合成材料相比，这种材料具有更高的结构稳定性与曲张强度。
除了这些技术要点以外，在使用绕管材料对换热器设备进行设计时，还应该考虑到缠绕方法的问题，由于机器在受到了外力冲击之后，最为直接的反应，就是在机器的内壁出现不均匀的裂缝，产生各种明显的受损状况下的缺陷。
三、散热器绕管材料中的缠绕方式
在对散热器开展绕管操作时，可以使用双根组焊材料或者多根焊接材料，展开金属容=容器散热功能的绕制操作。比如，由于在换热容器的内壁往往会出现衬体凹凸不平的现象。因此，可以使用管程通入的方式，将单股缠绕材料介质扩张成多股，进行高压焊接，绕制成一股散热线路。在使用的过程中，管程通入多股介质时，缠绕材料便会自动分化，从而构成多股导热流体绕管散热路径。
这些都是典型的换热容器，在受到高热损伤时的绕管效果表征现象。与此同时，为了迫使管程流体在绕管部分能够实现均匀分布，每一个缠绕单线在进行缠绕活动时，必须要采用等长管子进行缠绕操作，从而保证散热效果集中。当绕管式换热器在运行时，上方置放的垫条会将发热部分迅速地传到到散热管线部分，在发热过程中，芯部金属管是发热的重要部分，壳侧流体和管侧流体可以实现风力对流，穿热管将机器内部的大部分热量匀速地排送到对流部分，从而实现快速降温。
图示：绕管式换热器剖面结构图
四、提高绕管式换热器设备工作效率的可行性措施
（一）使用复合材料显著缓解机器发热热量
绕管式设备使用复合材料可以显著缓解机器发热对于内部构件的损伤。根据复合材料缠绕技术中，缠绕容器散热效率的实验中得到了测试结果表明，一般的气-气型管壳形式的换热器传染系数约为80-380w/（m2-k），并且，绕管式换热器的总传热系数在峰值运行期间，可以达到590w/（m2-k）以上。由此可见，在一般的散热操作零构件中，使用绕管式换热器设备开展机器换热，效果最为显著，单位时间的散热效率也最高。
（二）采用纤维缠绕圆柱形结构提高散热效果
对于一般的绕管式换热器中的固定管板部分，通常会在换热的过程中由于“热胀冷缩”物理原理会产生一定的管线膨胀。
20世纪末期，美国著名的热力材料科学家Matt Triplett、Neer-AAS等科学家，针对不同工质的材料开展绕管散热技术的探讨，对于纤维缠绕圆柱形的散热效果进行了一系列具体试验。对于绕管式换热器的壳程传热效率和压降模式来说，随着制热能量在等量梯级增加的情况下，散热容器的裂纹长度随之变长，负荷效能呈现出过高的现状。并且，当外界的供热能量增加到一定的数值时，压力容器上的迟到区域冲击区域与薄膜区域的冲击，对于散热容器产生的等量降低效果基本呈现出正相关的受损趋势。
（三）加强对于绕管式本体的探伤，提高管体材料使用寿命
在散热体的管控过程中，使用目视法是检测散热容器抗损伤的最简单和直接有效的方法。机械设计师通过肉眼对换热器内部的绕管部分进行检查，或者借助放大镜对容器外表面的壁衬进行检测，可以发现在受热情况下，复合缠绕材料表面纤维的具体受损伤的情况。
结束语：
一般来说，绕管式换热器的直径是根据所用换热器的大致功率来决定的，如果换热器的功率比较大，它在运行的过程中，产生的热量将会比较集中，为了保护机器的核心构件，必须要采用直径更大的换热管，才能够实现给机器散热的目的。同样的，如果换热器的功率比较低，管体的直径可以采用比较小的部分由于绕管束具有较强的弹性，在散热体受热膨胀之后，会有一定的伸缩和吸收反应，为了在绕管式换热器的应用过程中，对管体绕线材料的约束力进行控制，必须要对散热部分的绕线屈服强度进行实时监控，防止散热系统由于支承作用过大产生崩盘反应。
参考文献
[1] 吴金星，李亚飞，张灿灿等.绕管式换热器的结构形式分析及应用前景[J].压力容器，2014，（12）：138-142.
[2] 贾金才.几何参数对绕管式换热器传热特性影响的数值研究[J].流体机械，2011，39（8）：33-307，173.
[3] 吴志勇，陈杰，浦晖等.LNG绕管式换热器壳侧过热态流动的数值模拟[J].煤气与热力，2014，34（8）：148-153.
[4] 季鹏，李玉星，朱建鲁等.LNG绕管式换热器壳侧单相传热模型的优化[J].制冷学报，2015，（2）：201-126.
[5] 王勇勇，吴付洋，王顺喜等.绕管式换热器在天然气处理装置中的应用分析[J].建材与装饰，2014，（41）：151-152.
作者简介：
邹海燕（1975-）女，山东禹城人，硕士，工程师，研究方向供热工程。