??一、定义与核心特征??
 

　　??1.1基本定义??
 

　　绕管式换热器是一种专为??高压、深冷及强腐蚀工况??设计的高效换热设备，以??螺旋几何暴力解构传热边界??，在深冷高压领域实现 ??效率、紧凑性、可靠性三重突破??，成为现代能源装备的传热核心。冷热流体在管内、管间逆向流动，实现超紧凑传热，适用于LNG液化、空分、氢能等严苛场景。
 

　　1.2技术优势??
 

　　??高压耐受性??：螺旋缠绕产生的预应力可抵消管内外压差，最高承压达30MPa。
 

　　??深冷适应性??：管束采用低温钢或铝合金，-196℃下仍保持韧性。
 

　　??自清洁能力??：螺旋流道抑制结垢，维护周期延长2~3倍。
 

　　??热补偿性能??：管束自由端可轴向伸缩，避免温差应力集中。
 

　　??二、结构解析与传热机理??
 

　　??2.1典型结构分解??
 

　　??芯筒：碳钢或不锈钢圆筒，作为管束缠绕基准，直径200~800mm。
 

　　??螺旋管束??：多组细管按15°~30°螺旋角分层缠绕，层间填充定距条。
 

　　??壳体??：高压厚壁筒体，与管束间形成壳程流道，内壁可设导流筒。
 

　　??管箱：集流管采用多孔锻件，实现管程介质均布。
 

　　??支撑结构??：端部管板与环形支撑圈固定管束，防止振动疲劳。
 

　　??2.2流体动力学特性??
 

　　??壳程流态??：螺旋流道诱导流体旋转，增强湍流度，传热系数提升20%~40%。
 

　　??管程流态??：小管径实现高流速，抑制层流底层热阻。
 

　　??2.3传热强化机制??
 

　　??逆流主导??：管程与壳程逆向流动，对数平均温差大化。
 

　　??二次流效应??：螺旋曲率诱发Dean涡流，强化边界层扰动。
 

　　??高密度传热面??：通过多层缠绕与密排管束，单位体积传热面积达管壳式3倍以上。
 

　　三、绕管式换热器制造工艺与质量控制??
 

　　??3.1核心制造流程??
 

　　??管束预成型??：
 

　　细管经矫直、酸洗后，在芯筒上螺旋缠绕，层间铺设铜制定距条。
 

　　缠绕张力控制，确保管束层间紧密贴合。
 

　　??管束固定??：
 

　　端部采用环形锻件+电子束焊接，形成整体管束?？椤?br /> 

　　液压胀管使管束与芯筒贴合。
 

　　??壳体组装??：
 

　　厚壁筒体卷制+纵缝焊接，内壁堆焊耐蚀层。
 

　　管束整体吊装入壳，两端法兰螺栓预紧。
 

　　3.2特殊工艺要求??
 

　　??深冷处理??：管束在液氮中冷却至-196℃，释放缠绕残余应力。
 

　　??氦检漏测试??：管程充氦至设计压力，质谱仪检测泄漏率<1×10??mbar·L/s。
 

　　??流阻测试??：壳程水循环测试，压降偏差≤5%。
 

　　3.3数字化制造技术??
 

　　??缠绕数控系统??：6轴机器人同步控制管材送进与芯筒旋转，定位精度±0.1mm。
 

　　??AI工艺优化??：基于历史数据训练神经网络，预测理想缠绕张力与速度组合。