Спиралевидные теплообменники

Спиралевидные теплообменники – это аппараты с нагревательной поверхностью, образованной двумя и более металлическими листами с толщиной от 2 до 12 мм, которые свернуты в спирали и приварены к разделительной перегородке. Эти листы выполняют функцию поверхностей теплообмена. Конфигурация спиралевидного теплообменника в поперечном сечении подобна часовой пружине из двух закрученных металлических листов, образующих два канала для прохождения сред. Для обеспечения постоянной величины зазоров к листам привариваются разделительные шипы. Центральная труба делится на две камеры, образуя тем самым выходной и входной коллектора. Теплообменник спиралевидный может быть выполнен в двух вариантах: вертикальном и горизонтальном.

Применение спиралевидных теплообменников

В сравнении с многоходовыми кожухотрубными устройствами этот аппарат обладает большей компактностью и более низким гидравлическим сопротивлением. Он широко применяется в нефтегазовой, химической промышленности, фармацевтике, в сахарной, пищевой и текстильной промышленности и пивоварении, при очистке химических и муниципальных сточных вод и т.д. Это устройство позволяет решать такие задачи, как: охлаждение, нагрев, конденсация, рекуперация тепла и т.д. Теплообменник спиральный рассчитан на предельное рабочее давление 1 МПа при температурном диапазоне от -30оС до +400оС.

Преимущества спиралевидных теплообменников

• компактные размеры,
• легкая очистка механическим и химическим способом,
• низкое количество остановов оборудования на обслуживание,
• низкие потери давления,
• высокий коэффициент теплопередачи,
• высокая турбулентность,
• широкий диапазон рабочих температур и давлений,
• возможность установки различных значений массовых расходов по обеим сторонам,
• отсутствие ограничений при выборе величины зазора канала,
• большой выбор материалов уплотнений.

Принцип устройства:

В спиральных теплообменниках поверхность нагрева образуется двумя тонкими металлическими листами, приваренными к разделительной перегородке (керну), и свернутыми в виде спиралей. Для придания листам жесткости и прочности, а также для фиксирования расстояния между спиралями, к листам с обеих сторон приварены дистанционные бобышки. Спиральные каналы прямоугольного сечения ограничиваются торцевыми крышками. Спиральные теплообменники выполняются горизонтальными и вертикальными; часто их устанавливают блоками по два, четыре и восемь аппаратов.

Движение потоков в спиральных теплообменниках происходит по криволинейным каналам близким по форме к концентрическим окружностям. Направление векторов скоростей движения потоков постоянно изменяются. Геометрия каналов и разделительные шипы создают значительную турбулентность уже при низких скоростях потоков, при этом улучшается теплопередача и теплообменные аппараты с течением времени подвергаются меньшим загрязнениям. Все это обуславливает компактность конструкции спиральных теплообменников, которые могут быть соединены с любой технологической линией, что значительно сокращает затраты на установку.

В качестве рабочих сред в спиральных теплообменниках могут выступать:

• суспензии;
• жидкости;
• вязкие жидкости и жидкости с содержанием твердых частиц и волокон;
• полимеры и гидросмеси;
• сточные воды;
• пары с примесью инертных газов;

Задачи, решаемые при помощи спиралевидных теплообменников:

• Охлаждение;
• Нагрев;
• Рекуперация тепла;
• Конденсация;
• Испарение;
• Термосифон;
• Ребойлер.

Принцип работы

В пластинчатом спиральном теплообменнике, в зависимости от конструкции, возможно осуществить движение потоков как в противотоке, так и в перекрёстном токе. В зависимости от процесса используют 4 типа конструкции спиральных теплообменников:

1 тип – классический. Теплоносители движутся в противотоке, каждая из сторон доступна для чистки. Этот тип используется в основном для работы на процессах жидкость-жидкость.