Спиральные теплообменники

Спиральные теплообменники

Спиральный теплообменник был изобретен в двадцатых годах прошлого века шведским инженером Розенбладом для использования в целлюлозно-бумажной промышленности.
Эти теплообменники впервые обеспечили надежный теплообмен между средами, содержащими твердые включения. В начале семидесятых предприятие Kapp Apparatebau начало собственное производство спиральных теплообменников. Конструкция спиральных теплообменников была радикально изменена и улучшена, приобрела значительные преимущества по сравнению с конструкцией Розенблада и до сих пор используется как эксклюзивная модель.
На данный момент Tрантер HES является единственной компанией, производящей спиральные теплообменники как своего собственного исполнения, так и по технологии Розенблад практически любого типоразмера, из сварного и холоднодеформированного материала.

Технические характеристики и применение спиральных теплообменников

Зазор канала:  5 - 70 мм
Ширина спирали: 50 - 2000 мм
Площадь поверхности теплообменника: от  0,1 до 800 м2
Расчетное давление: от вакуума до 45 бар и и выше 
Расчетная температура: от -1000С до  4500С и выше
Материалы: углеродистая сталь, (супер) аустенитная нержавеющая сталь, дуплексные сплавы, никель и никелевые сплавы, титан и др. 
Коды сосудов под давлением: Стандарты AD-2000, PED, ASME, AS1210 и др.
Стандарт качества: ISO9001:2000,SQL
Сертификация: международная

Типы сред: Жидкости, образующие отложения, – содержащие твердые частицы, волокна, щелок, шлам, взвеси и суспензии. Газы – чистый пар и его смеси с инертными газами.  
Процессы: Жидкость/жидкость – нагрев, охлаждение, рекуперация тепла. Пар/жидкость – конденсаторы вакуумные, выпара, ребойлеры, газоохладители.
Отрасли промышленности: Нефтехимия,пищевая, фармацевтика,производство растительного масла, водоочистка, целлюлозно-бумажные производства, производство стали, горнодобывающая

Спиральные теплообменники – решение для разнообразных применений

Концепция спирального теплообменника так же проста, как и сложна. Два или четыре длинных металлических листа укладываются спиралью вокруг центральной трубы, образуя два или четыре однопроточных канала. Для того, чтобы обеспечить постоянную величину зазоров к одной стороне листов привариваются разделительные шипы. Движение потоков в спиральных теплообменниках происходит по криволинейным каналам близким по форме к концентрическим окружностям. Геометрия каналов и разделительные шипы создают значительную турбулентность уже при низких скоростях потоков, при этом улучшается теплопередача и уменьшается загрязнение. Все это обуславливает компактность конструкции спиральных теплообменников, которые могут быть интегрированы в любую технологическую линию, что значительно сокращает затраты на установку. Спиральные теплообменники не требуют сложного сервисного обслуживания, поскольку имеют прочную и жесткую цельносварную конструкцию и мало подвержены загрязнению. Спиральные теплообменники часто являются наиболее оптимальным и экономичным решением задач теплообмена.

Возможные конфигурации потоков: Тип А ПРОТИВОТОК ИЛИ ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ПОТОКИ • Обе крышки закрывают корпус теплообменника • Жидкость/ жидкость и пар/ жидкость     Тип В ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ПОТОКИ • Обе крышки находятся на расстоянии от корпуса • В процессах конденсации и испарения     Тип С Перекрестные потоки /противоток или параллельные потоки • Конденсация с дополнительным охлаждением конденсата • Одна крышка закрывает корпус; другая находится на расстоянии

Основные области применения

Жидкости и шлам

Благодаря своей одноходовой конструкции спиральные теплообменники являются последним словом техники, особенно при работе с жидкостями, образующими отложения, – содержащие твердые частицы, волокна, щелок, шлам, взвеси и суспензии. Эффект самоочистки делает спиральный теплообменник исключительно удобным в эксплуатации. В результате эффекта самоочистки промываются те детали, где могла произойти закупорка. Также при «сложных» средах обеспечиваются высокие коэффициенты теплопередачи и предотвращается отложение осадков с содержанием примесей.
Также при «сложных» средах обеспечиваются высокие коэффициенты теплопередачи и предотвращается отложение осадков с содержанием примесей. Стандартный спиральный теплообменник практически исключает образование застойных зон, и соответственно, горячих и/или холодных участков. Разница температур между средами будет менее, чем 3 °С.
В отдельных случаях, при работе с суспензиями и шламами спиральные теплообменники изготавливаются без разделительных шипов, что уменьшает риск закупорки каналов. Благодаря цельносварной конструкции теплообменника утечка практически невозможна. Таким образом, спиральный теплообменник является идеальным для работы с чувствительными, опасными и/или агрессивными средами.
Благодаря однопроточным каналам химическая чистка спиральных теплообменников достаточно эффективна.
Крышки с креплением на болтах и крючками для удобного доступа к каналам, также легко подвергаются механической очистке. В частности, для работы со шламами, крышки оснащаются специальными петлями для быстрого снятия, что удобно для доступа, а также уменьшает время простоя. Для нефтехимической промышленности и при жестких требованиях к конструкции, стандартная торцевая крышка изготавливается с креплением на болтах по всему периметру как опция.

Конденсация и испарение

При применении в качестве конденсаторов спиральные теплообменники демонстрируют свою универсальность. Они являются оптимальным технологическим решением, особенно при конденсации смешанных паров и парогазовых смесей с инертными газами. Идеальная для этих целей геометрия плоских концентрических однопроточных каналов обеспечивает максимальное извлечение продукта.
При конденсации возможно три варианта организации потоков: параллельные потоки, противоток, если позволяют допустимые потери давления, перекрестные потоки, а также их комбинация.
При высоких требованиях к потере напора теплообменник с противотоком или пралельным направленим сред является оптимальным решением Процесс испарения, в особенности с высоким содержанием инертного газа, нуждается в достаточно длинном пути контакта сред, это может быть наилучшим образом реализовано в спиральном теплообменнике. Кроме того, конденсат и/или инертный газ могут дополнительно охлаждаться внутри одного и того же теплообменника.

Если необходимо снизить потери давления до минимума, как например, при условиях, близких к вакууму, то может быть использована конфигурация конденсации пара в перекрестном потоке с охлаждающей средой. В результате короткого проходного сечения и высокой площади поперечного сечения, высокие значения расхода пара могут конденсироваться при падениях давления менее, чем на 1 мбар. Также в этом случае может быть удален инертный газ. В случае, если конденсат необходимо дополнительно охладить при этом, имея низкий перепад давления, то используется комбинация перекрестных потоков/противоток.
Важным преимуществом применения спиральных теплообменников в качестве конденсаторов является их конструкция, позволяющая монтировать теплообменники при помощи фланцев или сварки непосредственно в верхней части колонн. Такое решение часто применяется на многоступенчатых конденсаторах. Установка спирального конденсатора в верхней части ректификационной колонны, значительно экономит затраты на монтаж, так как работы по трубной обвязке сокращаются до минимума.