Спиральные теплообменники

Теплообме́нник спира́льный - это теплообменник, в котором поверхность нагрева образуется двумя тонкими металлическими листами, приваренными к разделительной перегородке (керну) и свёрнутыми в виде спиралей. Спиральные теплообменники – аппараты, состоящие из 2-х каналов прямоугольного сечения, образованных свернутыми в спирали двух листов металла. Листы служат поверхностями теплообмена. Внутренние концы спиралей соединены разделительной перегородкой, а расстояние между ними фиксируется штифтами. Изготавливают их вертикальными или горизонтальными с шириной спирали 0,2-1,5 м, поверхностью нагрева 3,2-100 м² и расстоянием между листами 8-12 мм. Предельное давление 1 МПа.

Недостатки – сложность изготовления и ремонта, возможность применения при сравнительно низких давлениях теплоносителей, относительная сложность обеспечения герметичности. Достоинством спиральных теплообменников является их компактность и возможность работы при сравнительно больших скоростях рабочих сред: жидкостей до ω = 2 м/с, газов – до ρω = 20 кг/(м2·с). Благодаря отсутствию изменений живых сечений, а, следовательно, и резких изменений скоростей теплоносителей гидравлическое сопротивление этих аппаратов меньше, чем кожухотрубчатых. Спиральные теплообменники подвержены меньшему загрязнению, чем теплообменники других типов.

Спроектированные и изготовленные на заказ, спиральные теплообменники используются для широкого ряда промышленных применений, особенно в перерабатывающей промышленности.  Они используются как нагреватели, охладители, теплообменники, конденсаторы и испарители. Спиральные теплообменники часто являются единственным решением в случае загрязненных, вязких и/или содержащих частицы жидкостей, таких как шлам или суспензии. Из-за однопроходности крайне эффективна химическая очистка.

 Благодаря полностью сварной конструкции, спиральные теплообменники часто используют с опасными и/или агрессивными жидкостями в органических и неорганических химических процессах. Аппараты широко применяются для суспензий в целлюлозно-бумажной промышленности и для муниципальных сточных вод; для сред жидкость/жидкость и газ или пар/жидкость применяются в следующих отраслях промышленности: 

• Горно-добывающая промышленность: Сточные воды, шлам или суспензии
• Пищевая промышленность: Пищевые масла (например, пальмовое), жирные кислоты, сточные воды и шлам
• Химическая и нефтехимическая промышленность: Смолы ПВХ (конденсация пара, теплообменник шлама); охлаждение серной кислоты/олеума, акриловой кислоты, двуокиси титана. охлаждение кальцинированной соды
• Производство стали: Коксование, охлаждение раствора аммиака, теплообменник поглотительного масла, охлаждение при окислении)
• Нефтедобыча: Нефтеносные пески, обессоливание, охлаждение добытой воды, охлаждение смолы, разрушение эмульсии, смеси жидкости с песком
• Переработка нефти: Теплообменник башни для легкого крекинга; охладитель дна флюид-каталитического крекинга; восстановление нафталина/бензола толуола, ксилола; теплообменники промывки маслом

Конденсация смешанных паров, особенно при высокой концентрации инертного газа. является привлекательной для применения спиральных теплообменников с их длинным каналом конденсации. Концентрическая однопроходная геометрия максимизирует извлечение продукта. Кроме того, конденсат и/или инертные газы могут переохлаждаться в одном и том же теплообменнике.

• Теплообменник с одним каналом
• Эффект самоочистки
• Сварной теплообменный аппарат со съёмными крышками
• Компактный дизайн
• Возможность работы при высоких давлениях и температурах
• Возможность работы с жидкостями с высоким содержанием мех. примесей (сырая нефть, катализатор, кокс, шлам, волокна, песок и т.п.), вязкими средами
• Использование при конденсации, в том числе вакуумной с очень низкими потерями давления.

Конструкционные особенности:

• ширина канала теплообменника –  от 5 до 30 мм
• диаметр аппарата – от 500 до 2500 мм
• ширина аппарата– от 150 до 2000 мм
• площадь поверхности– от 1 до 700 м²

Рабочие характеристики:

• Расчетная температура – от -100 до 450⁰С
• Расчетное давление – Полный вакуум/ 60 бари

Материал листа спирали:

Нержавеющие стали AISI304/304L, AISI316/316L, 904L, Титан Gr2, Сплавы SMO254, Hastelloy, C-276, C-22, Углеродистые стали SA 516 GR60/SA 516 GR70, Duplex UNS S31803/S32205