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
— 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.
Поскольку геометрия каналов может быть изменена в широком диапазоне, спиральные теплообменники идеально отвечают любым требованиям Заказчика. Несмотря на изменяющиеся массовые расходы и различия в требуемых температурах, спиральный теплообменник зачастую позволяет осуществить теплопередачу в одном и том же аппарате на разных режимах и неполной нагрузке. При этом, в спиральных теплообменниках возможен нагрев или охлаждение «проблемных» технологических сред, для которых недопустимы резкие повороты потоков, провоцирующие блокировку каналов.
Трантер HES разработал большое разнообразие вариантов изготовления разделительных перегородок центральной трубы. Каждый из вариантов адаптирован к выполнению определенных задач и позволяет выбрать оптимальное решение для любого применения.
Важная особенность конструкции предлагаемых спиральных теплообменников — это использование непрерывных (цельных) металлических листов от центральной трубы до кожуха, что позволяет практически полностью исключить сварные швы внутри и в труднодоступных местах теплообменников.
Трантер предлагает широкий спектр спиральных теплообменников- как в стандартном исполнении, так и спроектированных по индивидуальным заказам. Мы также предлагаем запасные части для любого применения, что упрощает трубную обвязку.
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
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.
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 направлении 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 явля—ется их конструкция, позволяющая монтировать теплообменники при помощи фланцев или сварки непосредственно в верхней части колон—н. 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.
