Спиральные теплообменники

Первый спиральный теплообменник был разработан в 20-х годах 20-го века. Именно тогда он начал активно использоваться в целлюлозно-бумажной отрасли. С помощью данного вида теплообменников было возможно обеспечить эффективную теплопередачу между рабочими средами, которые содержат большое количество твердых частиц. Однако, постепенно подобное оборудование было модернизировано, и на сегодняшний день спиральные теплообменники применяются в различных направлениях промышленности. О том, как работает, из каких элементов состоит, какие преимущества и недостатки имеет подобный теплообменник, необходимо поговорить подробнее.

Конструкция и принцип работы

Устройство спирального теплообменника представляет собой соединение 2 или 4 листов металла, которые расположены вокруг центральной трубки. За счет этого формируется 2 или 4 рабочих однопроточных хода для теплоносителя.

Чтобы достичь максимальной теплоэффективности, между отдельными каналами должно быть одинаковое расстояние. Именно для этого на них закрепляются разделительные шипы.

Еще одна конструкционная особенность – разделение центральной трубы на две камеры (внутри установлена металлическая перегородка). Камеры в свою очередь образуют два коллектора – один для входа, другой для выхода. В цилиндрическом кожухе расположены скрученные спирали.

Спиральный теплообменник - принцип работы можно описать в несколько этапов. Рабочая среда поступает внутрь через входной патрубок. Она начинает двигаться по рабочему каналу, который закручен по спирали. Постепенно скорость рабочего потока изменяется. За счет возникновения турбулентных завихрений, значительно увеличивается эффективность теплоотдачи.

В плане применения, спиральные теплообменники универсальные. С их помощью можно решать такие задачи, как конденсация, рекуперация тепла, нагрев, охлаждение, испарение.

Важно! Отдельное внимание нужно уделить тому, с каким рабочими средами может работать спиральный теплообменник. Это могут быть различные суспензии, вода, жидкости в которых содержатся различные твердые частицы, волокна, вязкие жидкости, сточные воды, неньютоновские жидкости, пары, которые содержат инертные газы.

Разновидности

Зависимо от направления потока теплоносителя, выделяются следующие типы спиральных теплообменников:

• Параллельные потоки.
• Противоток.
• Комбинированный тип.

Затраты на обслуживание спиральных теплообменников минимальны, так как они минимально подвержены загрязнению (кроме случаев длительной работы только с сильно загрязненными рабочими средами), корпус цельносварной, жесткий и прочный.

Преимущества и недостатки

Популярность применения спиральных теплообменников в различных направлениях промышленности объясняется многочисленными преимуществами подобных агрегатов. Основные из них:

• широкий рабочий температурный диапазон;
• оборудование может работать при высоком давлении;
• компактная конструкция;
• простая чистка агрегата механическими способами и с помощью различных химических средств;
• при работе со слишком загрязненными жидкостями, значительно повышается самоочищающий эффект;
• неприхотливость в обслуживании при использовании чистых рабочих сред;
• за счет целостности конструкции, оборудование медленно загрязняется;
• высокая турбулентность;
• производительность выше, чем у многих аналогов теплообменников;
• обширный рабочий диапазон;
• минимальные потери давления;
• значительный выбор уплотнительных материалов.

Однако, даже, несмотря на многочисленные преимущества, спиральные теплообменники имеют определенные недостатки. Во-первых, плохая ремонтопригодность, из-за чего важно регулярно обслуживать оборудование при работе с загрязненными средами. Во-вторых, низкое значение рабочего давления. В-третьих, сложность производства. Недостатки спиральных теплообменников можно нивелировать при соблюдении правил эксплуатации, обслуживания, выборе качественного теплоносителя.

Области применения

Основных областей применения спиральных теплообменников множество:

• Целлюлозно-бумажная промышленность.
• Нефтегазовая отрасль.
• Химическая промышленность.
• Текстильная отрасль.
• Горнодобывающая промышленность.
• Очистка сточных вод.
• Сахарная промышленность и пивоварение.

Особенности обслуживания

Что касается обслуживания спиральных теплообменников во время активной эксплуатации, подобные нагревательные агрегаты очень неприхотливы. Однако, это не касается тех ситуаций, когда нагреватель работает с агрессивными или загрязненными средами.

В таких условиях придется регулярно проводить определенные мероприятия, чтобы поддерживать работоспособность нагревателя, увеличить его долговечность. Обязательные действия по обслуживанию:

• регулярная замена уплотнителей;
• механическая чистка от налета, различных внутренних загрязнений;
• химическая чистка (можно не разбирать конструкцию).

Выполнять подобные процедуры рекомендуется 1 раз за 2-3 месяца. Однако, здесь все зависит от интенсивности эксплуатации теплообменника.

Одна из важных особенностей спиральных теплообменников – возможность изменения геометрии рабочих каналов в широком диапазоне. За счет этого можно выбрать наиболее подходящее оборудование для решения собственных задач. Если говорить в общем, спиральные теплообменники – это длинные однопроточные установки, рабочие каналы для теплоносителя в которых свернуты по спирали. Благодаря этому в таком оборудовании можно достигнуть любой тепловой длины между двумя рабочими средами.

Спиральные теплообменники компактные, производительные, простые в эксплуатации и неприхотливы в обслуживании. При работе с качественными средами, которые не содержат большого количества сторонних примесей, подобное оборудование прослужит длительное время активной эксплуатации без поломок.