Варианты конструкций спиральных теплообменников

Спиральные теплообменники с противотоком или параллельным движением сред

 

В общем случае этот тип теплообменников применяется для взаимодействия сред "жидкость-жидкость". Например, греющая жидкость поступает в аппарат через патрубок С, протекает по спирали и покидает аппарат через осевой патрубок D, а нагреваемая жидкость поступает в аппарат через осевой патрубок А и покидает его после протекания через спираль в противотоке греющей среде через патрубок В.
Для организации параллельного движения потоков, нагреваемая среда должна поступать через патрубок В и покидать аппарат через патрубок А.

 

 

Конструкция А-1
Это самая распространённая конструкция. Герметизацию спиралей называют при этом переменной, поскольку плоские крышки герметизируют каналы каждая со своей стороны. Доступ к обоим каналам в каждом случае возможен после демонтажа соответствующей крышки.

Конструкция А-2
Для определённых целей один из обоих каналов полностью закрывается, другой, напротив, постоянно открыт. Выбор этой конструкции оправдан, например, в том случае, когда одна из сред создаёт значительные проблемы при выборе уплотнительных прокладок, или когда использование одной среды требует частое проведение чистки с помощью механических средств или агрессивных чистящих средств. Закрытый канал недоступен для механической чистки, он может очищаться только химическими средствами. Открытый канал, напротив, может очищаться с обеих сторон спирали любым способом.

 

Спиральные теплообменники с перекрёстным движением сред
Эта конструкция применяется в конденсаторах, в основном при пониженном давлении, при этом значительный объём потока пара пускают через большие поперечные сечения спиралей (вдоль осей спиралей). За счёт этого достигается быстрое охлаждение пара при избежании большой потери давления.

Конструкция В-1
Охлаждающая жидкость движется по закрытому спиральному каналу. Пар подается через спираль вдоль оси спирали и охлаждается. Чистка очень простая, поскольку канал с обеих сторон доступен, если аппарат снабжён люками для чистки или съемными крышками.

 

Конструкция В-2
В некоторых случаях требуется приведение теплообменника в горизонтальное положение, в особенности, при использовании жидкостей, содержащих твердые частицы, волокна и т.п. во избежание их скапливания в нижней части теплообменника под действием силы тяжести. Эта конструкция дает возможность проводить механическую чистку спиралей с обеих сторон.
При горизонтальном расположении, внутри кожуха спиральные теплообменники в который поступает пар, устанавливается горизонтальная перегородка приблизительно на 2/3 ширины спирали. В результате поступающий через верхнюю половину спирали пар вынужден выходить через её нижнюю половину. Охлаждающая жидкость поступает через боковой патрубок и покидает спиральный теплообменник через осевой патрубок.

 

Конструкция С
Эта конструкция применяется в качестве конденсатора в верхней части колонн, аппарата с фланцем, посаженного прямо на колонну, что минимизирует потери давления  и значительно упрощает монтаж.
Существуют две различные конструкции конденсаторов для переохлаждения конденсата, инертного газа или одновременно этих двух сред. Переохлаждение возможно за счёт формирования дополнительного контура охлаждения путем герметизации в верхней части двух последних витков спирали (см. рисунок ниже). Пар поступает в теплообменник перпендикулярно плоскости спирали, конденсат и/или инертный газ вынуждены вытекать через последние спиральные витки. Поперечные сечения сильно сужаются, что приводит к незначительной потере давления в конце конденсации. В то же время повышаются параметры теплообмена за счёт повышения скорости течения.

 

Примечание:
Конструкция В может также применятся в качестве испарителя в основании колонны. В этом случае испаряющаяся жидкость поступает в теплообменник вдоль оси спирали и течёт поперек спирального канала. Греющая среда движется по спиральному каналу.