Спиральный теплообменник разработали еще в 20х годах XX века, а применялся он в целлюлозно-бумажном производстве. Такая разработка позволила реализовать надежную теплопередачу между средами, в которых находились твердые включения. К концу 20 века технология
серьезно улучшилась и получила немало преимуществ в сравнении с первоначальным прототипом.

Спиральные теплообменники используют для нагрева или охлаждения жидкостей и газов. Внутри аппаратов можно создать как прямоточное, так и противоточное движение теплоносителей, плавно двигающихся по криволинейному каналу с прямоугольным сечением. Поверхность
теплообмена такого аппарата создается за счет двух согнутых по принципу спирали металлических листов (3-7 мм толщиной). Внутренние концы этих спиралей привариваются к перегородке, а внешний конец одного из листов приваривается к стенке другого листа.
На торцах, спирали закрываются плоскими или коническими крышками с патрубками и соединительными фланцами. В базовых фабричных теплообменниках противоположные крышки соединяются специальными болтами. Чтобы придать листам большую прочность и зафиксировать
расстояние между спиралями (требуется от 5 до 15 мм), с обоих торцов устанавливают дистанционные, выполненные по спирали металлические прокладки.

Между торцами и крышками также устанавливают резиновые, паронитовые, или  прокладки из мягкого металла. Чаще всего закрепляют и закрывают торцы каналов приваркой спиральных листов к прокладке из аналогичного материала и профиля. Уплотнение данного
типа позволяет предотвратить смешение теплоносителей, ведь если прокладка даст протечку, наружу выйдет лишь один из теплоносителей.

Есть еще один способ закрытия каналов — методом сваривания металлических листов со спиральной вставкой с обеих сторон. Торцы сквозных каналов можно уплотнять при помощи фиксированных дистанционных бобышек и мягких прокладок только в тех случаях,
когда возможное смешение теплоносителей (при нарушении герметичности) является безопасным, и если их физ/хим свойства от этого не изменятся.

Существующие вариации потоков:

  • Противоток (самая частая);
  • Перекрестные потоки (чаще применяется в конденсаторах и теплообменниках);
  • Однонаправленные потоки (редкая вариация);
  • Различные комбинации вышеупомянутых.

Загрязнение на теплообменниках возникает редко из-за чего затраты на обслуживание минимальные. Они обладают достаточно прочной конструкцией, что сводит повреждения к минимуму. Такие теплообменники зачастую считаются самым оптимальным и экономным вариантом,
так как спирали каналов могут оптимально подстраиваются под нужды каждого клиента. Температурные значения могут меняться, но конструкция обеспечивает достаточную передачу тепла в устройстве при различных режимах, включая неполную нагрузку. Можно сказать,
что это длинные щелевые прямоточные (или противоточные) каналы, которые образуют спиральную форму. Они позволяют при максимальной компактности теплообменника добиться необходимой поверхности теплопередачи , при этом температурная разность потоков
может быть меньше трех градусов. Стоит сказать, что имеется возможность нагрева или охлаждения отдельных сред, не допускающих резких поворотов потоков, блокирующих каналы. В месте центральной трубы перегородки изготавливают по-разному, поэтому стоит
это учесть, чтобы получить оптимальный вариант для вашего случая.

При изготовлении теплообменников применяются цельные металлические листы, начиная от центральной трубы и заканчивая кожухом. Это позволяет исключить такие дефекты, как швы от сварки в разных частях конструкции.

Достоинства теплообменников спирального типа:

  • Огромная ширина необходимых температур, а также давлений;
  • Малогабаритность;
  • Малое гидравлическое сопротивление;
  • Высокая теплопроводность;
  • Сильная турбулентность (очистка каналов и лучшая теплопередача);
  • Крайне низкая загрязняемость;
  • Низкая потребность в остановках на обслуживание;
  • Отличное самоочищение от загрязняющих жидкостей;
  • Легкая чистка как вручную, так и при помощи хим. средств;
  • Нет ограничений величины зазора самого канала;
  • Расходы обеих сред могут сильно отличаться;
  • маленькие потери давления;
  • Широкий ассортимент материалов для утепления.
  • Установка и монтаж

Такие аппараты часто дополняются опорной рамой, благодаря которой их можно легко поворачивать. Нужно это для облегчениядренажа, возможности быстро проверить аппарат либо очистить, а также простого монтажа/демонтажа крышек, уплотнений.

Базовая конструкция и расположение патрубков упрощает трубную обвязку, снижает стоимость и позволяет легко выпускать из каналов воздух (это можно автоматизировать). Для использования с эмульсиями и шламами, теплообменники имеют специальные петли, которые
позволяют использовать часто открываемые крышки.

Уход и очистка

Спиральные теплообменники редко попадают на обслуживание, за исключением, когда среды или рабочие условия оказывают активное агрессивное воздействие. Периодически нужно выполнять базовые меры (насколько часто — зависит от использования):

  • Хим. очистка (разборка не требуется) — хорошо использовать в одноходовой конструкции;
  • Механическая очистка — легко выполнять при малом диаметре каналов;
  • Смена уплотнений;
  • Выполнить такие работы можно самостоятельно.
  • Чем экономичны спиральные теплообменники:
  • Недорогой монтаж;
  • Занимают мало места;
  • Можно совмещать с прочим оборудованием;
  • Простая инсталляция и перестановка;
  • Обслуживание стоит недорого.

Где можно применять подобные теплообменники:

  • В нефтепереработке (различные масла, в том числе промывочные);
  • В хим. промышленности (поливинилхлорид, латексные материалы, акрилацетат и т.п.);
  • Производство целлюлозы и бумаги (использованные сульфатные/сульфитные и водные SO2 растворы, дезодорация при процессе конденсирования);
  • В сталелитейном, коксовом и газоперерабатывающем производстве (Бензол, раствор NH3, промывные масла и оросительные конденсаторы);
  • В текстильном производстве (погашение тепла от красителей и жидкостей для промывки);
  • В пивоварении и пищевом (включая сахарное) производстве (пресная вода, свежие соки, растительные масла, картофельные/зерновые/кукурузные пасты, спирт/алкоголь);
  • При очистке мунициальных вод, сточных хим. вод (, сточные и сбросные воды, термическая стерилизация);
  • В горнодобывающей промышленности (алюминатные щелоки, окислы магния, бокситные эмульсии);

Какие цели выполняют при помощи данных теплообменников:

  • Нагревание;
  • Охлаждение;
  • Возврат тепла;
  • Испарение;
  • Конденсирование;
  • Ребойлер;
  • Термосифон.
  • Среды, с которыми могут работать теплообменники спирального типа:
  • Сточные воды;
  • Обычные, вязкие жидкости;
  • Эмульсии;
  • Жидкости, в состав которых входят твердые или волокнистые элементы;
  • Всевозможные гидросмеси, полимерные растворы;
  • Испарения с/без инертных газов.