НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Спиральные теплообменники

Спиральные теплообменники достаточно широко распротранены в промышленности из-за ряда своих важных преимуществ в сравнении с теплообменниками других типов.

Спиральные теплообменники могут быть изготовлены из любого рулонного материала, который подвергается холодной обработке и сваривается. Теплообменники имеет небольшие размеры, их конструкция позволяет организовать полный противоток. Площадь поперечного сечения каналов на всей протяженности остается постоянной, и потоки не меняют резко своего направления, благодаря чему отложений на поверхности спиральных аппаратов меньше, чем в теплообменниках иных типов, кроме того, ряд конструктивных исполнений позволяет выполнять сравнительно простую очистку в случае, когда не требуется удаление отложений посредством механической чистки. Перепад давления создаваемый спиральными теплообменниками при равной скорости течения жидкости меньше, чем создают кожухотрубчатые аппараты.

Применение спиральных теплообменников

Спиральные теплообменники разнообразных конструкций используются:

• для систем жидкость-жидкость;
• для систем жидкость-паровая фаза;
• в качестве нагревателей, конденсаторов и испарителей;
• для снижения и повышения температуры парогазовых смесей.

Спиральные теплообменные аппараты специальной конструкции могут быть в компоновке ректификационных колонн и использоваться как дефлегматоры.

Одним из назначений спиральных теплообменных аппаратов является нагрев и охлаждение жидкостей с высокой вязкостью. Из-за того, что вязкая жидкая фракция движется по одному каналу, то отпадает проблема равномерного диспергирования вязкой жидкости по трубам. Спиральные теплообменники эффективно применяются для шламов и жидкостей, в которых содержаться волокнистые материалы. Применение спиральных аппаратов для газовых сред ограничено узким поперечным сечением канала.

Спиральные теплообменные аппараты применяются:

• в гидролизном производстве как:
  • дефлегматоры, рекуператоры тепла в отбелочных отделениях;
  • конденсаторы терпентиновых паров и поверхностные конденсаторы в выпарных отделениях;
• в химической промышленности:
  • в качестве теплообменников при производстве азотной, серной и фосфорной кислот;
  • как конденсаторы для различных соединений органической природы;
• в коксогазовой промышленности:
  • чтобы охлаждать аммиачную воду, бензол и поглотительное масло;
• в производстве алюминия:
  • в качестве теплообменников для алюминатных растворов;
• в сахарном и пищевом производствах:
  • чтобы нагревать и охлаждать растворы сахара и фруктовых соков.

Устройство спиральных теплообменников

Спиральный теплообменник состоит из двух спиральных каналов, которые навиты из рулонного материала вокруг центральной разделящей полости перегородки - керна.

Постоянство сеччения спирального канала обеспечивается благодаря шипам, которые привариваются к поверхности пластин, либо посредством технологических резиновых проставок. После образования требуемого количества каналов проставки удаляются. Чтобы герметизировать спиральные каналы поочередно закрываются (завариваются) с каждого из торцов спирали. Затем, спираль монтируется в цилиндрический корпус, к стенке которого привариваются входной коллектор горячего теплоносителя и выходной коллектор холодного продукта.

С торцов корпуса монтируются съемные плоские или усиленные крышки цилиндрической формы, которые посредством резинового уплотнения (прокладки) герметизируют каналы, закрытые посредством сварки с противоположной стороны. Крышки стягиваются с корпусом посредством шпилек с крюком специальной конструкции.

Для упрощения очистки внутренних полостей теплообменника, крышки фиксируются на вертикальной стойке с использованием петель, что делает возможным открытие аппарата и выполнять очистку без привлечения грузоподъёмных механизмов.

Принцип работы спиральных теплообменников

Горячий телпоноситель нагнетается во входной коллектор, который расположен на кожухе, перемещается по спиральному каналу и покидает аппарат по штуцеру, расположенному на центральном коллекторе. Холодный продукт поступает в патрубок, который размещен на центральном коллекторе теплообменника с расположенного напротив торца спирали, перемещается по своему спиральному каналу и покидает аппарат из выходного коллектора подогреваемой среды.

Уплотнение торцов спиральных каналов

По видам уплотнения торцов каналы подразделяются на 3 основных типа:

Тупиковые каналы, каждый из которых заваривается со второй стороны посредством вставленной ленты (рисунок справа). Подобный способ уплотнения делает возможность смешения сред при разрыве прокладки невозможной. После демонтажа крышек любой из каналов можно легко очистить. Такой тип уплотнения каналов имеет наибольшее распространение.
	1 и 2 - уплотнители

	Глухие каналы, в которых канал герметизируется сваркой на торцах с каждой из сторон, что видно на рисунке слева. Недостатком данного типа уплотнения является невозможность чистки спиральных каналов.
1 и 2 - уплотнители

	Сквозные каналы, открытые с торцов и уплотняемые листовой прокладкой (рисунок слева) или U-образной прокладкой (рисунок справа). Каналы данного типа легко чистить, а основной недостаток состоит в возможности перетока среды между каналами.
2 - уплотнители		3 - уплотнители; 4 - крышка

В конструкциях теплообменников бываются также различные комбинации вышеописанных типов каналов.