Technical information - Welded spiral heat exchangers

How do spiral heat exchangers work

Alfa Laval spiral heat exchangers are circular units containing two concentric spiral flow channels, one for each fluid. The different media flow counter currently: one fluid enters the centre of the unit and flows towards the periphery, the other enters the unit at the periphery and moves towards the centre. The channels are curved and have a uniform cross section. There is no risk of intermixing.

The product channel is normally open on one side and closed on the other. The channel for the heating/cooling medium can sometimes be closed on both sides, depending on the cleanliness of the heating/cooling medium. Each channel has one connection in the centre and one on the periphery of the heat exchanger.

The single-channel geometry also creates a scrubbing effect that we refer to as the SelfClean™ design. If fouling does occur in the heat transfer channel, the cross-section of this part of the channel is decreased. However, since the entire flow must still pass through the channel, the velocity increases, the resulting fluid force then flushing away any accumulations of deposits as they form.

Compare this design with shell-and-tube heat exchangers where the flow enters different tubes in parallel. When tubes start to foul, pressure drop increases pushing the fluid to find alternative flow paths. The result is that fouling and clogging of the tubes happens very quickly. With Alfa Laval spirals, on the other hand, fouling and clogging is virtually eliminated.

Our welded spiral product range

Konstrukcja SelfClean™ firmy Alfa Laval sprawia, że spiralne wymienniki ciepła typu SpiralPro są dobrym wyborem w przypadku pracy z zanieczyszczonymi cieczami, szlamami, emulsjami, zawiesinami, włóknami lub cieczami zawierającymi cząstki stałe. Ponieważ płyny przepływają w sposób ciągły w jednym kanale, siła płynu działa przeciwko wszelkim osadom, "przepychając" je przez kanał i wyrzucając na drugi koniec.

Kompaktowa natura modelu spiralnego wymiennika ciepła SpiralPro często pozwala na zastąpienie kilku dużych wymienników płaszczowo-rurowych przez jeden spiralny wymiennik SpiralPro. Stwarza to znaczne korzyści infrastrukturalne oprócz zmniejszenia wymagań w zakresie konserwacji i czyszczenia. Jeśli urządzenie wymaga czyszczenia, pokrywy można łatwo zdjąć w celu umycia za pomocą hydrodynamicznego strumienia wody.

Zastosowania

• Zanieczyszczające ciecze zawierające ciała stałe, włókna, ciecze, zawiesiny i osady
• Wstępne podgrzewanie, ogrzewanie, chłodzenie, wymiana i odzysk ciepła ciecz-ciecz

Dostępne są również spiralne wymienniki ciepła typu SpiralPro zoptymalizowane do zadań obejmujących ogrzewanie parą cieczy, które są bardzo podatne na zanieczyszczenia. Podobnie jak wszystkie jednostki spiralych wymienników ciepła SpiralPro, są one w pełni dostępne dla szybkiego i łatwego czyszczenia za pomocą hydrodynamicznych dysz.
Przepływ przeciwprądowy zapewnia również bardzo bliskie zbliżenie temperatury dla maksymalnej wydajności cieplnej.

Zastosowania

• Zanieczyszczające ciecze zawierające ciała stałe lub włókna, ciecze, szlamy i osady oraz inne trudne ciecze wymagające ogrzewania parą wodną

Modelowe spiralne wymienniki ciepła SpiralCond oferują wysoce wydajne rozwiązanie dla wymagających zadań dwufazowych, w tym zarówno kondensacji jak i odparowania (reboiling). Kompaktowa konstrukcja spiralnych wymienników ciepłą SpiralCond oraz fakt, że są one skonfigurowane pionowo, skutkuje bardzo małą powierzchnią podstawy, w porównaniu do równoważnych wymienników płaszczowo-rurowych, przy jednoczesnym zmniejszeniu konstrukcji wsporczych i złożoności rurociągów.

Jednostki spiralnych wymienników ciepła SpiralCond posiadają przepływ krzyżowy, a nie przeciwprądowy. Każda jednostka jest w pełni dostosowana do wymaganego obciążenia, z odstępami między kanałami dostosowanymi tak, aby zapewnić najniższy spadek ciśnienia. Spiralny wymiennik ciepła SpiralCond jest zatem idealnie dopasowany do zastosowań kondensacji próżniowej.

Zastosowania

• Gazy: czysta para i mieszaniny z gazami obojętnymi
• Para/ciecz: skraplacze górne, skraplacze zwrotne, skraplacze próżniowe, skraplacze odpowietrzające, reboilery z cieczami zanieczyszczającymi, chłodnice gazu 

Do zastosowań związanych ze skraplaniem i odparowywaniem, gdzie występuje wiele czynników chłodzących, Alfa Laval może dostarczyć spiralne wymienniki ciepła typu SpiralCond zintegrowane w kolumnie. Podobnie jak w przypadku pojedynczego, samodzielnego spiralnego wymiennika ciepła SpiralCond, konfiguracja ta posiada przepływ krzyżowy i otwarte kanały, co zapewnia wyjątkowo niski spadek ciśnienia w warunkach podciśnienia.

Wysoka sprawność spiralnych wymienników ciepła SpiralCond pozwala na zastosowanie kolumny o mniejszej wysokości i mniejszej średnicy niż w przypadku tradycyjnych rozwiązań kolumnowych, co pozwala na znaczne oszczędności w kosztach infrastruktury i instalacji.

Zastosowania

• Para-ciecz: skraplacze górne, skraplacze zwrotne, skraplacze próżniowe i skraplacze odpowietrzające

Unique features of Alfa Laval Welded spiral heat exchangers

Superior cleaning and extended performance

The SelfClean design of Alfa Laval spirals provides a reliable solution for fouling and clogging in duties involving challenging fluids, sludges, emulsions, slurries, fibres or particle loaded liquids.

Each circuit on a spiral unit consists of a single flow channel. This continuously curving, single-channel geometry creates high turbulence to minimize fouling from the start. If fouling does start to occur, local velocity increases, since the entire flow must still pass through the channel. This creates a scrubbing effect that flushes away any accumulations of deposits as they form.

An additional benefit of this design is that it eliminates the risk of dead spots and stagnation for more efficient heat transfer.

Automated, reliable channel enclosure

The manufacturing of Alfa Laval’s spiral heat exchangers incorporates an automated process for bending the edge of the channels. This is followed by a cold-metal-transfer automatic welding machine for the final closure weld.

The combined effect of this so-called RollWeld technique is consistent quality of the channel closure. That, in turn, is critical for the strength and corrosion resistance of the channel welds and thus the reliability of the overall unit.

A custom solution for high-pressure duties

For customers whose processes demand higher design and differential pressures than traditional spiral heat exchangers can provide, Alfa Laval offers capabilities to fully tailor a unique solution to match their needs.

We design our HighP spiral heat exchangers using a range of features, including a double gasket system, a self-supporting internal coil, and a special body and shell with bolted cover. Our experienced engineers work with you throughout the design process to make sure you get the ideal heat exchanger for your specific challenges.