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

Konštrukcia SelfClean™ od spoločnosti Alfa Laval robí z výmenníkov tepla SpiralPro inteligentnú voľbu pri použití v procesoch so znečistenými kvapalinami, kalmi, emulziami, kašami či tekutín s obsahom vlákniny alebo častíc. Keďže kvapaliny nepretržite prúdia v jednom kanáli, sila kvapaliny pôsobí na prípadné usadeniny, tlačí ich cez kanál a von cez druhý koniec.

Kompaktný charakter modelu SpiralPro často dokáže nahradiť niekoľko veľkých opláštených rúrkových výmenníkov tepla jediným zariadením, výmenníkom SpiralPro. Prináša to značné výhody z hľadiska infraštruktúry a zároveň znižuje požiadavky na údržbu a čistenie. Ak si jednotka vyžaduje čistenie, kryty sa dajú ľahko demontovať a zariadenie opláchnuť prúdom vody.

Použitie

• Tekutiny, ktoré zanášajú, čiže obsahujú tuhé častice alebo vlákninu, husté tekutiny, kaše a kaly.
• Predohrev s prenosom medzi kvapalinami, ohrev, chladenie, výmena a rekuperácia tepla.

K dispozícii sú aj výmenníky tepla SpiralPro, ktoré sú optimalizované pre použitie na parný ohrev kvapalín s vysokým stupňom zanášania. Sú k dispozícii pre rýchle a jednoduché čistenie prúdom vody tak ako všetky jednotky SpiralPro.
Protiprúdne zapojenie médií tiež umožňuje veľmi malé teplotné priblíženia, čo maximalizuje maximálnu tepelnú účinnosť.

Použitie

• Tekutiny, ktoré zanášajú, čiže obsahujú tuhé častice alebo vlákninu, husté tekutiny, kaše a kaly a ďalšie náročné kvapaliny, ktoré vyžadujú ohrev parou.

Výmenníky tepla SpiralCond ponúkajú vysoko účinné riešenie pre náročné dvojfázové procesy vrátane kondenzácie a odparovania (varenia). Kompaktná konštrukcia SpiralCond a skutočnosť, že jej konfigurácia je vertikálna, umožňujú veľmi nízke nároky na priestor v porovnaní s ekvivalentnými opláštenými rúrkovými výmenníkmi a zároveň redukujú potrebu podporných konštrukcií a zložitosť potrubných pripojení.

Jednotky SpiralCond majú priečne prúdenie namiesto protiprúdneho. Každá jednotka umožňuje plnú konfigurovateľnosť podľa požiadaviek nasadenia, s nastavením rozostupu kanálov pre čo najnižšiu tlakovú stratu. SpiralCond je teda ideálnym riešením pre kondenzáciu vo vákuu.

Použitie

• Plyny: čisté pary a zmesi s inertnými plynmi.
• Para/tekutina: horné kondenzátory, refluxné kondenzátory, vákuové kondenzátory, odvzdušňovacie kondenzátory, varáky pre zanášavé kvapaliny, chladiče plynu. 

Pre kondenzáciu a odparovanie, kde sa používa viacero médií, spoločnosť Alfa Laval ponúka model SpiralCond integrovaný do kolóny. Podobne ako samostatný výmenník SpiralCond, aj táto konfigurácia má priečne prúdenie a otvorené kanály pre veľmi nízku tlakovú stratu pri použití v procesoch vo vákuu..

Vysoká účinnosť modelu SpiralCond umožňuje menšiu výšku a menší priemer kolóny v porovnaní so štandardnou konštrukciou kolóny, čo prináša zásadné úspory z hľadiska investície do infraštruktúry a nákladov na inštaláciu.

Použitie

• Para – kvapalina: horné kondenzátory, refluxné kondenzátory, vákuové kondenzátory a odvzdušňovacie kondenzátory.

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.