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

Alfa Lavalin SelfClean™-rakenteen ansiosta SpiralPro-lämmönvaihtimet ovat järkevä valinta tehtäviin, joissa käsitellään likaisia nesteitä, lietteitä, emulsioita, massaa tai kuitu- ja hiukkaspitoisia nesteitä. Kukin neste virtaa jatkuvasti ainoastaan yhdessä kanavassa, joten nestevirtauksen voima työntää mahdolliset likakertymät ja saostumat kanavan läpi ja ulos toisesta päästä.

SpiralPro-mallin pienen koon ansiosta useita suurikokoisia putkilämmönvaihtimia voidaan korvata yhdellä SpiralPro-lämmönvaihtimella. Tämä tuo huomattavaa säästöä infrastruktuurin ylläpitoon aiempaa vähemmän huolto- ja puhdistustarpeen ansiosta. Jos laite tarvitsee puhdistusta, kannet voidaan helposti irrottaa painepesuripuhdistusta varten.

Sovellukset

• Likaavat nesteet sisältävät kiinteitä aineita, kuituja, käymisaineita, massaa ja lietettä
• Neste-neste prosesseihin: esilämmitykseen, lämmitykseen, jäähdytykseen, siirtotehtäviin ja lämmön talteenottoon

SpiralPro-lämmönvaihtimet on optimoitu höyryn avulla tehtävään lämmitykseen käsiteltäessä erittäin helposti likaantuvia nesteitä. Kaikkien SpiralPro-yksiköiden tavoin myös nämä mallit ovat helposti avattavia nopeaa painepesurilla tehtävää puhdistusta silmällä pitäen.
Vastavirtaus takaa myös erittäin täsmällisen lämpötilan hallinnan maksimaalisen lämpötehokkuuden saavuttamiseksi.

Sovellukset

• Likaavat nesteet, jotka sisältävät kiinteitä aineita, käymisaineita, massaa ja lietettä tai muita haastavia nesteitä, joita lämmitetään höyryllä käsittelyn aikana.

SpiralCond-malliset lämmönvaihtimet ovat erittäin tehokas ratkaisu haastaviin kaksivaiheprosesseihin. Niitä voidaan käyttää sekä tiivistys- että haihdutusprosesseihin (jälkikeittämiseen). SpiralCond-mallin kompakti rakenne ja pystysuora asennusratkaisu takaa erittäin tehokkaan tilankäytön vastaaviin putkimallisiin lämmönvaihtimiin verrattuna. Asennustapa myös pienentää tarvittavien tukirakenteiden kokoa ja vähentää putkiston monimutkaisuutta.

SpiralCond-yksiköissä hyödynnetään ristivirtausta vastavirran sijaan. Jokainen yksikkö räätälöidään tarkasti käyttökohteen mukaan. Kanavaväli suunnitellaan huolellisesti pienintä mahdollista painehäviötä silmällä pitäen. Siksi SpiralCond-mallit soveltuvat erinomaisesti höyryjen tiivistämistä edellyttäviin kohteisiin.

Sovellukset

• Kaasut: puhdas höyry ja inerttikaasuseokset
• Höyry/neste: ylälauhduttimet, refluksilauhduttimet, tyhjiökondensaattorit, tuuletuslauhduttimet, likaantuvia nesteitä käsittelevät uudelleenlämmittimet, kaasunjäähdyttimet 

Alfa Laval voi myös toimittaa SpiralCond-mallisia lämmönvaihtimia pystysuoriin telineisiin asennettuina. Tästä on etua sovelluksissa, joissa tiivistämiseen ja haihduttamiseen käytetään useita jäähdytysväliaineita. Yksittäisen ja itsenäisesti toimivan SpiralCond-lämmönvaihtimen tavoin tällainen kokoonpano hyödyntää ristivirtausta ja avoimia kanavia, jolloin saavutetaan erittäin alhainen painehäviö tyhjiökäytössä.

SpiralCond-lämmönvaihtimen hyvä hyötysuhde mahdollistaa matalan ja halkaisijaltaan pienemmän pystytelineasennuksen perinteisiin ratkaisuihin verrattuna. Tämä tuo luonnollisesti huomattavia säästöjä infrastruktuuri- ja asennuskustannuksiin.

Käyttökohteet

• Höyry/neste: ylälauhduttimet, refluksilauhduttimet, tyhjiökondensaattorit ja tuuletuslauhduttimet

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.