Schimbatoare de caldura in spirala

Schimbatoare de caldura in spirala

Schimbatoarele de caldura in spirala (fig2.11) sunt formate din doua table indoite sub forma de spirala si din doi pereti laterali care au rolul sa inchida si sa separe cele doua spatii prin care circula in contracurent sau curent paralel cele doua fluide intre care are loc schimbul de caldura. Canalele care se formeaza pentru circulatia fluidelor sunt etansate cu ajutorul peretilor laterali prin garnituri, suduri sau mansete de etansare.

Fig.2.11 Schimbatoarele de caldura

in spirala

Avantaje:

aparatul ajunge la o concentrare mare de suprafata de transfer de caldura pe unitatea de volum ocupat (pana la 80m²/m³), ceea ce face sa aiba dimensiuni reduse si sa ocupe un spatiu mic;

datorita favorizarii circulatiei fluidelor la viteze mari (pana la 20 m/s pentru gaze si 2 m/s pentru fluide), aparatul ajunge la valori mari ale coeficientului k: ;

datorita lipsei schimbarilor bruste de directie, pierderile de energie prin frecare sunt mai reduse decat la alte schimbatoare;

viteza si sectiunea constanta nu favorizeaza depunerile si nici fenomenele de coroziune;

Dezavantaje:

confectionarea mai complicata;

se limiteaza presiunea la , maximPa.

Aparatul functioneaza numai in regim stationar, astfel ca fluxul termic se va determina ca la schimbatoarele de caldura multitubulare.

Conform datelor experimentale, coeficientii partiali de transfer de caldura sunt cu 60% mai mari decat cei calculati in mod obisnuit in functie de Re si Pr in cazul in care Re>6000. Aceasta face ca valorile coeficientilor partiali obtinute prin calcul pentru tevi drepte sa fie corectate prin multiplicarea cu un coeficient , unde d_e este diametrul echivalent pentru sectiunea dreptunghiulara

d este diametrul interior al spiralei.

Elemente de proiectare:

t - latimea canalului (distanta intre spire): 8-20mm

δ - grosimea tablei = 3mm

d - diametrul interior: 300-800mm

δ₁ - 15-20mm

L - lungimea totala a celor 2 spirale:  sau, in functie de r^' (raza de pornire a primei spirale) si r^'' (raza de pornire a celei de-a daua spire):

 unde

Fig.2.12. Dimensiuni constructive

Nmarul de spire n se calculeaza cu relatia:

Diametrul aparatului D se calculeaza cu relatia:

Pentru pierderea de energie prin frecare pe lungimea spiralei se face aproximatia ca spirala este desfasurata (se ia L/2) si ca are diametrul echivalent rezultat din calcul.