Helicoidal värmeväxlare är en klass av värmeväxlare , vars utmärkande egenskap är den höga hastigheten för mediets passage. Enligt funktionsprincipen är de indelade i tre grupper: höghastighetsrör-i-rörvärmeväxlare, höghastighetsskal-och-rörvärmeväxlare och intensifierade värmeväxlare. I en professionell miljö används även namnet höghastighetsvärmeväxlare . Alla spiralformade värmeväxlare är i huvudsak rekuperatorer, eftersom värme överförs från en värmebärare till en annan kontinuerligt genom väggen.
Det är den enklaste värmeväxlaren, ofta sammansatt på ett hantverksmässigt sätt av improviserade material (två rör med olika diametrar införda i varandra). Alla rör-i-rör värmeväxlare är höghastighetspå grund av frånvaron av hinder och, som ett resultat, lågt hydrauliskt motstånd [1] [2] .
Funktionsprincipen för en sådan apparat består i passagen av ett kylmedel under högt tryck genom det inre röret, medan det uppvärmda mediet passerar genom det yttre röret [2] .
Denna typ av värmeväxlare består av tre delar: en kropp (hölje), ett rörbunt och bafflar. Rörbunten svetsas genom rörplåtarna till ändarna av höljet. Huvudskillnaden från konventionella skal-och-rörapparater är närvaron av skiljeväggar som ökar hastigheten på kylvätskan [3] .
Detta är en värmeväxlare, som är en bunt av profilerade rör gjorda av korrosionsbeständigt material (rostfritt stål eller titan) fixerade i en spiralformad kropp, genom vars väggar värme överförs från flödet av värmemediet till flödet av den uppvärmda. Rören har en helicoid profil. Huvudskillnaden mellan värmeväxlare av denna design ligger just i den profilerade värmeväxlingsytan på rören. Grunden för denna design utvecklades tillbaka i Sovjetunionens dagar [4] .
Funktionsprincipen för höghastighetsvärmeväxlare är baserad på fenomenet värmeväxlingsförstärkning mellan rörliga värmebärarflöden under deras samtidiga virvling . Virvlingen av höghastighetsflöden leder till en förändring i deras hydrauliska tillstånd, ökar rörelseenergin, skapar turbulens och ytterligare blandning av skikt inuti värmebärarna, vilket leder till optimala värden på värmeöverföringsindikatorer. Flödets virvelrörelse åtföljs av en minskning av det hydrauliska motståndet hos apparaten och effekten av självrengöring av värmeytorna från avlagringar [5] [6] .
Virvlingen av flödet av mediet som passerar genom rörutrymmet utförs genom att ändra profilen på rören ( spiralformad yta). Virvlingen av flödet av mediet som passerar genom det ringformiga utrymmet utförs på grund av kroppens spiralsöm och det oregelbundna arrangemanget av rörknippets rör [7] [8] [9] .
Förutom funktionen att vrida flödena är skruvkomponenterna i rören och kroppen ett slags strukturella förstyvningar. Möjligheten att använda stålplåt vid tillverkning av rörbuntens kropp och rör leder till en minskning av anordningens vikt. Denna lösning är okonventionell vid tillverkning av standardvärmeväxlare som använder väggtjocklek för att förbättra hållfasthetsegenskaperna hos strukturer [10] .
På grund av ljusningen och komprimeringen av rörbunten i stödelementen (rörplåtar) gjorda av polymermaterial, uppnås den maximala möjliga värmeväxlingsytan i höghastighetsanordningar.
Egenskaper Tillgängliga korrosionsbeständiga material används för stommen och rörbunten: AISI 316 rostfritt stål eller titanlegeringar. Enheter tillverkas under individuella parametrar och driftsätt. Enligt deras värmeteknik och designegenskaper är enheter av denna typ en effektiv ersättning för platt- och skal-och-rörvärmare. Nackdelarna är bland annat större känslighet för miljön - med felaktigt valda egenskaper sjunker effektiviteten avsevärt [11] .