КОЖУХОТРУБНЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ

Кожухотрубные конденсаторы

  • Производитель: ОПЭКС
  • Рабочие температуры: -60 …+350 (°C)
  • Условное давление: 0,6; 1,0; 1,6; 2,5 (МПа)

Кожухотрубные испарители

  • Производитель: ОПЭКС
  • Рабочие температуры: -60 …+350 (°C)
  • Условное давление: 0,6; 1,0; 1,6; 2,5 (МПа)

Кожухотрубные охладители

  • Производитель: ОПЭКС
  • Рабочие температуры: -60 …+400 (°C)
  • Условное давление: 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0 (МПа)

Кожухотрубные подогреватели

  • Производитель: ОПЭКС
  • Рабочие температуры: -60 …+400 (°C)
  • Условное давление: 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0 (МПа)

Теплообменник типа труба в трубе (жидкостно-жидкостный)

  • Производитель: ОПЭКС
  • Рабочие температуры: -60 …+250 (°C)
  • Условное давление: 0,6; 1,0; 1,6 (МПа)

КОЖУХОТРУБНЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ

Кожухотрубный теплообменник – это разновидность теплотехнического аппарата рекуперативного типа, в котором происходит теплообмен между двумя несмешивающимися средами, разделенными стенками проходных каналов. Своим названием он обязан особенностям своей конструкции, в которой труба (или чаще всего – пучок труб), по которой движется один теплоноситель, находится внутри трубы большего диаметра, называемой кожухом, по которой прокачивается другой теплоноситель. Система внутренних теплообменных труб называется трубным (внутритрубным) пространством, а емкость внутри кожуха – межтрубным пространством кожухотрубного теплообменника. Теплообмен между двумя средами в нем происходит через стенки внутренней трубы или трубок внутреннего пучка. Большая труба-кожух одновременно служит основой внешнего корпуса такого теплообменника.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Классической конструкцией считается схема одноходового кожухотрубного теплообменника. В нем внутритрубное пространство образуется пучком труб (3), зажатых между двумя трубными решетками (2), изготовленными по диаметру кожуха, и герметично в нем закрепленными. Тритрубное пространство замыкается двумя торцевыми крышками (4) с приделанными патрубками (впускным и выпускным, соответственно). Внутритрубный теплоноситель из подающей линии по впускному патрубку попадает в пространство под первой крышкой, распределяется трубной решеткой по отдельным трубкам в пучке, проходит по ним, выходит в пространство под второй крышкой, и выходит через ее выпускной патрубок. Межтрубное пространство для второй среды образуется боковыми стенками кожуха (1) и обратными сторонами трубных решеток (2). Впускной и выпускной патрубки межтрубного теплоносителя, как правило, размещаются на корпусе кожуха. Для увеличения теплового напора и интенсификации теплообмена, теплоносители по трубному и межтрубному пространствах обычно пропускаются в противоположных направлениях, т.н. «на противотоке».


  • Рис.1

    Схема одноходового кожухотрубного теплообменника


  • Рис.2

    Варианты конструкции трубных решеток, и соответственно, размещения труб в пучке.

По пространственной ориентации кожухотрубные теплообменники могут быть:

  • вертикальные – более компактные по занимаемой площади, эффективно работают с парогазовыми средами, в том числе в качестве конденсаторов, так как при вертикальной ориентации облегчается отвод конденсата;
  • горизонтальные – более эффективно работают с жидкостными средами, при горизонтальной ориентации проще реализовать конструкции очень больших габаритов и тепловой мощности.

ДРУГИЕ ТИПЫ КОЖУХОТРУБНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

Недостатком одноходового кожухотрубного теплообменника является относительно малая скорость движения теплоносителя по межтрубному пространству (внутри широкого кожуха), что влечет за собой относительно низкую интенсивность теплообмена и малую передаваемую тепловую мощность.

Для интенсификации теплообмена и увеличения передаваемой тепловой мощности, применяется многоходовая конструкция кожухотрубного теплообменника. В ней пространство внутри кожуха разделено перегородками (6), одновременно служащими промежуточными опорами для трубного пучка, которые образуют поперечные «ходы» для межтрубной среды. Сечение поперечных ходов делается существенно меньшим, чем у прямоточного одноходового кожуха, за счет чего увеличивается скорость прохождения межтрубной среды по теплообменнику. Поперечные перегородки также становятся причиной образования сильной турбулентности (перемешивания) межтрубной среды, что вызывает интенсификацию ее теплообмена. В свою очередь, для образования турбулентности теплоносителя, прокачиваемого по внутритрубному пространству, взамен гладкостенных применяются специально профилированные, так называемые геликоидные трубки.


  • Рис.3

    Схема многоходового кожухотрубного теплообменника


  • Рис.4

    Пример профилированной геликоидной трубки

Если градиент температур между двумя теплообменными средами является значительным (50 град.С и более), то разница коэффициентов температурного расширения деталей кожухотрубного теплообменника способна буквально разрывать их соединения, нарушая герметичность контуров и создавая угрозу смешения теплообменных сред. В таких случаях применяются схемы кожухотрубных теплообменников с температурными компенсационными механизмами:

а) – с линзовым компенсатором;

б) – с плавающей головкой;

в) – с U – образными трубками.


  • Рис.5

    Схемы кожухотрубных теплообменников с механизмами температурной компенсации

Особняком находится двух трубчатая конструкция теплообменника типа «труба в трубе». Аппараты такого типа состоят из нескольких последовательно соединенных элементов (секций), образованных двумя трубами, одна из которых (меньшего диаметра) находится внутри другой, с наличием достаточного проходного кольцевого зазора, образующего межтрубное пространство. Внутренние трубы (1) между собой соединяются коленами (3), а наружные трубы (2) между собой – боковыми патрубками (4). В такой системе один теплоноситель прокачивается по системе внутренних труб, а второй – по системе кольцевых зазоров межтрубного пространства. Аппараты такого типа предназначены для работы в условиях малых расходов теплоносителей, больших рабочих давлений и высоких скоростей прокачки теплообменных сред.


  • Рис.6

    Схема теплообменника «труба в трубе»

ПРЕИМУЩЕСТВА КОЖУХОТРУБНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

Конструкция кожухотрубных теплообменников прежде всего характеризуется очень высокой гибкостью и способностью приспособления к самым разным технологическим или производственным условиям, потребностям и процессам. Существует возможность:

  • изготовлять их в большом разнообразии проходных сечений для внутритритрубной и межтрубной сред;
  • изготовлять с толстостенными (упрочненными) теплообменными трубками и различными температурными компенсационными механизмами;
  • применять разнообразные конструкционные материалы – жароупорные, кислотоупорные, холодостойкие и т.д.

Благодаря этому, кожухотрубные теплообменные аппараты способны эксплуатироваться в очень большом спектре рабочих температур и давлений, в том числе с химически агрессивными, абразивными, загрязненными средами. Немаловажным фактором является возможность реализации многосекционной схемы, для обеспечения практически любой его производительности (тепловой мощности).

В сравнении с другими типами теплообменников, кроме прочего, кожухотрубные отличаются:

  • простотой в инженерной (технической) реализации;
  • легкостью в обслуживании и хорошей ремонтопригодностью;
  • высокой технической надежностью, продолжительным сроком службы.

СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ

При всех их неоспоримых достоинствах, следует признать, что кожухотрубные теплообменники все-таки характеризуются высокой металлоемкостью, громоздкостью и сравнительно большими габаритами. Поэтому сферой их применения прежде всего являются разнообразные промышленные технологические процессы с тяжелыми эксплуатационными условиями, отличающиеся высокими рабочими температурами и давлением, химически агрессивными средами, в которых нужна очень большая тепловая мощность или производительность. Функционально кожухотрубные теплообменники могут служить мощными и высокопроизводительными: подогревателями, охладителями, конденсаторами, испарителями.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОЖУХОТРУБНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

Как и для любого теплообменного аппарата, главным техническим параметром для кожухотрубного теплообменника служит эффективная площадь теплообмена (в м2), которая определяет его тепловую мощность (производительность).

Другими важнейшими техническими характеристиками кожухотрубного теплообменника являются:

  • материалы изготовления труб и кожуха, которые определяют перечень рабочих сред, с которыми возможно применение;
  • диапазон рабочих температур;
  • максимальное давление в трубном и межтрубном пространствах;
  • параметры доступа к обслуживанию и ремонту (разборной или неразборной);
  • внешние габариты.

РАСЧЕТ КОЖУХОТРУБНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

Расчет и проектирование кожухотрубных теплообменников выполняется инженерами – теплотехниками предприятия – изготовителя, согласно технических условий заказчика. Для выполнения такого проектирования, заказчику следует предоставить производителю ряд критически важных технических параметров, характеризующих будущие условия эксплуатации кожухотрубного теплообменника. К таким критически важным параметрам относятся:

  • тип рабочих сред для трубного и межтрубного пространства;
  • характер применения (в качестве подогревателя, охладителя, испарителя, конденсатора);
  • требуемая тепловая мощность (производительность);
  • массовый расход рабочих сред;
  • температура на входе и на выходе для каждой из рабочих сред;
  • максимальное давление для каждой из рабочих сред.

Контакты

  • E-Mail:
    Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.