Четырехходовой кожухотрубный теплообменник описать назначение. Кожухотрубчатые и емкостные теплообменные аппараты различного назначения
Теплообменником называется устройство, в котором производится передача тепла между теплоносителями.
Принцип действия
Кожухотрубные теплообменники относятся к типу рекуперативных, где среды разделены стенками. Работа их заключается в процессах теплообмена между жидкостями. При этом может происходить изменение их агрегатного состояния. Теплообмен также может производиться между жидкостью и паром или газом.
Преимущества и недостатки
Кожухотрубные теплообменники распространены, благодаря следующим положительным качествам:
- стойкость к механическим воздействиям и гидроударам;
- невысокие требования к чистоте сред;
- высокая надежность и долговечность;
- широкий модельный ряд;
- возможность применения с разными средами.
К недостаткам данного типа моделей относятся:
- малая величина коэффициента теплопередачи;
- значительные габариты и высокая металлоемкость;
- высокая цена из-за повышенной металлоемкости;
- необходимость применения устройств с большим запасом в связи с заглушкой поврежденных трубок при ремонтах;
- колебания уровня конденсата нелинейно изменяет теплообмен в устройствах горизонтального исполнения.
Кожухотрубные теплообменники обладают низким коэффициентом теплопередачи. Отчасти это связано с тем, что пространство корпуса в 2 раза больше общего поперечного сечения трубок. Применение направляющих перегородок дает возможность повысить скорость жидкости и улучшить теплообмен.
В межтрубном пространстве проходит теплоноситель, а по трубкам подается нагреваемая среда. Аналогичным образом она может также охлаждаться. Эффективность теплообмена обеспечивается за счет увеличения числа трубок или созданием поперечного тока внешнего теплоносителя.
Компенсация температурных удлинений
Температура теплоносителей разная и в результате происходит тепловая деформация элементов конструкции. Кожухотрубный теплообменник выполняется с компенсацией удлинения или без нее. Жесткое крепление трубок допускается при разности температуры между ним и корпусом до 25-30 0 С. Если она превышает эти пределы, применяются следующие температурные компенсаторы.
- "Плавающая" головка - одна из решеток не имеет соединение с кожухом и свободно перемещается в осевом направлении при удлинении трубок. Конструкция является наиболее надежной.
- На корпусе выполнен линзовый компенсатор в виде гофра, который может расширяться или сжиматься.
- Сальниковый компенсатор установлен на верхнем днище, который имеет возможность перемещаться вместе с решеткой при температурном расширении.
- U-образные трубы свободно удлиняются в среде теплоносителя. Недостатком является сложность изготовления.
Типы кожухотрубных теплообменников
Конструктивное исполнение аппаратов отличается простотой, на них всегда есть спрос. Цилиндрическим корпусом служит стальной кожух большого диаметра. На его кромках выполнены фланцы, на которых установлены крышки. В трубных досках внутри корпуса закреплены сваркой или развальцовкой трубные пучки.
Материалом для трубок служит сталь, медь, латунь, титан. Стальные доски крепят между фланцами или приваривают к кожуху. Между ними и корпусом внутри образуются камеры, через которые проходят теплоносители. Также там имеются перегородки, изменяющие движение жидкостей, проходящие через кожухотрубные теплообменники. Конструкция позволяет изменить скорость и направление потока, проходящего между трубками, тем самым увеличив интенсивность теплообмена.
Устройства могут располагаться в пространстве вертикально, горизонтально или с наклоном.
Разные типы кожухотрубных теплообменников отличаются расположением перегородок и устройством компенсаторов температурных удлинений. При малом числе трубок в пучке кожух имеет небольшой диаметр, и поверхности теплообмена получаются небольшими. Для их увеличения теплообменники последовательно соединяются в секции. Самой простой является конструкция "труба в трубе", которую часто изготавливают самостоятельно. Для этого необходимо правильно подобрать диаметры внутренней и наружной трубы и скорость потоков теплоносителей. Удобство чистки и ремонта обеспечивается за счет колен, которыми соединяются соседние секции. Эту конструкцию часто используют как пароводяные кожухотрубные теплообменники.
Спиральные теплообменные аппараты представляют собой каналы, выполненные прямоугольной формы и сваренные из листов, по которым перемещаются теплоносители. Достоинством является большая поверхность контакта с жидкостями, а недостатком - низкое допускаемое давление.
Новые конструкции теплообменников
В наше время начинает развиваться производство компактных теплообменников с рельефными поверхностями и интенсивным движением жидкостей. В результате их технические характеристики приближаются к пластинчатым аппаратам. Но производство последних также развивается, и догнать их сложно. Замена кожухотрубных теплообменников на пластинчатые целесообразна, благодаря следующим преимуществам:
К недостатку относится быстрая загрязненность пластин из-за малой величины зазоров между ними. Если хорошо фильтровать теплоносители, теплообменный аппарат будет работать долго. Мелкие частицы не удерживаются на полированных пластинах, а турбулизация жидкостей также предупреждает осаждение загрязнений.
Повышение интенсивности теплообмена аппаратов
Специалисты постоянно создают новые кожухотрубные теплообменники. Технические характеристики улучшаются за счет применения следующих способов:
Турбулизация потоков жидкостей значительно уменьшает солеотложение на стенках труб. За счет этого не требуются мероприятия по их очистке, которые необходимы для гладких поверхностей.
Производство кожухотрубных теплообменников с внедрением новых методов позволяет повысить в 2-3 раза эффективность теплоотдачи.
Учитывая дополнительные энергозатраты и стоимость, производственники чаще стараются заменить теплообменник на пластинчатый. По сравнению с обычными кожухотрубными они лучше по теплопередаче на 20-30 %. Это больше связано с освоением производства новой техники, которое пока идет со сложностями.
Эксплуатация теплообменников
Аппараты нуждаются в периодическом осмотре и контроле за работой. Параметры, например, температура, измеряются по их значениям на входе и выходе. Если эффективность работы снизилась, нужно проверить состояние поверхностей. Особенно влияют солевые отложения на термодинамические параметры теплообменников, где малая величина зазоров. Очистка поверхностей производится химическим способом, а также за счет применения ультразвуковых колебаний и турбулизации потоков теплоносителей.
Ремонт кожухотрубных аппаратов в основном заключается в запаивании прохудившихся трубок, что ухудшает их технические характеристики.
Заключение
Оптимальные кожухотрубные теплообменники конкурируют с пластинчатыми и могут применяться во многих областях техники. Новые конструкции имеют значительно меньшие габариты и металлоемкость, что позволяет снизить рабочие площади и уменьшить затраты на создание и эксплуатацию.
Технологические и производственные возможности ЗАО«Опытное машиностроительное производство» , а также накопленный опыт изготовления теплообменного оборудования, позволяют нам производить качественные теплообменные аппараты с широким спектром применения в различных отраслях промышленности.
Возможности производства по изготовлению теплообменных аппаратов:
- изготовление теплообменников как по чертежам заказчика, так и по различным стандартам, ГОСТам и ТУ, в том числе производство кожухотрубных, кожухотрубчатых теплообменников
- изготовление теплообменников, как из материала Исполнителя, так и из материала заказчика, с проведением входного контроля материалов
- проведение предусмотренных технической документацией гидравлических испытаний до 10 МПа (100 кг/см2)
- неразрушающий контроль сварных соединений (капиллярный, ультразвуковой (УЗК), рентгенографический) проводимый квалифицированными специалистами собственной аттестованной лаборатории
- наличие грузоподъемного оборудования в сочетании с железнодорожными путями прямо в цехе, позволяющими производить и отгружать теплообменные аппараты и конденсационные установки весом свыше 100 тонн
- нанесение (по желанию заказчика) защитных антикоррозионных покрытий для защиты от химически агрессивных сред и т.п.
- выполнение эффективной теплоизоляции теплообменных аппаратов и конденсационных установок (по желанию заказчика)
- наличие квалифицированного персонала
|
|
|
Наши преимущества:
- Изделие отвечает техническим требованиям заказчика
- Использование всего накопленного опыта компании
- Гибкое взаимодействие с заказчиком
- Отсутствие трудностей согласования
- Гарантия качества изготовления
- Непрерывное совершенствование технологии изготовления и производственных возможностей
Теплообменный аппарат (или теплообменник)
- это устройство, в котором осуществляется передача тепла от одной рабочей среды к другой.
В качестве теплоносителей могут быть жидкости, газы, пары. В теплообменниках в зависимости от назначения протекают процессы нагревания или охлаждения, кипения, конденсации и многие другие технологические используемые в металлургической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, газовой, химической и других отраслях промышленности (в т. ч. в энергетике) и коммунальном хозяйстве.
По способу передачи тепла теплообменники подразделяются на смесительные и поверхностные .
Теплообменные аппараты со смешиванием теплоносителей, в таких смесительных теплообменниках теплоносители контактируют непосредственно и смешиваются, при этом теплообмен сопровождается массообменном.
В поверхностных теплообменниках передача тепла происходит через разделительную твердую стенку и между теплоносителями отсутствует непосредственный контакт.
Различают также рекуперативные и регенеративные теплообменные аппараты.
Рекуперативные теплообменники - это теплообменники, в которых холодный и горячий теплоносители движутся в разных каналах, а теплообмен происходит через стенку между ними.
В регенеративных теплообменных аппаратах теплоносители контактируют с твердой стенкой поочередно.
Теплота накапливается в стенке при контакте с горячим теплоносителем и отдается при контакте с холодным/
Смесительные теплообменники
Смесительные (контактные) теплообменники - это теплообменники со смешением сред, предназначенные для осуществления теплообменных и массообменных процессов путем прямого смешения.
В этом заключается их главное отличие от поверхностных теплообменников. Пароводяные струйные аппараты (ПСА) , использующие в своей основе струйный инжектор, являются наиболее распространенными смесительными теплообменниками струйного типа. Конструкция смесительных теплообменных аппаратов проще поверхностных, тепло используется более полно вследствие прямого контакта теплоносителей.
Однако следует заметить, что смесительные теплообменники со смешением сред пригодны, только если технологический процесс допускает такое смешение. В настоящее время тепловые схемы крупных энергоблоков мощностью от 300 до 1200 МВТ для ТЭЦ и АЭС содержат подогреватели конденсата смешивающего типа. Применение таких аппаратов повышает общий КПД турбоустановки. Однако, дополнительное число насосов для перекачки конденсата, требования к защите от заброса воды, сложности размещения подогревателей ограничивают широкое распространение смешивающих подогревателей. Широкое применение данный тип теплообменников находит также в установках утилизации тепла дымовых газов, отработанного пара и т.п.
В промышленности наиболее распространены поверхностные рекуперативные теплообменники:
- кожухотрубные теплообменники
- пластинчато-ребристые теплообменники
- пластинчатые теплообменники
- ребристые теплообменники
- объемные и погружные теплообменники
- витые теплообменники
- змеевиковые
- спиральные теплообменники
- двухтрубные (типа «труба в трубе») теплообменники
По своей конструктивной схеме кожухотрубные подогреватели могут быть:
- кожухотрубчатые теплообменники с жестким прикреплением концов труб в основных (концевых) трубных досках;
- кожухотрубчатые теплообменники с промежуточными поперечными перегородками по длине труб (между основными трубными досками);
- кожухотрубчатые теплообменники с линзовым компенсатором на корпусе;
- кожухотрубчатые теплообменники с U-образными трубками;
- кожухотрубчатые теплообменники с плавающей камерой;
- кожухотрубчатые теплообменники с сильфонным компенсатором на подводящем патрубке;
- кожухотрубчатые теплообменники с поперечным расположением пучков трубок относительно корпуса.
- простота конструкции, технологии изготовления монтажа и ремонта
- бóльшая тепловая мощность аппаратов по сравнению с пластинчатыми
- лучше приспособлены для очистки, что заметно облегчает обслуживание и повышает срок их службы (процесс очистки особенно эффективен с применением систем шариковой очистки (сшо))
- ремонтопригодность и его экономическая целесообразность замены отдельных частей аппаратов
- как следствие всего перечисленного, меньшая стоимость эксплуатации кожухотрубных теплообменников
Ребристые теплообменники применяются с целью увеличения теплопередачи через металлические стенки ребер в случаях, когда коэффициенты теплоотдачи по обеим сторонам стенки сильно различаются: например, при передаче тепла от конденсирующегося пара к стенке и от стенки к нагреваемому воздуху. Оребрение поверхности теплообмена вводится со стороны стенки с более низким коэффициентом теплоотдачи. В промышленности используются теплообменные аппараты с различными видами оребрения: шайбовое, пластинчатое, спиральное, проволочное, плавниковое, поперечное и продольное разрезное и т.д. Для оребрения теплообменных аппаратов выбирают тонкостенный, теплопроводный материал, прикрепляемый к стенке сваркой, пайкой, накаткой и т.п.
Пластинчатые теплообменники используются для осуществления теплообмена между газами и другими теплоносителями обычно с низкими значениями коэффициентов теплоотдачи. Конструктивно эти аппараты набирают из штампованных пластин, образующих между собой с одной стороны пластины каналы для одного теплоносителя, а с другой - для другого.
Пластины разделяются прокладками между ними, могут свариваться попарно и составлять необходимую поверхность теплообмена.
Достоинствами пластинчатых теплообменников является их компактность, значительная, удельная к объему поверхность нагрева. Хорошая тепловая эффективность для ряда сочетаний параметров теплоносителей.
К недостаткам пластинчатой конструкции можно отнести невозможность использования при высоких давлениях сред, небольшую тепловую мощность, ограниченный срок службы, трудности эксплуатации, очистки, герметичность и ремонт. Повышенные требования к качеству теплоносителей.
Пластинчато-ребристые теплообменники состоят из системы разделительных пластин, между которыми находятся ребристые поверхности - насадки, присоединенные к пластинам. Пластинчато-ребристые теплообменники,как правило, неразборные и различаются по типу ребер (гладкие, волнистые, прерывистые и др.), а также по направлению рабочих сред (прямоточные, противоточные, перекрестные).
В объемных теплообменниках (кожухотрубчатые теплообменники с U-образными трубками) одна из сред сосредоточена в незамкнутом объеме или в сосуде большого объема, а вторая протекает через трубный пучок прямых, U-образных или спиральных труб. Используются объемные теплообменники с погруженным трубчатым змеевиком или пучком прямых труб.
Витые теплообменники распространены в холодильной и химической промышленности. В таких аппаратах удается разместить большую поверхность теплообмена, чем в прямотрубных аппаратах. Витой теплообменник состоит из центральной трубы (сердечника) на которую навивают по спирали пучки труб. Шаг навивки и расстояние между трубами выбирается из условия равной длины труб. В разных рядах труб разное направление навивки (левое и правое). Дистанционные прокладки устанавливают зазор между трубами. Витые трубные пучки обеспечивают температурную компенсацию и плотность в местах их заделки. Как правило, витые трубные системы выполняются многозаходными.
Змеевиковые теплообменники являются кожухотрубными аппаратами, содержащими змеевиковые трубы, витки которых располагаются по винтовой линии. Змеевиков присоединяемых к коллектору подвода теплоносителя может быть несколько. В пароводяных теплообменниках греющая среда-пар обычно подводится сверху, а охлажденная среда-вода во внутритрубное пространство снизу. Также аппараты широко применяются в системах подогрева конденсата и питательной воды паротурбинных установок, к примеру кожухотрубный теплообменник конденсатор, однако в настоящее время все больше вытесняются «камерными» теплообменниками, содержащими камеры для подвода теплоносителя. Одновременно появляются проектно-конструкторские разработки современных коллекторно-спиральных пароводяных теплообменников для использования в системе подогрева питательной воды турбоустановок ТЭС и АЭС. По мнению разработчиков, применение таких аппаратов может дать весьма значительное снижение металлоемкости всего теплообменного оборудования паротурбинных установок.
Спиральные теплообменники являются одними из простых по конструкции аппаратов и состоят из двух стальных лент, навитых по спирали вокруг центральной разделительной перегородки и образующих два параллельных спиральных канала для рабочих сред. Спиральные каналы прямоугольного сечения ограничены с торцов крышками, в которых имеются патрубки для подвода или отвода среды. Также аппараты обычно применяют при небольших расходах, а также разностях давлений и температур рабочих сред. В последние годы также аппараты вытесняются пластинчатыми теплообменниками.
Двухтрубные теплообменники типа «труба в трубе» давно применяются в промышленности. Также аппараты удобны для нагрева и охлаждения рабочих сред, находящихся под высоким давлением. В этих теплообменниках достигаются хорошие коэффициенты теплопередачи. В изготовлении, при монтаже и эксплуатации они довольно просты, причем при отсутствии необходимости чистки они изготавливаются сварными. Однако, несмотря на простоту конструкции, такие теплообменники довольно громоздки, их удельная металлоемкость по сравнению с другими аппаратами высока. По этой причине область применения таких теплообменников непрерывно сокращается.
Наш производственный опыт показывает, что важным фактором, влияющим на качество изготовления такого сложного оборудования, как теплообменные аппараты, работающие под давлением, является не только наличие технической документации, но и технически грамотно разработанная технология изготовления
. Хотим обратить внимание на то, что в отличие от технической документации и производственного оборудования, технология изготовления
- это не тиражируемая категория; она привязана к конкретному производству, что дает последнему серьезные преимущества перед конкурентами, не имеющими собственной, проверенной временем технологии. Очевидно, что уже освоенная и хорошо себя зарекомендовавшая производственная технология позволяет в кратчайшие сроки начинать изготовление серийных и малосерийных изделий, а так же быстро осваивать производство опытных единичных образцов продукции.
Главные конденсаторы турбин
Служат для создания вакуума в выхлопном патрубке турбины, сохранения, первичной деаэрации
и возврата в цикл конденсата пара, поступающего из турбины. Одновременно конденсатор является частью системы котельной установки станции. Вакуум в конденсаторе создается при помощи конденсации отработавшего в турбине пара, в результате резкого уменьшения удельного объема при превращении пара в конденсат и отсоса неконденсирующихся газов из конденсатора.
В современных мощных паротурбинных установках применяются почти исключительно конденсаторы поверхностного типа
, в которых охлаждающая вода прокачивается внутри труб трубных пучков, расположенных в паровом пространстве конденсаторов. Пар, поступающий из турбины, соприкасается с холодной поверхностью труб и конденсируется на них, отдавая теплоту парообразования протекающей внутри труб охлаждающей воде. Конденсат стекает в нижнюю часть конденсатора и откачивается из конденсатосборника конденсатными насосами. Воздух и неконденсирующиеся газы, проникающие через неплотности установки, удаляются из конденсатора эжекторами
. Конденсат пара используется для питания котлов и представляет большую ценность, т.к. подвергается высокой степени очистки. Конденсатор не должен допускать переохлаждения конденсата и должен иметь минимальное сопротивление по охлаждающей воде. Теоретически возможный вакуум в конденсаторе зависит только от температуры и располагаемого количества охлаждающей воды. Практический вакуум в эксплуатации зависит от совершенства конструкции конденсатора, вакуумной плотности части турбоустановки, находящейся под вакуумом и чистоты трубок конденсатора.
|
|
|
Конструкция конденсаторов
, для турбин различной мощности от 25 до 1200 МВт, определяется расположением в установке и конструкцией фундамента, например, если поверхность теплопередачи конденсатора достигает 8800 м2 и содержит до 84000 трубок, то масса такого конденсатора достигает 2000 т.
Все конденсаторы представляют собой сложную пространственную конструкцию, находящуюся под глубоким вакуумом. Корпуса конденсаторов выполняются из листовой углеродистой стали и имеют внутреннее оребрение, а также усилены продольными и поперечными связями из круглой стали. Охлаждающие трубки концами закрепляются в основных трубных досках и имеют опоры в промежуточных трубных перегородках. Расстановка перегородок в корпусе выполняется по расчету на вибрацию, чтобы исключить опасные формы колебаний трубок. Водяные камеры, как правило, привариваются и имеют открывающие крышки для замены трубок. Для доступа внутрь водяных камер для мелких работ крышки имеют люки. В верхней части конденсатор могут быть встроены один или два регенеративных подогревателя низкого давления
. Конденсаторы имеют, как правило, целый ряд приспособлений для приема пара и воды из различного оборудования турбоустановки, необходимых для осуществления цикла.
ЗАО «Опытное машиностроительное производство» предлагает своим клиентам не просто изготовление технологического оборудования, не только услуги собственной производственной базы, но и многолетний опыт, проверенные производственные технологии и готовность квалифицированного персонала решать именно Ваши задачи.
Смонтированная и готовая к работе пластинчатая теплообменная установка отличается небольшими габаритами и высоким уровнем производительности. Так, удельная рабочая поверхность такого аппарата может достигать 1,500 м 2 /м 3 .Конструкция таких аппаратов включает набор гофрированных пластин, которые отделяются друг от друга прокладками. Прокладки образуют герметичные каналы. Среда, отдающая тепло течет в пространстве между полостями, а внутри полостей находится среда, которая поглощает тепло или наоборот. Пластины монтируются на штанговой раме и расположены плотно относительно друг друга.
Каждая пластина оснащена следующий набор прокладок:
- прокладка по периметру, которая ограничивает канал для теплоносителя и два отверстия его входа и выхода;
- две малые прокладки, которые изолируют два других угловых отверстия для прохода второго теплового носителя.
Таким образом, конструкция имеет четыре раздельных канала для входа и выхода двух сред, участвующих в теплообменных процессах. Данный тип аппаратов способен распределять потоки по всем каналам параллельно или последовательно. Так, при необходимости, каждый поток может проходить по всем каналам или определенным группам.
К достоинствам данного типа аппаратов принято относить интенсивность теплообменного процесса, компактность, а также возможность полного разбора агрегата с целью очистки. К недостаткам причисляют необходимость скрупулезной сборки для сохранения герметичности (как результат большого количества каналов). Кроме того, минусами такой конструкции является склонность к коррозии материалов, из которых изготовлены прокладки и ограниченная тепловая стойкость.
В случаях, когда возможно загрязнение поверхности нагрева одним из теплоносителей, используют агрегаты, конструкция которых состоит из попарно сваренных пластин. Если загрязнение нагреваемой поверхности исключено со стороны обоих теплоносителей, применяются сварные неразборные теплообменные аппараты (как, например, аппарат с волнообразными каналами и перекрестным движением теплоносителей).
Принцип действия пластинчатого теплообменника
Пластинчатый теплообменник для дизельного топлива
| Наименование | Горячая сторона | Холодная сторона |
|---|---|---|
| Расход (кг/ч) | 37350,00 | 20000,00 |
| Температура на входе (°C) | 45,00 | 24,00 |
| Температура на выходе (°C) | 25,00 | 42,69 |
| Потеря давления (bar) | 0,50 | 0,10 |
| Теплообмен (кВт) | 434 | |
| Термодинамические свойства: | Дизельное топливо | Вода |
| Удельный вес (кг/м³) | 826,00 | 994,24 |
| 2,09 | 4,18 | |
| Теплопроводимость (Вт/м*K) | 0,14 | 0,62 |
| Средняя вязкость (мПа*с) | 2,90 | 0,75 |
| Вязкость у стенки (мПа*с) | 3,70 | 0,72 |
| Подводящий патрубок | B4 | F3 |
| Отводящий патрубок | F4 | B3 |
| Исполнение рамы / пластин: | ||
| 2 х 68 + 0 х 0 | ||
| Расположение пластин (проход*канал) | 1 х 67 + 1 х 68 | |
| Количество пластин | 272 | |
| 324,00 | ||
| Материал пластин | 0.5 мм AL-6XN | |
| NITRIL | / 140 | |
| 150,00 | ||
| 16,00 / 22,88 PED 97/23/EC, Kat II, Modul Al | ||
| 16,00 | ||
| Тип рамы / Покрытие | IS No 5 / Категория C2 | RAL5010 |
| DN 150 Фланец St.37PN16 | ||
| DN 150 Фланец St.37PN16 | ||
| Объем жидкости (л) | 867 | |
| Длина рамы (мм) | 2110 | |
| Макс.число пластин | 293 | |
Пластинчатый теплообменник для сырой нефти
| Наименование | Горячая сторона | Холодная сторона |
|---|---|---|
| Расход (кг/ч) | 8120,69 | 420000,00 |
| Температура на входе (°C) | 125,00 | 55,00 |
| Температура на выходе (°C) | 69,80 | 75,00 |
| Потеря давления (bar) | 53,18 | 1,13 |
| Теплообмен (кВт) | 4930 | |
| Термодинамические свойства: | Пар | Сырая нефть |
| Удельный вес (кг/м³) | 825,00 | |
| Удельная теплоемкость (кДж/кг*K) | 2,11 | |
| Теплопроводимость (Вт/м*K) | 0,13 | |
| Средняя вязкость (мПа*с) | 20,94 | |
| Вязкость у стенки (мПа*с) | 4,57 | |
| Степень загрязнения (м²*K/кВт) | 0,1743 | |
| Подводящий патрубок | F1 | F3 |
| Отводящий патрубок | F4 | F2 |
| Исполнение рамы / пластин: | ||
| Расположение пластин (проход*канал) | 1 х 67 + 0 х 0 | |
| Расположение пластин (проход*канал) | 2 х 68 + 0 х 0 | |
| Количество пластин | 136 | |
| Фактическая поверхность нагрева (м²) | 91.12 | |
| Материал пластин | 0.6 мм AL-6XN | |
| Материал прокладки / Макс. темп. (°C) | VITON | / 160 |
| Макс. расчетная температура (C) | 150,00 | |
| Макс. рабочее давление /испыт. (bar) | 16,00 / 22,88 PED 97/23/EC, Kat III, Modul В+C | |
| Макс. дифференциальное давление (bar) | 16,00 | |
| Тип рамы / Покрытие | IS No 5 / Категория C2 | RAL5010 |
| Присоединения на горячей стороне | DN 200 Фланец St.37PN16 | |
| Присоединения на холодной стороне | DN 200 Фланец St.37PN16 | |
| Объем жидкости (л) | 229 | |
| Длина рамы (мм) | 1077 | |
| Макс.число пластин | 136 | |
Пластинчатый теплообменник
Пластинчатый теплообменник для пропана
| Наименование | Горячая сторона | Холодная сторона |
|---|---|---|
| Расход (кг/ч) | 30000,00 | 139200,00 |
| Температура на входе (°C) | 85,00 | 25,00 |
| Температура на выходе (°C) | 30,00 | 45,00 |
| Потеря давления (bar) | 0,10 | 0,07 |
| Теплообмен (кВт) | 3211 | |
| Термодинамические свойства: | Пропан | Вода |
| Удельный вес (кг/м³) | 350,70 | 993,72 |
| Удельная теплоемкость (кДж/кг*K) | 3,45 | 4,18 |
| Теплопроводимость (Вт/м*K) | 0,07 | 0,62 |
| Средняя вязкость (мПа*с) | 0,05 | 0,72 |
| Вязкость у стенки (мПа*с) | 0,07 | 0,51 |
| Степень загрязнения (м²*K/кВт) | ||
| Подводящий патрубок | F1 | F3 |
| Отводящий патрубок | F4 | F2 |
| Исполнение рамы / пластин: | ||
| Расположение пластин (проход*канал) | 1 х 101 + 0 х 0 | |
| Расположение пластин (проход*канал) | 1 х 102 + 0 х 0 | |
| Количество пластин | 210 | |
| Фактическая поверхность нагрева (м²) | 131,10 | |
| Материал пластин | 0.6 мм AL-6XN | |
| Материал прокладки / Макс. темп. (°C) | NITRIL | / 140 |
| Макс. расчетная температура (C) | 150,00 | |
| Макс. рабочее давление /испыт. (bar) | 20,00 / 28,60 PED 97/23/EC, Kat IV, Modul G | |
| Макс. дифференциальное давление (bar) | 20,00 | |
| Тип рамы / Покрытие | IS No 5 / Категория C2 | RAL5010 |
| Присоединения на горячей стороне | DN 200 Фланец AISI 316 PN25 DIN2512 | |
| Присоединения на холодной стороне | DN 200 Фланец AISI 316 PN16 | |
| Объем жидкости (л) | 280 | |
| Длина рамы (мм) | 2107 | |
| Макс.число пластин | 245 | |
Описание пластинчато-ребристых теплообменных аппаратов
Удельная рабочая поверхность данного аппарата может достигать 2,000 м 2 /м 3. К плюсам таких конструкций принято относить:
- возможность теплообмена между тремя и более теплоносителями;
- небольшой вес и объем.
Конструктивно пластинчато-ребристые теплообменники состоят из тонких пластин, между которыми находятся гофрированные листы. Данные листы припаяны к каждой пластине. Таким образом, теплоноситель разбивается на мелкие потоки. Аппарат может состоять из любого числа пластин. Теплоносители могут перемещаться:
- прямотоком;
- перекрестным потоком.
Существуют следующие типы ребер:
- гофрированные (рифленые), образующие волнистую линию вдоль потока;
- прерывистые ребра, т.е. смещенные относительно друг друга;
- чешуйчатые ребра, т.е. имеющие прорези, которые отогнуты в одну или разные стороны;
- шиповидные, т.е. изготовленные из проволоки, которые могут располагаться в шахматном или коридорном порядке.
Пластинчато-ребристые теплообменные аппараты применяют как регенеративные теплообменники.
Блочные графитовые теплообменные аппараты: описание и применение
Теплообменные аппараты , выполненные из графита, характеризуются следующими качествами:
- высокой стойкостью к коррозии;
- высоким уровнем проводимости тепла (может достигать до 100 Вт/(м·К)
Благодаря указанным качествам, теплообменники данного типа широко используются в химической промышленности. Наибольшее распространение получили блочные графитовые аппараты, основным элементом которых является графитовый блок в форме параллелепипеда. В блоке есть непересекающиеся отверстия (вертикальные и горизонтальные), которые предназначаются для движения теплоносителей. Конструкция блочного графитового теплообменника может включать в себя один и более блоков. По горизонтальным отверстиям в блоке осуществляется двухходовое движение теплоносителя, которое возможно благодаря боковым металлическим плитам. Теплоноситель, который перемещается по вертикальным отверстиям, совершает один или два хода, что определяется конструкцией крышек (верхней и нижней). В теплообменниках с увеличенными боковыми гранями, теплоноситель, двигающийся вертикально может делать два или четыре хода.
Графитовый теплообменник, пропитанный фенолоальдегидным полимером, кольцевого блочного типа, с поверхностью теплообмена 320 м 2
Графитовый теплообменник кольцевого блочного типа для H2SO4
Технические характеристики:
| Охладитель | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Наименование | Размерность | Горячая сторона | Холодная сторона | ||
| Вход | Выход | Вход | Выход | ||
| Среда | H2SO4 (94%) | Вода | |||
| Расход | м³/ч | 500 | 552,3 | ||
| Рабочая тепература | °C | 70 | 50 | 28 | 40 |
| Физ. Свойства | |||||
| Плотность | г/cм³ | 1,7817 | 1,8011 | 1 | |
| Удельная теплоёмкость | ккал/кг °C | 0,376 | 0,367 | 1 | |
| Вязкость | cП | 5 | 11,3 | 0,73 | |
| Теплопроводность | ккал/чм°C | 0,3014 | 0,295 | 0,53 | |
| Поглощённое тепло | ккал/ч | 6628180 | |||
| Исправленная средняя разность температур | °C | 25,8 | |||
| Перепад давления (допуст./расч.) | кПа | 100/65 | 100/45 | ||
| Коэффициент теплопередачи | ккал/чм²°C | 802,8 | |||
| Коэффициент загрязнения | ккал/чм²°C | 5000 | 2500 | ||
| Расчётные условия | |||||
| Расчётное давление | бар | 5 | 5 | ||
| Рсчётная температура | °C | 100 | 50 | ||
| Спецификация / материалы | |||||
| Требуемая площадь поверхности теплопередачи | м² | 320 | |||
| Прокладки, материал | тефлон (фторопласт) | ||||
| Блоки, материал | Графит, пропитка фенольно-альдегидным полимером | ||||
| Размеры (диаметр×длина) | мм | 1400*5590 | |||
| Внутренний диаметр канала, осевой / радиальный | 20мм/14мм | ||||
| Кол-во проходов | 1 | 1 | |||
| Кол-во блоков | 14 | ||||
Графитовый теплообменник для суспензии гидрата двуокиси титана и раствора серной кислоты
Технические характеристики:
| Наименование | Размерность | Горячая сторона | Холодная сторона | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Вход | Выход | Вход | Выход | ||
| Среда | Суспензия гидрата двуокиси Титана и 20% H2SO4 | Вода | |||
| Расход | м³/ч | 40 | 95 | ||
| Рабочая тепература | °C | 90 | 70 | 27 | 37 |
| Рабочее давление | бар | 3 | 3 | ||
| Поверхность теплообмена | м² | 56,9 | |||
| Физические свойства | |||||
| Плотность | кг/м³ | 1400 | 996 | ||
| Удельная теплоёмкость | кДж/кг∙°C | 3,55 | 4,18 | ||
| Удельная теплопроводность | Вт/м∙К | 0,38 | 0,682 | ||
| Динамическая вязкость | сП | 2 | 0,28 | ||
| Термостойкость к загрязнению | Вт/м²∙К | 5000 | 5000 | ||
| Перепад давления(рассчитанный) | бар | 0,3 | 0,35 | ||
| Теплообмен | кВт | 1100 | |||
| Средняя разница температур | оС | 47,8 | |||
| Коэффициент теплопередачи | Вт/м²∙К | 490 | |||
| Расчетные условия | |||||
| Расчётное давление | бар | 5 | 5 | ||
| Рсчётная температура | °C | 150 | 150 | ||
| Материалы | |||||
| Прокладки | PTFE | ||||
| Кожух | Углеродистая сталь | ||||
| Блоки | Графит, пропитанный фенольной смолой | ||||
Теплопроводы для химической промышленности
Теплопровод является перспективным устройством, применяемым в химической отрасли с целью интенсификации процессов теплообмена. Теплопровод это полностью герметичная труба с любым профилем сечения, выполненная из металла. Корпус трубы футерован пористо-капиллярным материалом (фитилем), стекловолокном, полимерами, пористыми металлами и т.п. Количество подаваемого теплоносителя должно быть достаточным для пропитки фитиля. Предельная рабочая температура колеблется от любой низкой до 2000 °C. В качестве теплоносителя используют:
- металлы;
- высококипящие органические жидкости;
- расплавы солей;
- воду;
- аммиак и т.п.
Одна часть трубы расположена в зоне отвода тепла, остальная - в зоне конденсации паров. В первой зоне образуются пары теплоносителя, во второй зоне они конденсируются. Конденсат возвращается в первую зону благодаря действию капиллярных сил фитиля. Большое количество центров парообразования способствует падению перегрева жидкости во время ее кипения. При этом существенно возрастает коэффициент теплоотдачи при испарении (от 5 до 10 раз). Показатель мощности теплопровода определяется капиллярным давлением.
Регенераторы
Регенератор имеет корпус, круглый или прямоугольный в сечении. Данный корпус изготавливается из листового металла или кирпича, в соответствии с температурой, поддерживаемой в процессе работы. Внутрь агрегата помещается тяжелый наполнитель:
- кирпич;
- шамот;
- рифленый металл и т.п.
Регенераторы, как правило, являются парными аппаратами, поэтому через них одновременно протекает холодный и горячий газ. Горячий газ передает тепло насадке, а холодный получает его. Рабочий цикл состоит из двух периодов:
- разогрев насадки;
- охлаждение насадки.
Насадка из кирпича может выкладываться в различном порядке:
- коридорный порядок (образует ряд прямых параллельных каналов);
- шахматный порядок (образует каналы сложной формы).
Регенераторы могут оснащаться металлическими насадками. Перспективный аппаратом считается регенератор, оснащенный падающим плотным слоем зернистого материала.
Смесительные теплообменные аппараты. Конденсаторы смешения. Барботер. Охладители
Теплообмен веществ (жидкостей, газов, зернистых материалов), при их непосредственном соприкосновении или смешении отличается максимальной степенью интенсивностью. Применение такой технологии диктуется необходимостью технологического процесса. Для смешения жидкостей применяется:
- емкостной аппарат, оснащенный мешалкой;
- инжектор (используются также для непрерывного смешения газов).
Нагревание жидкостей может осуществляться посредством конденсации в них пара. Пар вводится сквозь множественные отверстия в трубе, которая изогнута в форме окружности или спирали и находится в нижней секции аппарата. Устройство, обеспечивающее протекания данного технологического процесса, называется барботером.
Охлаждение жидкости до температуры близкой к 0 °C, может осуществляться посредством ввода льда, который способен поглотить при таянии до 335 кДж/кг тепла либо сжиженных нейтральных газов, характеризующихся невысокой температурой испарения. Иногда применяют холодильные смеси, которые поглощают тепло после растворения в воде.
Жидкость может подогреваться посредством контакта с горячим газом и охлаждаться, соответственно, посредством контакта с холодным. Такой процесс обеспечивается скрубберами (вертикальными аппаратами), где навстречу восходящему потоку газа стекает поток охлаждаемой или нагреваемой жидкости. Скруббер можно наполнять различными насадками с целью увеличения поверхности контакта. Насадки разбивают поток жидкости на маленькие струйки.
К группе смесительных теплообменников также относятся конденсаторы смешения, функция которых состоит в конденсации паров посредством их прямого контакта с водой. Конденсаторы смешения могут быть двух типов:
- прямоточные конденсаторы (пар и жидкость движутся в одном направлении);
- противоточные конденсаторы (пар и жидкость движутся в противоположных направлениях).
Для увеличения площади контакта пара и жидкости, поток жидкости разбивается на мелкие струйки.
Воздушный охладитель с ребристыми трубами
Многие химические установки генерируют большое количество вторичного тепла, которое не регенерируется в теплообменниках и не может быть повторно использовано в процессах. Данное тепло выводится в окружающую среду и поэтому существует необходимость минимизировать возможные последствия. Для этих целей применяют различные типы охладителей.
Конструкция охладителей с ребристыми трубами состоит из ряда ребристых труб, внутри которых течет охлаждаемая жидкость. Наличие ребер, т.е. ребристость конструкции, значительно увеличивает поверхность охладителя. Ребра охладителя обдувают вентиляторы.
Данный тип охладителей используется в случаях, когда отсутствует возможность забора воды для целей охлаждения: например на месте монтажа химических установок.
Оросительные охладители
Конструкция оросительного охладителя представляет собой ряды последовательно смонтированных змеевиков, внутри которых движется охлаждаемая жидкость. Змеевики постоянно орошаются водой, за счет чего и происходит орошение.
Башенные охладители
Принцип действия башенного охладителя заключается в том, что подогретая вода разбрызгивается в верхней части конструкции, после чего стекает вниз по набивке. В нижней части конструкции за счет естественного подсоса, мимо стекающей воды струится поток воздуха, который поглощает часть тепла воды. Плюс, часть воды испаряется в процессе стекания, результатом чего также является потеря тепла.
К недостаткам конструкции относятся ее гигантские габариты. Так, высота башенного охладителя может достигать 100 м. Несомненным плюсом такого охладителя является функционирование без вспомогательной энергии.
Башенные охладители, оснащенные вентиляторами, работают по аналогии. С той разницей, что воздух нагнетается посредством данного вентилятора. Следует отметить, что конструкция с вентилятором значительно компактнее.
Теплообменник с поверхностью теплообмена 71,40 м²
Техническое описание:
Поз.1: Теплообменник
| Температурные данные | Сторона A | Сторона B | ||
|---|---|---|---|---|
| Среда | Воздух | Дымовые (топочные) газы | ||
| Рабочее давление | 0.028 бар изб. | 0.035 бар изб. | ||
| Среда | Газ | Газ | ||
| Расход на входе | 17 548.72 кг/ч | 34 396.29 кг/ч | ||
| Расход на выходе | 17 548.72 кг/ч | 34 396.29 кг/ч | ||
| Температура на входе/выходе | -40 / 100 °C | 250 / 180 °C | ||
| Плотность | 1.170 кг/м³ | 0.748 кг/м³ | ||
| Удельная теплоемкость | 1.005 кДж/кг.К | 1.025 кДж/кг.К | ||
| Теплопроводность | 0.026 Вт/м.К | 0.040 Вт/м.К | ||
| Вязкость | 0.019 мПа.с | 0.026 мПа.с | ||
| Скрытая теплота | ||||
Работа теплообменника
Описание теплообменника
Габариты
| L1: | 2200 мм |
| L2: | 1094 мм |
| L3: | 1550 мм |
| LF: | 1094 мм |
| Вес: | 1547 кг |
| Вес с водой: | 3366 кг |
Фланцевый погружной теплообменник 660 кВт
Технические характеристики:
380 В, 50 Гц, 2x660 кВт, 126 рабочих и 13 резервных ТЭНа, всего 139 ТЭНа, соединение в треугольник 21 канал по 31,44 кВт. Защита - NEMA тип 4,7
Рабочая среда: Газ регенерации (объемные проценты):
N2 - 85%, водяной пар-1,7%, CO2-12.3%, O2-0.9%, Sox-100 ppm, H2S-150ppm, NH3-200ppm. Присутствуют механические примеси - соли аммония, продукты коррозии.
Перечень документов, поставляемых с оборудованием:
Паспорт на фланцевую погружную нагревательную секцию с инструкцией по монтажу, пуску, останову, транспортированию разгрузке, хранению, сведение о консервации;
Чертеж общего вида секции;
Теплообменные аппараты из меди подходят для химически чистых и не агрессивных сред, например, таких как пресная вода. Этот материал обладает высоким коэффициентом теплопередачи. Недостатком таких теплообменников является довольно высокая стоимость.
Оптимальным решением для очищенных водных сред является латунь. По сравнению с теплообменным оборудованием из меди она дешевле и обладает более высокими характеристиками коррозионной стойкости и прочности. А также стоит отметить, что некоторые латунные сплавы устойчивы к морской воде и высоким температурам. Недостатком материала считается низкие показатели электро- и теплопроводности.
Наиболее распространенным материальным решением в теплообменных аппаратах является сталь. Добавление в состав различных легирующих элементов позволяет улучшить ее механические, физико-химические свойства и расширить диапазон применения. В зависимости от добавленных легирующих элементов сталь может применяться в щелочных, кислотных средах с различными примесями и при высоких рабочих температурах.
Титан и его сплавы качественный материал, с высокими прочностными и теплопроводными характеристиками. Данный материал очень легкий и находит применение в широком диапазоне рабочих температур. Титан и материалы на его основе проявляют хорошую коррозионную стойкость в большинстве сред кислотного или щелочного характера.
Неметаллические материалы применяют в тех случаях, когда требуется проведение теплообменных процессов в особо агрессивных и коррозионно активных средах. Они характеризуется высоким значением коэффициентом теплопроводности и стойкости к наиболее химически активным веществам, что делает их незаменимым материалом применяемым во многих аппаратах. Неметаллические материалы разделяют на два вида органические и неорганические. К органическим относят материалы на основе углерода, такие как графит и пластические массы. В качестве неорганических материалов применяют силикаты и керамику.
- теплоноситель при протекании которого возможно выделение осадка преимущественно направляется с той стороны, с которой легче осуществить очистку теплопередающей поверхности;
- теплоноситель оказывающий корродирующее воздействие направляют по трубам, это обусловлено меньшим требованием расхода коррозионностойкого материала;
- для уменьшения потерь тепла в окружающую среду теплоноситель с высокой температурой направляют по трубам;
- с целью обеспечения безопасности при использовании теплоносителя с высоким давлением принято пропускать его в трубах;
- при протекании теплообмена между теплоносителями находящихся в разных агрегатных состояниях (жидкость-пар, газ), принято направлять жидкость в трубы, а пар в межтрубное пространство.
Подробнее о расчете и подборе теплообменного оборудования
Минимальная/максимальная расчетная температура металла для деталей под давлением: -39 / +30 ºС.
Для деталей не под давлением используется материал согласно EN 1993-1-10.
Классификация зоны: не опасная.
Категория коррозионности: ISO 12944-2: C3.
Тип присоединения труб к трубной доске: обварка.
Электрические двигатели
Исполнение: не взрывобезопасное
Класс защиты: IP 55
Частотные преобразователи
Предусмотрены для 50% электрических двигателей.
Вентиляторы
Лопасти изготовлены из усиленного материала алюминий/пластик с ручной регулировкой шага.
Уровень шума
Не превышает 85 ± 2 дБА на расстоянии 1 м и на высоте 1,5 м от поверхности.
Внешняя рециркуляция
Применяется.
Жалюзи
Верхние, входные и рециркуляционные жалюзи с пневматическим приводом.
Змеевик водяного подогревателя
Размещается на отдельной раме. Каждый подогреватель размещен под трубным пучком.
Вибрационные выключатели
Каждый вентилятор укомплектован вибрационным выключателем.
Включают опоры, стержни, водоотводящие камеры. Комплектный пол для рециркуляции не входит в объем поставки.
Сетчатая защита
Сетчатая защита вентиляторов, вращающихся деталей.
Запасные части
Запасные части для сборки и запуска
- Крепеж для стальных конструкций: 5%
- Крепеж для крышек плит коллекторов: 2%
- Крепеж для штуцеров воздушника и дренажа: 1 комплект каждого типа
Запасные части на 2 года эксплуатации (опционально)
- Ремни: 10% (минимум 1 комплект каждого типа)
- Подшипники: 10% (минимум 1 шт. каждого типа)
- Прокладки для воздушника, дренажа: 2 шт. каждого типа
- Крепеж для воздушника и дренажа: 2 комплекта каждого типа
- Один датчик уровня для установки шага лопастей вентилятора
- Один комплект для ремонта оребрения
Техническая документация на русском языке (2 экз. + CD диск)
Для согласования рабочей документации:
- Чертеж общего вида, включая нагрузки
- Электрическая схема
- Спецификация оборудования
- План тестовых проверок
С оборудованием:
- Основная документация о тестовых проверках согласно стандартов, кодов и других требований
- Инструкция по эксплуатации
- Комплексное описание агрегата
Тестовая и инспекционная документация:
- План тестовых проверок на каждую позицию
- Внутрицеховая инспекция
- Гидростатический тест
- Сертификаты на материалы
- Паспорт сосуда давления
- Инспекция TUV
Отгрузочная информация:
- Трубный пучок полностью собран и протестирован
- Змеевик теплофикационной воды полностью собран
- Жалюзи полностью собраны
- Водоотводящие камеры отдельными частями
- Рециркуляционные жалюзи с плитами отдельными частями
- Вентиляторы в сборе
- Стальные конструкции отдельными частями
- Электрические двигатели, осевые вентиляторы, вибрационные выключатели и запасные части в деревянных ящиках
- Сборка на площадке с помощью крепежа (без сварки)
Объем поставки
Следующее оборудование и проектная документация включены в объем поставки:
- Температурные и механические расчеты
- Трубные пучки с заглушками для воздушника и дренажа
- Вентиляторы в сборе
- Электрические двигатели
- Частотные преобразователи (50/% всех вентиляторов)
- Вибрационные выключатели (100% всех вентиляторов)
- Водоотводящие камеры
- Опорные конструкции
- Платформы обслуживания для опор и лестниц
- Система внешней рециркуляции
- Термодатчики на стороне воздуха
- Жалюзи на рециркуляции/входе/выходе с пневмоприводом
- Петли для подъема
- Заземление
- Поверхностная обработка
- Запасные части для сборки и запуска
- Запасные части на 2 года эксплуатации
- Специальный инструмент
- Ответные фланцы, крепеж и прокладки
Следующее оборудование не включено в объем поставки:
- Услуги монтажа
- Предварительная сборка
- Анкерные болты
- Теплоизоляция и огнезащита
- Опоры для кабелей
- Защита от града и камней
- Платформа для доступа к электрическим двигателям
- Электрические подогреватели
- Шкаф управления для частотных преобразователей*
- Материалы для электрического монтажа*
- Соединения для датчиков давления и температуры*
- Входные и выходные коллекторы, соединительные трубопроводы и фитинги*
Кожухотрубные теплообменники – аппарат теплообмена между двумя потоками с нагревом одной среды (жидкой, газообразной) за счет охлаждающего агента. В процессе термического процесса не происходит перемешивания двух сред, они могут менять агрегатное состояние. Горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, а теплообмен происходит через стенки трубных пучков. Для увеличения теплопередающей поверхности используют оребрение труб, которое выполняется навивкой стальной ленты.
Название аппарат получил от кожуха с расположенными внутри трубками, посредством которых и осуществляется рекуперация. Диапазон рабочих температур аппарата от -60°С до +600°С. В зависимости от назначения он может служить теплообменником, холодильником, конденсаторами или испарителем.
Изделие находит применение в теплотехнике для оборудования систем ГВС. Высокая эффективность теплообменников сокращает расход топлива, затрачиваемого на технологический процесс или теплообеспечение. Кожухотрубные теплообменники всегда занимали лидирующие позиции по востребованности на рынке отопительного оборудования. За последние 15–20 лет появилось много новых аналогов с отличными характеристиками. Однако теплотехники предпочитают использовать эти, проверенные временем, надежные тепловые агрегаты.
Какие существуют виды теплообменников?
Согласно ГОСТ 9929–82 кожухотрубчатые теплообменные изделия выпускаются диаметром от 15,9 см до 300 см и выдерживают давление в диапазоне от вакуума до 160 кгс/см². В длину аппарат может быть от нескольких сантиметров до 8–9 метров.
Поверхность теплообмена может достигать нескольких тысяч квадратных метров.
Изделия выпускаются следующих видов:
Н – с неподвижно встроенными трубчатыми решетками;
К – с температурным компенсатором;
П – с плавающей головкой;
У – с U-образной формой трубчатых элементов;
ПК – комбинированная, оснащена плавающей головкой со встроенным компенсатором.
Кожухотрубчатые теплообменники с неподвижными трубными решетками имеют жесткую конструкцию компонентов. Они наиболее распространены в нефтегазовой отрасли и химической промышленности. Этот вид занимает 75% всего рынка кожухотрубчатых теплообменников. Отличительной особенностью этого вида является то, что теплообменные трубы жестко скреплены с трубными решетками (развальцованы), которые в свою очередь, приварены к внутренней стенке корпуса. В связи с этим исключена возможность взаимных перемещений элементов в распределительной камере.
Для подачи и отвода теплоносителя труб и межтрубного пространства, а также отвода конденсата изделия оборудуются штуцерами или другой трубопроводной арматурой, выходящей наружу теплообменника. Интенсивность теплоотдачи при поперечном перемещении потока выше, поэтому его направляют по зигзагообразной траектории. Для этого устанавливают поперечные перегородки, они не примыкают к внутренней поверхности кожуха, оставляя зазор для перемещения потока. Для сосредоточения потока ближе к пучку труб, специальными пластинами сужают рабочее пространство камеры.
В кожухотрубном теплообменнике с компенсатором на корпусе тепловые удлинения компенсируются продольным сжатием или удлинением гибких вставок и расширителей. Такие аппараты применяются при избыточной деформации компенсатора в пределах 10–15 мм. В такой полужесткой конструкции могут применяться линзовые, сальниковые или сильфонные компенсаторы для компенсации температурных удлинений и перекоса труб.
Более совершенной считается конструкция аппарата с плавающей головкой . Одна из трубных досок крепится жестко, другая решетка свободно перемещается вместе с трубной системой. Плавающей готовкой называют подвижную решетку с крышкой, которой она оснащена. Некоторое удорожание аппарата ввиду увеличения диаметра корпуса и дополнительного днища оправдывается большей надежностью в эксплуатации.
В изделии с U-образными трубами оба конца трубного пучка закреплены на одной трубной решетке, труба изогнута петлей на 180° радиусом 4d или больше. Это позволяет трубам свободно удлиняться в сторону изгиба трубного пучка.
По направлению перемещения среды в аппарате различают одно/многоходовые теплообменники . В одноходовом вещество двигается однократно по кратчайшей траектории от входа к выходу. Наиболее ярким представителем этого вида является водоводяной подогреватель ВВП, применяемый в отопительных системах. Когда лучше применять такой аппарат? Лучше всего там, где не требуется высокая интенсивность процесса теплообмена и где существует небольшая разница между температурой теплоносителя и окружающей среды.
В многоходовых поток перенаправляют с помощью системы продольных и поперечных перегородок в объеме. Оптимальным считается применение теплообменника в тепловых системах с большой скоростью перемещения или низкой теплоотдаче агента. По способу перемещения агента различают прямоточные, противоточные и перекрестноточные изделия.
Для работы теплообменника в агрессивных средах вместо стального пучка труб применяют графитовые или стеклянные трубы, герметизируют корпус сальниками специальных материалов.
По какому принципу работают агрегаты?
Применяемый в функционале принцип рекуперации основывается на раздельном теплообмене без перемешивания продуктов. Теплопередача от более нагретой среды менее нагретой осуществляется через стенки труб, разделяющих два агента. При этом соблюдается принцип противотока, как обеспечивающий оптимальную теплопередачу. Один теплоноситель (жидкость, газ, пар) подается под давлением в пространство между труб, второй циркулирует по трубам и может отличаться агрегатным состоянием от первого.
Далее между жидкими и газообразными веществами происходят теплообменные процессы в штатном режиме. Для увеличения коэффициентов теплоотдачи используются достаточно высокие скорости продуктов. У пара и газа она должна быть 8–25 м/с, для жидких агентов от 1,5 м/с. Для повышения теплоотдачи трубы снабжаются специальными ребрами.
Из чего состоит кожухотрубчатый аппарат?
Главным достоинством кожухотрубчатого теплообменника и причиной популярности является несложная, но очень надежная конструкция. Она состоит из распределительной камеры, оснащенной патрубками, цилиндрического кожуха, трубных решеток и пучка труб. Конструкция дополнена крышками с торцов и опорами для размещения на горизонтальном основании или креплениями при другой ориентации в пространстве.
Для интенсификации теплообмена применяют трубы с наружными ребрами, увеличивающими теплоотдачу. Если требуется снизить теплоотдачу в окружающую среду и повысить теплоаккумулирующие свойства, кожух покрывают теплоизолирующим слоем. Также есть конструкции «труба в трубе». Кожух чаще всего изготавливается из листовой стали толщиной не менее 4 мм. Решетки чаще всего производятся из того же материала и имеют толщину не менее 20 мм. Основным конструкционным элементом является пучок металлических труб, с одной или обеих сторон он крепится к трубным решеткам.
Маркировка изделий
Маркировка теплообменников состоит из последовательности знаков буквенно-цифрового кода. Например, аббревиатура 1400 ТКГ-1,5-0,5 – М1/40Д-6-1-У-И расшифровывается так:
диаметр 1400 мм;
давление внутри труб 1,5 Мпа;
то же, только в пространстве между труб 0,5 Мпа;
тип материала М1;
трубы оребренные диаметром 40 мм;
длина изделия 6 м;
одноходовая конструкция;
используется в умеренном климате;
имеются приспособления для крепления внешней теплоизоляции.
Преимущества и недостатки изделий
Кожухотрубчатые теплообменники имеют ряд достоинств, обеспечивших конкурентные преимущества в своем сегменте теплообменников на рынке теплового оборудования:
1. Они обладают высокой стойкостью к гидроударам в то время, когда другие аналоги такой способностью не обладают.
2. Они могут работать с загрязненными продуктами или в агрессивных средах в отличие от других теплообменников. Например, пластинчатые аналоги работают исключительно на чистом агенте.
3. Простота обслуживания (легко производить механическую очистку), проведения ПТО и высокая ремонтопригодность.
Недостатками изделий этого типа являются:
1. Более низкий по сравнению с пластинчатыми изделиями коэффициент полезного действия, меньшая площадь теплопередающей поверхности.
2. Большие габариторазмеры, следствием чего является повышенная материалоемкость и стоимость аппарата.
3. Значительная зависимость теплоотдачи от скорости перемещаемого агента.
Область применения аппаратов
Кожухотрубчатые аппараты применяются в качестве базисного оборудование для тепловых пунктов и инженерных сетей жилищно-коммунального хозяйства. Индивидуальные тепловые пункты (ИТП) имеют существенные преимущества перед централизованным тепловодоснабжением. Они более эффективно производят энергообеспечение объектов и обеспечение теплового режима зданий, чем теплоцентрали.
Теплообменное оборудование этого типа незаменимо в случаях, когда требуется обеспечить развязку по давлению и температуре теплоносителя во вторичном контуре ГВС от подачи сетевой воды. Это особенно актуально, если отопительная система подключается к теплоснабжающей сети по независимой схеме присоединения. Подобное случается, когда статическое давление, например, отопительных систем присоединенных зданий ввиду неровностей рельефа выше, чем в линии сети. Или наоборот, когда давление в сетевой «обратке» выше, чем в обслуживающей системе отопления.
Теплообменники этого типа применяются в нефтяной, газовой, химической промышленности. Их можно обнаружить в большой теплоэнергетике, где используются теплоносители с высокими параметрами. Разносторонняя сфера применения не ограничивается только этими отраслями. В качестве испарителей используются в ребойлерах, конденсаторах-холодильниках воздушного охлаждения, ректификационных колоннах. Могут также задействоваться для охлаждения сырьевых масс, компонентов или готовой продукции. Они широко применяются в технологических процессах молочного, пивного и других производствах пищевой промышленности.
Техническое описание
Кожухо-трубные теплообменники производства Геоклима – достаточно сложное устройство, и существует множество его разновидностей. Относятся к виду рекуперативных. Деление теплообменников на виды производится в зависимости от направления движения теплоносителя.
Виды кожухотрубных теплообменников:
- перекрестноточными;
- противоточными;
- прямоточными.
Кожухотрубные теплообменники получили такое название потому, что тонкие трубки, по которым движется теплоноситель, находятся в середине основного кожуха. От того, какое количество трубок находится в середине кожуха, зависит то, с какой скоростью будет двигаться вещество. От скорости движения вещества будет зависеть, в свою очередь, коэффициент теплопередачи. Кожухотрубные теплообменные аппараты CROM / GEOCLIMA служат для нагревания/охлаждения, конденсации/испарения разных жидких и парообразных сред в разных процессах производства.
Производство кожухо-трубных теплообменников в России, делает следующие типы аппаратов:
- Теплообменники кожухотрубные Геоклима для сжатых газов
- Теплообменники кожухотрубные Геоклима для рекуперации тепла выхлопных газов
- Теплообменники кожухотрубные Геоклима для охлаждения биогаза
- Теплообменники кожухотрубные Геоклима – пар/вода
- Теплообменники кожухотрубные Геоклима для CO 2
- Теплообменники кожухотрубные Геоклима из специальных материалов (inox 304, 316, 316L, 316Ti, 321, 90Cu10NiFe, 70Cu30NiFe, углеродная сталь, титан)
- Теплообменники кожухотрубные Геоклима с коаксиальными трубками. (используются для нагрева охлаждения газов, масел, агрессивных сред, рекуперации тепла отходящих дымовых газов. Рабочие условия кожухотрубных теплообменников с коаксиальными трубками CROM; давление -300АТМ, температура +600*С.
- Теплообменники кожухотрубные Геоклима затопленного типа (циркуляция хладогента происходит в межтрубном пространстве, а циркуляция воды происходит по трубам).
Особенности
Применение передовых разработок и технологий при создании кожухотрубных теплообменников обеспечивают предельную эффективность теплообмена при одинаковых размерах.
Для изготовления кожухотрубных теплообменников используются легированные и высокопрочные стали. Такие виды сталей используется потому, что данные устройства, как правило, работают в крайне агрессивной среде, которая способна вызывать коррозию.
Теплообменники разделяются также на типы. Производят следующие типы данных устройств:
- c температурным кожуховым компенсатором;
- c неподвижными трубками;
- c U-образными трубками;
- c плавающей головкой;
- возможно также комплексное применение различных конструкционных решений, например, в одной конструкции могут быть использованы плавающая головка и термокомпенсатор.
Кожухотрубные аппараты по функциям классифицируются:
- Теплообменники универсальные;
- Испарители;
- Конденсаторы;
- Холодильники;
По расположению теплообменники бывают:
- Горизонтальные;
- Вертикальные
Отличительные свойства оборудования:
Основным, и наиболее весомым достоинством является высокая стойкость данного типа агрегатов к гидроударам. Большинство производимых сегодня видов теплообменников таким качеством не обладают.
Вторым преимуществом является то, что кожухотрубные агрегаты не нуждаются в чистой среде. Большинство приборов в агрессивных средах работают нестабильно. Например, пластинчатые теплообменники таким свойством не обладают, и способны работать исключительно в чистых средах.
Третьим весомым преимуществом кожухотрубных теплообменников является их высокая эффективность. По уровню эффективности его можно сравнить с пластинчатым теплообменником, который по большинству параметров является наиболее эффективным.
Таким образом, можно с уверенностью говорить о том, что кожухотрубные теплообменники являются одними из самых надежных, долговечных и высокоэффективных агрегатов:
- большая производительность
- компактность
- надежность
- универсальность в использовании.
