Кожухотрубный теплообменник или кожухотрубчатый?

Кожухотрубный теплообменник – это наиболее распространенный тип рекуперативных теплообменных аппаратов. Современные многочисленные производственные процессы обуславливают изменение температурных параметров всевозможных жидких и газовых рабочих сред. Используя рекуперативный обмен тепловой энергией, можно наиболее эффективно осуществить технологический нагрев или охлаждение практически любого носителя.

Массовое использование на различных производствах обусловлено тем, что теплообменник кожухотрубный имеет отличные технические характеристики:

• Эффективно обеспечивает равномерный тепловой обмен между различными рабочими средами (жидкости и газы, парогазовые и парожидкостные носители);
• Используется для нагрева, охлаждения или для равновесного изменения температуры двух сред;
• В зависимости от технологической цели может изменять агрегатное состояние носителя;
• Может применяться в качестве конденсаторов, подогревателей, испарителей;
• Отличается оптимально невысокой стоимостью;
• Обладает высокой конструктивной прочностью.

Немного истории

Теплообменник кожухотрубчатый – это изначально результат инженерной мысли гениальных конструкторов прошлого века, который использовался как теплообменное оборудование первых тепловых электростанций.

Отличная функциональность, доступная цена кожухотрубчатого теплообменника расчет которого в комплексе с удобными для монтажа формами, габаритными характеристиками и относительно несложной конструкцией обусловили его применение в активно развивающихся на тот момент химико-технологической и нефтедобывающей промышленности. В то же время, низкое качество чистоты носителя, работа в условиях высоких температур и давлений, практический метод проб и ошибок предопределили существенную модернизацию первичной конструкции и теперь кожухотрубный теплообменный аппарат представлен в многочисленных модификациях.
На современных перерабатывающих предприятиях более 40 % всей технологической базы и средств отводится, чтобы купить кожухотрубные теплообменники.

Базовое устройство и принцип действия

Конструкция теплообменника кожухотрубного имеет несложное устройство и состоит из основных элементов:

• Цилиндрического кожуха с внешними патрубками задачи/отвода потока;
• Распределительной камеры с патрубками ввода и отвода потоков;
• Пучка бесшовных труб, зафиксированного решетками;
• Сферического/плоского днища.

Расположение труб может быть вертикальное и горизонтальное, диаметр их варьируется от 12 до 57 мм, а характер геометрической формы. Распределительные камеры изолируют направление потоков, а стальные перегородки кожуха обеспечивают фиксацию и конструктивную жесткость тонких труб, удлиняют путь прохождения горячего теплоносителя, улучшают турбулентность его движения и снижают вероятность отложения механических примесей. Несложное устройство кожухотрубчатого теплообменника позволяет его легко разобрать/собрать и произвести профилактическую очистку межтрубного пучка или пространства.

Если объяснять тривиально, то кожухотрубчатый теплообменный аппарат представляет собой большой цилиндр. Внутри него, как уже указывалось, размещен и надежно закреплен пучок тонких труб одинакового диаметра. В эти трубы подается рабочий поток N1, во внутреннюю полость внешнего цилиндра – рабочий поток N2. Таким образом, обеспечивается контакт двух сред через стенку трубы. В результате теплообмена двух потоков с разной тепловой энергией одна среда снижает параметры своей температуры, вторая, наоборот, повышает.

Такой принцип моделирования и функционирования обеспечивает:

• Надежную конструкцию и её механическую прочность;
• Сокращение расхода энергоресурсов;
• Большую площадь теплообмена при компактных размерах;
• Улучшение технико-экономических показателей;
• Равномерное распределение механических и термических напряжений.

Конструктивные модификации

В зависимости от технологических требований производственного процесса устройство теплообменников кожухотрубчатых может быть самых разнообразных конструкций: жестким, нежестким и полужестким; горизонтальным, вертикальным и наклонным; одноходовым и многоходовым. От характера движения ликвора их классифицируют на прямоточные, перекрестноточные и противоточные.
Несмотря на массовые преимущества у желающих купить теплообменник кожухотрубный, он имеет один недостаток. Все конструктивные элементы выполнены из стали и соответственно их молекулярная природа обуславливает физическое расширение/сужение при значительном нагревании/охлаждении. Чтобы упразднить деформации проектировщики разработали различные модификации.

Современное производство теплообменников кожухотрубчатых сводится к серийному выпуску:

ТК с температурными компенсаторами на корпусе. Эта конструкция нашла широкое применение для агрегатов низкого диаметра, работающих при незначительных давлениях, но с высокими температурами. Изменение длины кожуха под воздействием температур компенсируется профилем линзовых, сальниковых и сильфоновых компенсаторов.

ТК с самостоятельной компенсацией трубных пучков представляют собой систему «плавающей» головки. Плавающая головка, соединяющая трубки разных камер, не сопряжена жестко с кожухом агрегата. И при изменяющихся под воздействием температур длинах трубок, она свободно перемещается внутри кожуха, поэтому её и называют плавающей. Это позволяет избегать деформации устройства теплообменника кожухотрубчатого и обеспечить равномерное распределение напряжений. Превосходное конструктивное решение, но только для технологических установок, при работе которых не происходит загрязнение труб или образовавшиеся отложения можно удалить посредством традиционных простых способов очистки. Отсутствие днища и плавающей головки значительно снижает стоимость кожухотрубчатого теплообменника и вероятность утечек.

Конфигурация, длина и количество трубок обуславливает технические характеристики теплообменников кожухотрубных: скорость движения потока, коэффициент теплопередачи и энергоэффективность. Поэтому иногда производители обеспечивают изготовление и расчет кожухотрубных теплообменников под непосредственные условия технологии.

Инертный и агрессивный химический состав рабочих носителей обуславливает использование разнообразных материалов для их производства. Теплообменник кожухотрубчатый купить выгодно, поскольку сегодня он изготавливается из легированных и высокопрочных стальных сплавов.

Преимущества и недостатки

Разнообразие конструкций, форм, размеров, незначительная цена кожухотрубчатого теплообменника отлично дополняются массой преимуществ по сравнению с другими конструкциями теплообменных аппаратов:

• Простой и эффективный процесс репродуктивного теплообмена;
• Широкий диапазон рабочих параметров давления и температуры;
• Невысокие экономические и энергетические затраты на теплообменный процесс;
• Работа с различными физическими состояниями химических веществ;
• Механическая стойкость к гидравлическим ударам;
• Возможность функционирования с загрязненной средой.

Как уже указывалось выше, теплообменник кожухотрубный имеет основной и единственный недостаток – конструктивный антипод всех его преимуществ. Это устройство, полностью изготовленное из металла. Соответственно масса его все-таки достаточно значительная. В перерабатывающих комплексах общая её доля для кожухотрубчатого теплообменного оборудования может достигать 60 %.

Рекомендации

В отличие от других конструктивных аналогов теплообменного оборудования кожухотрубный теплообменник не отличается капризностью в эксплуатации, но, тем не менее, следует все же учесть простые закономерности.

Чем больше загрязнен рабочий носитель, тем быстрее потребуется профилактическая очистка агрегата. При выполнении очистки следует с особой аккуратностью обходиться с внутренними трубками, так как грубое механическое воздействие может привести к их пробиванию или нарушению геометрической формы. В первом случае придется устранять течь, во втором случае снизиться равнопроцентная проходимость носителя.

Стоимость теплообменников кожухотрубных и конструкция позволяют использовать их также в качестве холодильников, испарителей и конденсаторов. При введении в эксплуатацию последних потребуется квалифицированная регулировка процесса.

Внесение каких-либо конструктивных изменений, выполнение сварочных и слесарных восстановительных работ может вызвать снижение теплопередачи и конвекции. В результате возможно появление излишних термических и физических напряжений. Прежде чем купить кожухотрубчатый теплообменник, расчет которого обязателен, следует учесть незначительный запас теплопередачи.