Кожухотрубный теплообменник технические характеристики

Сейчас мы с вами рассмотрим технические характеристики и принцип работы кожухотрубных теплообенников, а так же расчёт их параметров и особенности выбора при покупке.

Теплообменники обеспечивают процесс обмена теплом между жидкостями, каждая из которых имеет разную температуру. В настоящее время кожухотрубный теплообменник с большим успехом нашел свое применение в различных отраслях промышленности: химической, нефтяной, газовой. При их изготовлении не возникает сложностей, они надежны и имеют возможность развивать большую поверхность теплообмена в одном аппарате.

Получили такое название благодаря наличию кожуха, скрывающего внутренние трубы.

Устройство и принцип действия

Строение: конструкция из пучков труб, закрепленных в трубных досках (решетках) крышек, кожухов и опор.

Принцип, по которому осуществляет свою деятельность кожухотрубчатый теплообменник довольно прост. Он заключается в движении холодного и горячего теплоносителей по разным каналам. Теплообмен происходит именно между стенками этих каналов.

Принцип работы кожухотрубчатого теплообменника

Преимущества и недостатки

Сегодня кожухотрубные теплообменники пользуются спросом у потребителей и не теряют своих позиций на рынке. Это обусловлено немалым количеством достоинств, которыми обладают эти устройства:

  1. Высокая стойкость к гидроударам. Это помогает им легко переносить перепады давления и выдерживать серьезные нагрузки.
  2. Не нуждаются в чистой среде. Это значит, что они могут работать с некачественной жидкостью, не прошедшей предварительной очистки, в отличие от множества других видов теплообменников, которые способны работать исключительно в не загрязненных средах.
  3. Высокая эффективность.
  4. Износостойкость.
  5. Долговечность. При должном уходе кожухотрубчатые агрегаты будут работать на протяжении многих лет.
  6. Безопасность использования.
  7. Ремонтопригодность.
  8. Работа в агрессивной среде.

Учитывая вышеизложенные преимущества, можно утверждать об их надежности, высокой эффективности и долговечности.

Кожухотрубные теплообменники в промышленности

Несмотря на большое количество отмеченных преимуществ кожухотрубных теплообменников, данные устройства имеют и ряд недостатков:

  • габаритность и значительный вес: для их размещения необходимо помещение значительных размеров, что не всегда является возможным;
  • высокая металлоемкость : это является основной причиной их высокой цены.

Виды и типы кожухотрубных теплообменников

Классифицируются кожухотрубные теплообменники в зависимости от того, в каком направлении двигается теплоноситель .

Выделяют следующие виды по этому критерию:

  • прямоточный;
  • противоточный;
  • перекресточный.

Количество трубок, находящихся в сердце кожуха, напрямую влияет на то, с какой скоростью будет двигаться вещество, а скорость оказывает непосредственное влияние на коэффициент теплопередачи .

Учитывая данные характеристики, кожухотрубные теплообменники бывают следующих типов:

  • c температурным кожуховым компенсатором;
  • c неподвижными трубками;
  • c плавающей головкой;
  • c U-образными трубками.

Модель с U-образными трубками состоит из одной трубной решетки, в которую и вварены данные элементы. Это позволяет округленной части трубки беспрепятственно опираться на поворотные щитки в корпусе, при этом они имеют возможность линейно расширяться, что позволяет их использовать в больших диапазонах температур. Для чистки U-трубок требуется вынимать всю секцию с ними и использовать специальные химические средства.

Расчет параметров

Долгое время кожухотрубные теплообменники считались самыми компактными среди существующих. Однако появились пластинчатые теплообменники, которые в три раза компактнее кожухотрубных. К тому же, особенности конструкции подобного теплообменника приводят к возникновению температурных напряжений из-за различия температур между трубами и кожухом. Поэтому при выборе подобного агрегата очень важно сделать его грамотный расчет.

Читайте также:  Как узнать градус угла без транспортира

Формула расчёта площади кожухотрубчатого теплообменника

F — площадь поверхности теплообмена;
tср – средняя разность температур между теплоносителями ;
К – коэффициент теплопередачи;
Q — количество теплоты.

Для проведения теплового расчета кожухотрубного теплообменника необходимы следующие показатели:

  • максимальный расход греющей воды;
  • физические характеристики теплоносителя : вязкость, плотность, теплопроводность, конечная температура, теплоемкость воды при средней температуре.

При осуществлении заказа кожухотрубчатого теплообменника важно знать, какими техническими характеристиками он обладает:

  • давление в трубах и кожухе;
  • диаметр кожуха;
  • исполнение (горизонтальноевертикальное);
  • тип трубных решеток (подвижныенеподвижные);
  • климатическое исполнение.

Самостоятельно сделать грамотный расчет достаточно сложно. Для этого необходимы знания и глубокое понимание всей сути процесса его работы, поэтому лучшим способом станет обращение к специалистам.

Эксплуатация трубчатого теплообменника

Кожухотрубный теплообменник является устройством, которое характеризуется высокой продолжительностью срока службы и хорошими параметрами эксплуатации. Однако, как и любому другому устройству, для качественной и долговременной работы ему необходимо плановое обслуживание. Поскольку в большинстве случаев кожухотрубные теплообменники работают с жидкостью, которая не прошла предварительную очистку, трубки агрегата рано или поздно засоряются и на них образуется осадок и создается препятствие для свободного протекания рабочей жидкости.

Чтобы эффективность работы оборудования не снижалась и не произошла поломка кожухотрубного агрегата, следует систематически проводить его чистку и промывку.

Благодаря этому он сможет осуществлять качественную работу на протяжении длительного времени. По истечению срока действия прибора, рекомендуется осуществить замену его на новый.

Если возникла потребность в ремонте трубчатого теплообменника, то первоначально необходимо произвести диагностику устройства. Это позволит выявить основные проблемы и определит объем предстоящей работы. Самая слабая его часть — это трубки, и, чаще всего, основным поводом ремонта является повреждение трубчатки.

Для диагностики кожухотрубного теплообменника используется метод гидравлических испытаний.

В сложившейся ситуации необходимо произвести замену трубок, а это трудоемкий процесс. Необходимо заглушить вышедшие из строя элементы, в свою очередь это сокращает площадь теплообменной поверхности. Осуществляя ремонтные работы, обязательно нужно учитывать тот факт, что любое, даже малейшее вмешательство, может стать причиной уменьшения теплообмена.

Теперь вы знаете, как устроен кожухотрубный теплообменник, какие есть у него разновидности и особенности.

Эффективность кожухотрубного теплообменника, технические характеристики конкретного агрегата зависят от целого набора параметров. Все эти параметры так или иначе взаимосвязаны и рассчитываются в совокупности.

Взаимные связи

К наиболее важным характеристикам можно отнести интенсивность процесса теплообмена, тепловую мощность теплообменника – количество теплоты, которое он способен передать (забрать) за единицу времени. Она традиционно измеряется в гигакалориях (Гкал) или киловаттах (кВт) в час и, в первую очередь, связана с разницей температур теплоносителей – теплоотдающей и тепловоспринимающей сред – на входе теплообменного аппарата. Чем больше разница, тем больше энергии один теплоноситель теоретически сможет передать другому.

На практике, кроме температуры, определяющее значение имеют и другие физические величины.

Читайте также:  Как сделать дырки на кофте

1. Площадь поверхности теплообмена. В случае с кожухотрубным теплообменником она равна совокупной площади внешней поверхности всех труб трубного пучка. Увеличение площади ведёт к увеличению интенсивности теплоотдачи.

Сделать это можно тремя способами:

  • скомпоновав пучок из максимально возможного количества труб (ведёт к увеличению диаметра кожуха теплообменника);
  • увеличив длину труб и, соответственно общую длину всего агрегата;
  • увеличив площадь поверхности каждой трубы, сделав её «гофрированной», волнообразной.

2. Теплопроводность и теплоёмкость. Поскольку тепловая энергия передаётся от одной среды к другой опосредовано, через промежуточный агент – материал стенок труб – для лучшей теплоотдачи они должны быть изготовлены из сплава, быстро и с минимальными потерями пропускающими тепло (высокая теплопроводность) и не накапливающего, не задерживающего её (низкая теплоёмкость).

Одним из вариантов увеличить теплопроводность и одновременно снизить теплоёмкость является уменьшение толщины стенок труб. Однако, при утончении стенок снижается способность труб выдерживать давление теплопроводящей среды, а от давления в системе зависит ещё один параметр – скорость прохождения теплоносителя.

3. Время и вектор контакта. Они напрямую зависят от скорости и направления прохождения теплоносителей сквозь обменник. Здесь есть нюанс:

  • с одной стороны, скорость должна быть достаточно медленной, чтобы греющая среда успела отдать тепло нагреваемой;
  • с другой стороны, чем выше скорость, тем больше тепловой энергии в общей сложности пройдёт через обменник и, соответственно, увеличится общая тепловая нагрузка.
  • однонаправленное движение теплоносителей («прямоток») менее эффективно, нежели встречное движение («противоток»);
  • перпендикулярное движение («перекрёстный ток») для кожухотрубных теплообменных аппаратов является наиболее эффективным.

Для оптимизации времени и вектора контакта теплоносителей в устройстве кожухотрубного теплообменника применяются различные технические ухищрения:

  • поперечные перегородки в кожухе, чтобы внешний теплоноситель омывал трубы не прямолинейным прямоточным или противоточным, а зигзагообразным перекрёстным движением, обеспечивая нужный вектор контакта;
  • продольные перегородки в распределительных камерах (для двух-, четырёхходовых и т.д. теплообменников), чтобы внутренний теплоноситель проходил вдоль теплообменника дважды (четырежды и т.д.), увеличивая тем самым время контакта.

Дополнительные нюансы

Значительное влияние на характеристики теплового обмена оказывают также физические параметры самих теплоносителей:

  • более плотная и, как следствие – теплоёмкая среда, способна переносить большее количество тепловой энергии;
  • плотные среды обладают также лучшей теплопроводностью;
  • в то же время, большая плотность и вязкость означает большее давление и меньшую скорость прохождения.

Имеет значение и химический состав теплоносителей: в случае содержания в них растворённых солей и прочих примесей, которые могут образовывать отложения на внешних и внутренних поверхностях труб, значительно снижается упомянутая выше теплопроводность стенок труб и, как следствие, общая эффективность теплообменника. Установка грязевых фильтров, контроль состава носителей и своевременная очистка теплообменников помогают поддерживать их оптимальные характеристики.

Состав теплоносителей также обуславливает химическую и/или электрохимическую коррозию материалов труб и кожуха теплообменника; правильный подбор совместимых материалов значительно увеличивает срок его службы. Также для увеличения эксплуатационного периода требуется исключение влияния гидравлических и акустических вибраций, иных негативных факторов.

Кроме перечисленных, нельзя не упомянуть и габаритные, установочные параметры: длину и высоту корпуса, диаметр входных и выходных штуцеров и др.

Читайте также:  Кокосовый воск для свечей

АО «ЦЭЭВТ» осуществляет расчёт характеристик теплообменника под конкретные условия эксплуатации с учётом всех, без исключения, параметров – физических, химических, практических и прочих. Такой индивидуальный подход позволяет производить теплообменные аппараты с оптимальными эксплуатационными свойствами и максимально возможным для оборудования такого класса сроком службы.

Теплообменники «КВАРК» марки ПВК – это энергоэффективные кожухотрубные теплообменники нового поколения, предназначенные для использования на объектах энергетики, жилищно-коммунального хозяйства, других отраслей для подогрева или охлаждения питьевой, технической, химощищенной воды, конденсата, химических реагентов, иных жидкостей с различными физическими характеристиками.

Теплообменник ПВК представляет собой цилиндрический корпус (кожух) с расположенным внутри плотноупакованным пучком нержавеющих трубок различного диаметра (6-14 мм в зависимости от типоразмера теплообменника ПВК).

Теплообменные трубки крепятся к трубным решеткам с помощью аргоно-дуговой сварки.

На кожухе теплообменника расположены один или два расширителя, выполняющих функцию распределительных камер, а также функцию компенсаторов температурных расширений.

В межтрубном пространстве теплообменника установлены сегментные перегородки, с помощью которых происходит многократное поперечно-винтовое обтекание трубного пучка средой, протекающей в межтрубном пространстве, а также предотвращается его провисание и вибрация.
Благодаря распределенному подводу и отводу среды непосредственно в области трубных решеток в теплообменнике отсутствуют застойные зоны, и теплообменная поверхность используется на 100%.

Преимущества теплообменников ПВК

• Высокая тепловая эффективность
• Малые габариты и масса
• Низкое гидравлическое сопротивление
• Повышенная надежность
• Срок службы теплообменника 30 лет, гарантийный срок 5 лет (1)
• Расширенный модельный ряд с диаметрами кожуха от 20 до 425 мм
• Универсальность применения в различных условиях и с различными средами

Краткие технические характеристики компактных теплообменников ПВК

• Рабочая температура: от минус 50 до плюс 500 °С
• Расчетное (условное) давление: 1,0; 1,6; 2,5 МПа (по указанию потребителя)
• Площадь поверхности теплообмена: от 0,05 до 210 м 2 (секционная модификация)
• Рабочие среды: вода, хладагенты, химические реагенты, воздух, дымовой газ, иные среды
• Максимальный расход рабочей среды: до 300 т/ч (для жидких сред)
• Минимальная разница температур греющей и нагреваемой среды: 5 °С
• Климатическое исполнение по ГОСТ 15150: УХЛ3 (NF)
• Условия хранения и транспортировки по ГОСТ 15150: 5(ОЖ4)
• Допустимая сейсмичность по шкале MSK-64: 8 баллов
• Тип присоединения: фланцы, штуцер резьбовой, пищевая арматура, под приварку

Качество теплообменников ПВК подтверждено Сертификатом соответствия Росстандарта и Разрешением на применение Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзора).

Теплообменники ПВК производятся в соответствии с ГОСТ Р 52630-2006 «Сосуды и аппараты стальные сварные», ПБ 03-576-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» и ТУ 3600-003-95210823-2015 «Емкостные, теплообменные аппараты КВАРК».

Теплообменники ПВК изготавливаются по сертифицированной технологии сварочного производства аргонодуговой сваркой в среде защитного газа. Каждый теплообменник проходит испытания на прочность и герметичность при выходном контроле качества.

Основные технические характеристики модельного ряда теплообменников ПВК

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock detector