Промислові кожухотрубні теплообмінники: порівняння, характеристики та сфери застосування

Кожухотрубний теплообмінник в наш час використовується з метою зміни температури робочого середовища, що знаходиться в рідкому або ж в пароподібному вигляді, забезпечуючи при цьому повну безпеку її агрегатного стану. Використання такого обладнання здійснюється в різних технологічних процесах хімічної, нафтохімічної, нафтопереробної і газової промисловості.

Незважаючи на різноманітність технологічних умов, усі ці апарати об'єднує єдина конструктивна схема («труба в корпусі») та спільний принцип теплообміну:

Конструкція: вони складаються із зовнішнього кожуха (циліндричного корпуса), внутрішнього трубного пучка, а також розподільчих камер із патрубками для подачі й відведення робочих середовищ.

Принцип роботи: один теплоносій рухається всередині трубок (у трубному просторі), а інший — у корпусі навколо них (у міжтрубному просторі). Передача тепла відбувається через металеві стінки трубок без прямого змішування середовищ.

Проте реальні технологічні процеси суттєво відрізняються робочими тисками, температурами, ступенем чистоти теплоносіїв та різницею термічного розширення елементів конструкції. Коли метал нагрівається, трубки й корпус подовжуються на різну величину, і відсутність компенсації цього напруження може призвести до деформації або руйнування апарата.

Для вирішення цих завдань застосовують три основні модифікації кожухотрубників:

1. З нерухомими трубними решітками та температурним компенсатором
2. З плаваючою головкою
3. З U-подібними трубами

Розглянемо детально опис, технічні характеристики та порівняльну різницю в застосуванні кожного типу.

Опис конструкції:

В теплообмінниках з нерухомими трубними решітками та температурним компенсатором обидві трубні решітки жорстко приварені до кожуха. Щоб запобігти руйнуванню конструкції через нерівномірне термічне розширення труб і корпусу, на кожусі встановлюється гнучкий компенсатор. Він стискається або розширюється уздовж осі, знімаючи температурні напруження зі зварних швів.

Призначені для теплообміну рідких і газоподібних середовищ при температурі від мінус 20°C до плюс 400°C в технологічних процесах нафтової, хімічної і газової промисловості.
Умовний тиск 1,0 МПа(10 кгс/см²); 1,6 МПа (16 кгс/см²); 2,5 МПа (25 кгс/см²).

 Ключові характеристики:

• Виконання: Горизонтальне або вертикальне; 1-, 2-, 4- або 6-ходові по трубному простору.
• Поверхня теплообміну: Від 1 м² до 924 м² (діаметри кожуха від 159 мм до 1400 мм).
• Стійкість: Стійкі до температурних перепадів за рахунок компенсатора.
• Обслуговування: Трубний пучок є незнімним, тому чищення міжтрубного простору виконується виключно хімічним методом (безмонтажною промивкою).

Опис конструкції:

Теплообмінники з плаваючою головкою застосовуються найчастіше в тому випадку, якщо присутні значні відносні переміщення труб і кожуха, так як в такому обладнанні одна з решіток не з'єднується з кожухом і може повністю вільно переміщатися уздовж осі при виникненні температурних подовжень.

Кожухотрубний теплообмінник може витримувати тиск з боку холодоагенту не більше 1 МПа, а в міжтрубному просторі тиск може досягати вже 2.5 МПа, в чому і полягає їх основна особливість в порівнянні зі стандартними варіантами, що відрізняються меншими показниками максимально допустимого тиску.

Також оригінальність конструкції даного типу кожухотрубного теплообмінного апарату полягає ще і в тому, що трубні стулки, що знаходяться всередині кожуха, нерухомо закріплюються виключно з одного кінця пристрою в той час, як з протилежного боку трубний пучок встановлюється повністю вільно. За рахунок такої оригінальної конструкції повністю виключаються ризики деформації трубних збірок при виникненні різкого перепаду температури того середовища, за рахунок якого і забезпечується теплообмін.

 Ключові характеристики

• Виконання: Горизонтальне та вертикальне; багатоходові по трубному простору.
• Головна особливість: Трубний пучок повністю виймається з кожуха.
• Надійність: Максимальна стійкість до термоударів та критичних тисків.
• Обслуговування: Найпростіша та найефективніша конструкція для механічного очищення як внутрішньої поверхні труб, так і міжтрубного простору.

   Технічні характеристики теплообмінників кожухотрубних з плаваючою головкою

3. Теплообмінники з U-подібними трубами

Опис конструкції:

В теплообмінниках з U-подібними трубами використовується лише одна трубна решітка, в яку обидва кінці кожного теплообмінного елемента завальцьовані або приварені. Труби мають U-подібну форму, що дозволяє їм вільно подовжуватися під дією високих температур незалежно від корпуса.

Призначені для нагрівання та охолодження рідких і газоподібних середовищ в технологічних процесах хімічної, нафтохімічної і газової промисловості.

Температура теплообмінних середовищ від мінус 30°C до плюс 400°C

 Ключові характеристики:

• Виконання: Переважно 2-ходові по трубному простору.
• Конструктивна перевага: Повна відсутність внутрішніх герметизуючих рухомих ущільнень.
• Обслуговування: Трубний пучок виймається для механічного очищення зовні, проте внутрішня поверхня U-подібних вигинів чиститься переважно хімічним способом.

                      Технічні характеристики теплообмінних апаратів з  плаваючою головкою та U- образними трубами         

                                                                                                                                        Порівняльний аналіз: Різниця в застосуванні

            Щоб правильно обрати тип теплообмінника для конкретного технологічного завдання, інженери керуються порівняльною матрицею:

Залежно від хімічної агресивності продуктів та температурного режиму, ТОВ «Спецпроменерго-1» виготовляє кожухотрубні теплообмінники з наступних матеріалів:

• Вуглецеві та низьколеговані сталі (Сталь 20, 09Г2С, 16ГС) — для неагресивних нафтопродуктів, природного газу, перегрітої води та пари.
• Корозійностійкі нержавіючі сталі (12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 08Х21Н6М2Т) — для роботи з кислотами, лугами, агресивними газами та в харчовій промисловості.
• Титанові сплави (ВТ1-0, Т) — для надскладних середовищ (морська вода, сполуки хлору, активна хімія).

 Чому замовляють у ТОВ «Спецпроменерго-1»

Всі теплообмінні апарати виготовляються на власному високотехнологічному виробництві із суворим дотриманням контролю якості:

1. Сертифіковане виробництво: Відповідність міжнародним системам ISO 9001 та ISO 14001.
2. Власна нормативна база: Виготовлення за офіційними ТУ, затвердженими ДП «Полтавастандартметрологія».
3. 100% випробування: Кожен апарат піддається обов'язковим гідравлічним випробуванням на міцність і герметичність під розрахунковим  та випробувальним тиском.
4. Індивідуальний розрахунок: Професійний підбір площі теплообміну, матеріалів та матеріального виконання за ТЗ замовника.

 Потрібна допомога у виборі типу апарата?

Надішліть параметри вашого технологічного процесу фахівцям ТОВ «Спецпроменерго-1». Ми виконаємо теплогідравлічний розрахунок і підберемо оптимальну конфігурацію з урахуванням вимог до експлуатації.