Кожухотрубчатый теплообменник: основные моменты
Кожухотрубчатый теплообменник один из самых популярных агрегатов для химической и нефтяной промышленности. Он получил широкое распространение благодаря своим полезным качествам и надежной конструкции.
Конструктивно кожухотрубчатые теплообменники – это пучки труб, закрепляемые на трубных досках и помещенные в кожух. Помимо этого в конструкцию аппаратов входят крышки, камеры и патрубки. Поскольку в каждый теплообменник входит огромное количество отдельных труб, то общая теплопередающая поверхность агрегата может составлять несколько тысяч квадратных метров.
Что касается кожуха, то это по сути дела труба, произведенная из одного (или нескольких, в зависимости от размера) листов стали. В основном кожухи различаются по способу соединения с трубной доской и крышками. Толщина стенки зависит от давления среды, но не бывает менее 4 мм. Для того чтобы соединить кожух с крышками и днищами используются фланцы, приваренные к кромкам. Для того, чтобы правильно подобрать аппарат, применяют расчет теплообменников
По типу конструкции кожухотрубчатые теплообменники бывают жесткими, полужесткими и нежесткими, также агрегаты бывают многоходовые, противоточные, наклонные и т. д., причем все они имеют свои особенности. Например, в одноходовом теплообменнике жесткой конструкции сами трубки и кожух соединены между собой решетками, поэтому тепловые удлинения невозможно компенсировать. Эти аппараты очень просты технически, но применимы только в случаях, если разность температур между трубными пучками и корпусом не выше 50 градусов Цельсия. Вдобавок из-за низкой скорости теплоносителя они имеют невысокий коэффициент теплопередачи.
Если рассмотреть более подробно кожухотрубчатый теплообменник, то межтрубное пространство в нем превышает сечение трубок практически в три раза, и если расход теплоносителей одинаков (это касается и агрегатного состояния), то коэффициент теплоотдачи на поверхности невысок, что снижает в целом общие показатели. Однако если использовать перегородки в межтрубном пространстве, то скорость теплоносителя увеличивается.
В такой разновидности кожухотрубчатого теплообменника, как парожидкостный, жидкость проходит по трубам, а пар уже в межтрубном пространстве, причем различие в температурах стенки кожуха и труб существенно. Очень часто, чтобы компенсировать разницу в тепловых удлинениях в агрегат устанавливают компенсаторы (сильфонные, линзовые и сальниковые). Эти устройства сложны в изготовлении, а если просты, то очень ненадежны.
Гораздо эффективнее использование теплообменников, в которых одна трубная доска может свободно перемещаться с крышкой внутренней трубной системы, а вторая жестко закреплена. Вследствие этих особенностей себестоимость изготовления аппаратов увеличивается, но простота эксплуатации и высокая надежность окупают все расходы.
