Кавитационно-роторные тепловые установки
Производство вихревых теплогенераторов
Модульные котельные
Котлы наружного размещения
Тепловые пункты
Блочные тепловые пункты
Дымовые трубы
Самонесущие дымовые трубы
Мачтовые дымовые трубы (фермовые)
Дымовые трубы настенного крепления
Пластинчатые теплообменники
Теплообменники кожухотрубные
Кожухо-пластинчатые теплообменники
Спиральные теплообменники
Теплообменники с гладкими поверхностями
Сварные теплообменники
Теплообменники пластинчатые разборные
Теплообменники серии ВРН
Теплообменники серии ВРН-Функе
Теплообменники Альфа Лаваль (Alfa laval)
Пластинчатые паяные теплообменники
Типоразмеры
Паяные пластинчатые теплообменники
Усиленные паяные пластинчатые теплообменники
Пищевые теплообменники
Пластины и уплотнения для теплообменников
Пластины и уплотнения Альфа Лаваль (Alfa laval)
Пластины и уплотнения Данфосс (Danfoss)
Пластины и уплотнения РоСВЕП
Пластины и уплотнения Ридан (Ridan)
Пластины и уплотнения Сондекс (Sondex)
Пластины и уплотнения Трантер (Tranter)
Пластины и уплотнения ТехноИнж
Пластины и уплотнения Функе (FUNKE)
Пластины и уплотнения Этра
Регулирующие клапаны
Запорная арматура
Клапаны
Клапаны обратные
Клапаны балансировочные
Клапаны продувки
Клапаны предохранительные
Клапаны запорные
Клапаны редукционные
Краны шаровые
Затворы дисковые поворотные
Фильтры сетчатые
Компенсаторы антивибрационные
Воздухоотводчики
Конденсатоотводчики
Регуляторы температуры
Мембранные баки и системы поддержания давления
Контрольно-измерительные приборы
Охладитель проб сетевой воды
Грязевики абонентские фланцевые
Перепускные клапаны
Приводы
Редукторы
Редукторы специальные
Мотор-редукторы


rte_vrn
Закрыть
Ваше имя
Контактный телефон
Удобное время звонка

Кожухотрубный (кожухотрубчатый) теплообменник. Устройство и принцип работы

Кожухотрубные теплообменники относятся к наиболее распространенным аппаратам. Их применяют для теплообмена и термохимических процессов между различными жидкостями, парами и газами – как без изменения, так и с изменением их агрегатного состояния.

Кожухотрубные теплообменники появились в начале ХХ века в связи с потребностями тепловых станций в теплообменниках с большой поверхностью, таких, как конденсаторы и подогреватели воды, работающие при относительно высоком давлении. 

Кожухотрубные теплообменники применяются в качестве конденсаторов, подогревателей и испарителей. В настоящее время их конструкция в результате специальных разработок с учетом опыта эксплуатации стала намного более совершенной. В те же годы началось широкое промышленное применение кожухотрубных теплообменников в нефтяной промышленности. Для эксплуатации в тяжелых условиях потребовались нагреватели и охладители массы, испарители и конденсаторы для различных фракций сырой нефти и сопутствующих органических жидкостей. Теплообменникам часто приходилось работать с загрязненными жидкостями при высоких температурах и давлениях, и поэтому их необходимо было конструировать так, чтобы обеспечить легкость ремонта и очистки.

С годами кожухотрубные теплообменники стали наиболее широко применяемым типом аппаратов. Это обусловлено прежде всего надежностью конструкции, большим набором вариантов исполнения для различных условий эксплуатации, в частности:

  • однофазные потоки, кипение и конденсация по горячей и холодной сторонам теплообменника с вертикальным или горизонтальным исполнением
  • диапазон давления от вакуума до высоких значений
  • в широких пределах изменяющиеся перепады давления по обеим сторонам вследствие большого разнообразия вариантов
  • удовлетворение требований по термическим напряжениям без существенного повышения стоимости аппарата
  • размеры от малых до предельно больших (5000 м2)
  • возможность применения различных материалов в соответствии с требованиями к стоимости, коррозии, температурному режиму и давлению
  • использование развитых поверхностей теплообмена как внутри труб, так и снаружи, различных интенсификаторов и т.д.
  • возможность извлечения пучка труб для очистки и ремонта

Однако такое широкое разнообразие условий применения кожухотрубных теплообменников и их конструкций никоим образом не должно исключать поиск других, альтернативных решений, таких, как применение пластинчатых, спиральных или компактных теплообменников в тех случаях, когда их характеристики оказываются приемлемыми и их применение может привести к экономически более выгодным решениям.

Кожухотрубные теплообменники состоят из пучков труб, укрепленных в трубных досках, кожухов, крышек, камер, патрубков и опор. Трубное и межтрубное пространства в этих аппаратах разобщены, причем каждое из них может быть разделено перегородками на несколько ходов.

Теплопередающая поверхность аппаратов может составлять от нескольких сотен квадратных сантиметров до нескольких тысяч квадратных метров. Так, конденсатор паровой турбины мощностью 150 Мвт состоят из 17 тысяч труб с общей поверхностью теплообмена около 9000 м2.

Кожух (корпус) кожухотрубчатого теплообменника представляет собой трубу, сваренную из одного или нескольких стальных листов. Кожухи различаются главным образом способом соединения с трубной доской и крышками. Толщина стенки кожуха определяется давлением рабочей среды и диаметром кожуха, но принимается не менее 4 мм. К цилиндрическим кромкам кожуха приваривают фланцы для соединения с крышками или днищами. На наружной поверхности кожуха прикрепляют опоры аппарата.

Трубчатка кожухотрубчатых теплообменников выполняется из прямых или изогнутых (U-образных или W-образных) труб диаметром от 12 до 57 мм. Предпочтительны стальные бесшовные трубы.

В кожухотрубчатых теплообменниках проходное сечение межтрубного пространства в 2-3 раза больше проходного сечения внутри труб. Поэтому при равных расходах теплоносителей с одинаковым фазовым состоянием коэффициенты теплоотдачи на поверхности межтрубного пространства невысоки, что снижает общий коэффициент теплопередачи в аппарате. Устройство перегородок в межтрубном пространстве кожухотрубчатого теплообменника способствует увеличению скорости теплоносителя и повышению эффективности теплообмена.

Трубные доски (решетки) служат для закрепления в них пучка труб при помощи развальцовки, разбортовки, заварки, запайки или сальниковых креплений. Трубные доски приваривают к кожуху, зажимают болтами между фланцами кожуха и крышки или соединяют болтами только с фланцем свободной камеры. материалом досок служит обычно листовая сталь толщиной не менее 20 мм.

Кожухотрубчатые теплообменники могут быть жесткой, нежесткой и полужесткой  конструкции, одноходовые и многоходовые, прямоточные, противоточные и поперечноточные, горизонтальные, наклонные и вертикальные.

В одноходовом теплообменнике с прямыми трубками жесткой конструкции кожух и трубки связаны трубными решетками и поэтому нет возможности компенсации тепловых удлинений. Такие аппараты просты по устройству, но могут применяться только при сравнительно небольших разностях температур между корпусом и пучком труб (до 50оС). Они имеют низкие коэффициенты теплопередачи вследствие незначительной скорости теплоносителя в межтрубном пространстве.

В кожухотрубчатых теплообменниках проходное сечение межтрубного пространства в 2-3 раза больше проходного сечения трубок. Поэтому при одинаковых расходах теплоносителей, имеющих одинаковое агрегатное состояние, коэффициенты теплоотдачи на поверхности межтрубного пространства невысокие, что снижает коэффициент теплопередачи в аппарате. Устройство перегородок в межтрубном пространстве способствует увеличению скорости теплоносителя и повышению коэффициента теплопередачи

В парожидкостных теплообменниках пар проходит обычно в межтрубном пространстве, а жидкость – по трубам. Разность температур стенки корпуса и труб обычно значительна. Для компенсации разности тепловых удлинений между кожухом и трубами устанавливают линзовые, сальниковые или сильфонные компенсаторы.

Для устранения напряжений в металле, обусловленных тепловыми удлинениями, изготавливают также однокамерные теплообменники с гнутыми U- и W-образными трубами. Они целесообразны при высоких давлениях теплоносителей, так как изготовление водяных камер и крепление труб в трубных досках в аппаратах высокого давления – операции сложные и дорогие. Однако аппараты с гнутыми трубами не могут получить широкого распространения из-за трудности изготовления труб с разными радиусами гиба, сложности замены труб и неудобства чистки гнутых труб.

Компенсационные устройства сложны в изготовлении (мембранные, сильфонные, с гнутыми трубами) или недостаточно надежны в эксплуатации (линзовые, сальниковые). Более совершенна конструкция теплообменника с жестким креплением одной трубной доски и свободным перемещением второй доски вместе с внутренней крышкой трубной системы. Некоторое удорожание аппарата из-за увеличения диаметра корпуса и изготовления дополнительного днища оправдывается простотой и надежностью в эксплуатации. Эти аппараты получили название теплообменников «с плавающей головкой». Теплообменники с поперечным током отличаются повышенным коэффициентом теплоотдачи на наружной поверхности вследствие того, что теплоноситель движется поперек пучка труб. При перекрестном токе снижается разность температур между теплоносителями, однако при достаточном числе трубных секций различие в сравнении с противотоком невелико. В некоторых конструкциях таких теплообменников при протекании газа в межтрубном пространстве и жидкости в трубах для повышения коэффициента теплоотдачи применяют трубы с поперечными ребрами.

НАПИСАТЬ ОТЗЫВ


Защитный код
Обновить

Яндекс.Метрика