Кожухотрубный теплообменник: что это и для он нужен
Кожухотрубный теплообменник представляет собой устройство, которое применяют для температурного обмена между нагреваемым элементом и тепловым носителем. В роли теплового носителя могут быть использованы пары, жидкость и газы. Устройство выполнено из трубок, находящихся внутри кожуха.
При выборе устройства обязательно следует обратить внимание на то, какова мощность устройства, а еще учесть тип установки конструкции. Не стоит забывать и о технических параметрах, которые прописаны в инструкции, а также о материалах изготовления, которые обязательно должны быть устойчивыми к износу и прочными. И конечно, не менее важен метод монтажа устройства.
Кожухотрубный теплообменник: что это и для он нужен
Принцип работы и разновидности устройств
Рекуперативные тепловые обменники кожухотрубного типа предназначены для передачи тепловой энергии – от одного теплоносителя до другого. Устройство постоянно пребывает в движении, но при трубки поделены стенкой. Такой аппарат выполнен из пучка труб из металла, которые подсоединены с двух сторон. Такая конструкция помещается в кожух из стали цилиндрической формы, причем в комплект входят боковые специальные крышки. Чтобы увеличит тепловую отдачу, трубы снабжены особыми ребрами. Тепловой носитель подают под воздействием давления в межтрубное пространство, а второй начинает циркулировать в трубах. Работа устройства заключается в том, что горячая и холодная рабочая среда движутся по разным кожухам, а тепловой обмен происходит в пространстве, которое есть между ними. Рабочая среда в трубах – жидкость, а горячий труб проходит дистанцию между труб, создавая тем самым конденсат. Чтобы тепло не было потеряно, применяют компенсаторы – сильфоны, сальники и линзы.
Такие устройства поделены на подвиды в зависимости от направления передвижения теплового носителя:
- Перекрестноточные.
- Противоточные.
- Прямоточные.
Устройства кожухотрубного типа выпускают в различных вариациях:
- С температурным компенсатором кожухового типа.
- С неподвижными трубками.
- С плавающей головкой.
- С U-образными трубками.
По назначению такие аппараты могут играть роль теплообменников, конденсаторов, испарителей и холодильников. По методу монтажа устройства поделаны на наклонные, вертикальные и горизонтальные. Устройства, оснащенные температурными компенсаторами на поверхности корпуса, работают при невысоком давлении и при очень высоких температурах. Длина кожуха в полной мере компенсируется через сальниковые, линзовые и даже сильфонные компенсаторы. Устройства, обладающие самостоятельной компенсацией пучков труб, состоят из плавающей головки, соединяющей разные по диаметру трубки, а еще не жестко сопряжена с кожухом агрегата. Эта конструкция дает возможность избегать деформирования устройства теплового обменника. Отложения и различные загрязнения труб следует убирать посредством классических методов очистки. Длина, конфигурации и число трубок обуславливают технические параметры тепловых обменников.
Область применения, преимущества и недостатки
Устройство кожухотрубного теплообменника применяют в машиностроительной, химической, нефтеперерабатывающей, газовой и пищевой промышленности. Среди области применения выделим и другие варианты:
- Металлургия.
- Пищевая промышленность.
- Системы вентиляции.
- Машиностроение.
- Коллекторы (солнечные).
- Нагревание бассейнов.
- Химическая промышленность.
Спустя годы такие приборы стали широко использоваться, причем это обусловлено конструкционной надежностью, а еще различными вариантами изготовления моделей. Среди главных модификаций аппаратов выделим такие:
- Кипение по холодной и горячей стороне теплового обменника, конденсация.
- Использование всевозможных материалов, которые устойчивы к коррозионному воздействию, а еще функционируют в разных режимах температур и давлению.
- Применение всевозможных типов интенсификаторов.
- Требования по термическому напряжению в полной мере удовлетворены.
- Диапазон давления стал больше, от вакуума до довольно высоких значений.
Габариты системы могут быть самыми разными – об бытового теплового обменника в санитарный узел до промышленного. Но при этом не требуется чистить рабочую среду, а отдельный трубный участок достают для очищения и ремонтных работ. Теплообменники кожухотрубного типа обладают множеством достоинств:
- Безопасность в применении.
- Низкий уровень затрат энергии.
- Большая площадь теплового обмена.
- Высокая степень эффективности.
- Возможность функционирования при условии сильно загрязненной среды.
- Высокий уровень устойчивости к гидравлическим ударам.
Но есть и определенные недостатки – огромная металлическая емкость, которая выливается в высокую цену теплового обменника. Устройства очень часто ломаются и нуждаются в тщательном ремонте.
Выбор устройств
При выборе устройства крайне важно приобретать изделия лишь высокого качества с высоким уровнем мощности. Также очень важно учесть материал, который будет устойчивым к износу и довольно прочным. Стоит принимать во внимание и размеры конструкций. При выборе аппарата стоит учесть следующие параметры изделий:
- Номинальные расходы тепловых носителей.
- Размеры изделия.
- Допустимый уровень давления (рабочего).
- В какой области функционирует устройство.
- График (температурный).
- Площадь поверхности аппарата.
Технические характеристики тепловых обменников крайне важны для грамотного функционирования устройства. Схема кожухотрубного теплообменника такова, что устройство должно быть долговечным и надежным. О высоком качестве прибора говорят редкие поломки и минимально число средств на техобслуживание. Стоит также учесть вероятность безотказного функционирования при различных режимах и отличающихся эксплуатационных условий. Обязательно стоит обращать внимание на то, насколько устройства эргономичные. Степень мощности прибора и теплогидродинамическое совершенство – крайне важные параметры. С учетом коэффициента полезного действия при выборе устройств стоит принять во внимание температуру на выходе и входе контура. Еще важно обратить внимание на то, насколько используемая для теплообменника среда вязкая.
Материалы изготовления
При выборе материала учтите и температуру поверхности, а также поддерживаемое устройством давление и физико-механические качества тепловых носителей. Обязательно принимайте такие критерии при выборе. При создании деталей и устройств применяют чугун, сталь и цветной металл. К слову, чугун имеет великолепные литейные свойства, а сами по себе большинство чугунных изделий подвергаются коррозионному воздействию. Для вентилей, корпусов и небольших кранов используют ковкий чугун, обладающий высокую ударную вязкость. При выборе материала для укладки стоит обратить внимание на характеристики среды, а еще торцевых поверхностей. Тепловые обменники из стали обладают огромным числом достоинств – материал недорогой и пластичный. Стальные котлы остывают быстро, великолепно переносят перепады температур, а еще на них исключено появление механических повреждений. Недостатком устройств стало появление трещин, а еще подверженность к коррозии. Прибор имеет большие размеры, объем и удельный вес. Такие теплообменники можно легко транспортировать, отлично поддаются ремонту и редко ломаются.
Устройства из чугуна обладают высокой устойчивость к коррозии, но при высокой температуре часто материал начинает растрескиваться. У чугуна высокая стоимость, а еще он достаточно хрупкий. Котлы из чугуна быстро нагреваются и медленно остывают. Конструкция у них секционная, они просты в транспортировке, а еще у них отличная ремонтопригодность. Устройства тоже большие и обладают большим объемом. Теплообменники из меди небольшие по весу и компактные. Устройства способны передавать много тепла, причем намного больше, нежели конструкции из чугуна и стали. Недостатком устройств заключается в том, что они менее надежные, нежели остальные. Тепловые обменники из нержавейки очень дорогие, так как у них высокая коррозионная устойчивость и инертность. Изделия высокопрочные, устойчивые к износу, практичные и пригодны к ремонтным работам.
Установка устройства
Монтаж горизонтального кожухотрубного теплообменника производится на открытой площадке, которая сделана в виде железобетонных столбов с болтами (анкерами). При этом гайки следует не полностью затягивать на болтах. На открытых типах площадок установку производят с использованием домкратов, талей, лебедок и специализированной такелажной оснастки. До установки проверьте устройство на наличие прокладок, комплектацию съемных элементов, а еще их правильность размещения. При покупке проверьте, все ли на месте.
Напольные котлы нуждаются еще и в монтаже насоса, расширительного бака, а еще специальной предохраняющей аппаратуры. Такие приборы транспортабельные. Настенные приборы представлены в виде одноконтурных устройств, которые требуются для отопления, а вот двухконтурные обогреватели применяют для подачи горячей воды и отопления. Кожухотрубные приборы – это агрегаты, по которым циркулирует тепловой носитель, который размещен в кожухе. Скорость движения при этом зависит от числа трубок, расположенных в кожухе. Так, чем выше скорость, тем выше будет показатель тепловой отдачи устройства. При выборе следует ориентироваться на материалы высокой прочности, которые имеют высокую устойчивость к коррозионному воздействию. Постарайтесь выбрать приборы с наилучшей сборкой. Надеемся, что советы помогут вам в будущем.
