Кожухотрубный теплообменный аппарат: устройство, назначение и характерности прибора

Кожухотрубный теплообменный аппарат считается вариацией теплотехнических устройств и создает роль теплопередачи от носителя тепла к подогреваемому веществу. В зависимости от определенного случая в роли носителя тепла как правило выступает пар или жидкость. На данное время кожухотрубная модель подогревателя обрела самое большое распространение.

Теплообменный аппарат — очень не простое устройство, применяемое в качестве конденсатора, нагревателя или атомайзера

Области применения

Производство данных устройств настало ещё в начале 20 века. Это было с тем связано, что тепловые станции нуждались в подогревателях с большой поверхностью, функционирующих при большом давлении.

Кожухотрубные подогреватели используются во многих ветвях, среди них:

• нефтегазовая промышленность;
• химические производства;
• пищевая отрасль.

Фактически каждое производство связано с выделением или поглощением тепла, благодаря этому теплообменные устройства являются популярными в разнообразных областях деятельности человека. От их конструкции и параметров зависит эффективность оборудования на фирмах, а еще функционирование домашних кондиционеров и систем обогрева, отопительных приборов охлаждения в автомобилях и т. д.

Необходимо обратить свое внимание! Подогреватели данного типа очень часто применяются для охлаждения рабочих жидкостей и нагрева хладагента для работы насосов для отопления.

Кожухотрубные трубные змеевики широко применяются в качестве конденсаторов, а еще атомайзеров. На данное время вследствие развития промышленных технологий конструкция трубных змеевиков стала намного совершеннее и продолжает модернизироваться.

Плюсы и минусы кожухотрубных трубных змеевиков

С конструктивной точки зрения, трубные змеевики данного типа сходны на первые модели, которые выпускались в начале 20 века. Обновление данных устройств затронула лишь некоторые детали, впрочем, база так и осталась неизменной. Инновационные материалы, которые применяются для кожухотрубных нагревателей, дают возможность сделать лучше их свойства эксплуатации.

Во время изготовления трубных змеевиков применяются новые материалы, в значительной степени улучшающие качества готовых устройств

Кожухотрубные трубные змеевики выделяются рядом достоинств, что дает возможность им по сей день оставаться незаменимыми элементами разных производств:

• резистентность к гидравлическим ударам в системе;
• возможность работы с загрязнёнными средами;
• невысокие критерии отдачи тепла;
• хорошая результативность;
• устойчивость к износу;
• возможность ремонта;
• стойкость к большому давлению;
• резистентность к агрессивным веществам на основе химии;
• эксплуатационная безопасность;
• прочность и долговечность.

Подогреватели данного типа имеют и собственные минусы, среди них:

• достаточно большие габариты;
• большая цена.

Устройство и рабочий принцип

Кожухотрубчатый теплообменный аппарат в себя включает несколько компонентов конструкции. Рассмотрим ключевые из них:

• кожух (корпус);
• распределительная и направляющая камеры;
• система внутреннего типа трубок;
• трубные решётки;
• перегородки и уплотнения.

Эта модель устройства выделяется наличием кожуха, который прячет внутренние трубы, отсюда и наименование — «кожухотрубный»

К корпусу привариваются два отрезка трубы. Один из них в ответе за подвод среды работы, а другой — за вывод. В торцы кожуха приваривают особые фланцы.

Помимо прочего, в состав такого подогревателя входят трубные решётки, между которыми привариваются трубы, оборудованные дистанционными решётками. Подобная конструкция образовывает трубную систему рекуператора и дает возможность обогревательному прибору быть многоходовым.

В днище рекуператора ставятся два отрезка трубы, которые также, как и отрезки трубы корпуса выполняют подводящую и выводящую функцию. Днище рекуператора оборудовано фланцами. Фланцы рекуператора являются ответными фланцам корпуса. Трубная система подобного устройства ставится в корпус. Решётки закрепляются при помощи специализированных уплотнительных компонентов и болтов между фланцами рекуператора и корпуса. Это дает возможность, если понадобится, беспрепятственно сделать ремонт каждого элемента кожухотрубного устройства.

Рабочий принцип подогревателя данного типа состоит в следующем: холодная и горячая среда двигается по двум разным каналам. Сам процесс теплопередачи выполняется между стенками таких каналов.

Виды кожухотрубных трубных змеевиков

Кожухотрубный подогреватель является весьма трудоёмким, с конструктивной точки зрения, аппаратом и имеет несколько вариантов, на которые необходимо обращать свое внимание. Из-за характеристик конструкции (наличия рекуператора), кожухотрубные устройства относят к рекуперативному типу.

Кожухотрубные трубные змеевики относятся к рекуперативному типу похожих устройств

Помимо прочего, в зависимости от направления движения рабочих сред, кожухотрубные подогреватели разделяют на такие варианты:

• прямоточные;
• перекрёстноточные;
• противоточные.

Своё наименование кожухотрубная модель обрела благодаря тому, что трубы, по которой двигается тепловой носитель, размещаются в середине кожуха. Есть зависимость скорости движения среды работы от численности трубок, размещенных в кожухе. Со своей стороны, чем больше скорость, тем больше уровень отдачи тепла устройства.

Рассмотрим ключевые материалы, из которых делают такие обогревательные приборы:

• легированная сталь;
• нержавейка;
• очень прочная сталь.

Трубки подобных устройств выполняются из такого материала:

Применение подобных материалов с тем связано, что трубные змеевики, в основном, используются в тяжёлых условиях и контактируют с агрессивными веществами, которые могут вызывать коррозию.

Трубные змеевики делают из материалов, имеющих большую сопротивляемость коррозии, к примеру, титана или нержавейки

Важно! Простая сталь для кожухотрубного теплообменного аппарата не подойдет, так как имеет невысокую стойкость к коррозийным влияниям.

Кожухотрубные модели делятся также на типы. В наше время есть 4 типа данных устройств:

• подогреватель, оборудованный температурным корпусным компенсатором;
• подогреватель со статичными (неподвижными) трубками;
• устройство с U-образными и W-образными трубками;
• устройство c плавающей головкой.

Кожухотрубные подогреватели могут размещаться в пространстве в горизонтальном положении, вертикально или под определённым углом.

Увеличение коэффициента теплопередачи

Промышленность на месте не стоит — регулярно происходит обновление теплообменных устройств. Улучшение технических специфик происходит благодаря применению следующих способов:

• создание турбулентных потоков;
• выполнение спиралевидных вставок, посредством которых образуется продольное и поперечное обтекание трубок;
• производство профильных и витых труб;
• применение смесей, в которые входят жидкости и газы;
• создание вибрации поверхностей, отвечающих за теплообмен;
• пульсирующая подача среды работы.

Перечисленные выше методы дают возможность сделать больше показатель отдачи тепла. Популярно также применение нескольких методов одновременно. Такая комбинация способна намного увеличить характеристики в эксплуатации кожухотрубного подогревателя в 2–3 раза. Необходимо также подчеркнуть, что некоторые методы не только делают больше критерии отдачи тепла, но и могут исполнять иные хорошие функции. К примеру, турбулентные потоки мешают появлению отложений соли на стенках труб внутри, что дает возможность исключить сужение просвета трубок.

Постоянное усовершенствование конструкции теплообменного аппарата дает возможность повысить отдачу тепла и увеличить характеристики в эксплуатации

Рекомендации по выбору теплообменного аппарата

Программа расчёта кожухотрубного подогревателя нуждается в чёткой формулировке начальных данных. Уверенная работа рекуперативного устройства просит чётко сформулированной схемы. Есть несколько положений, которые следует учитывать при подборе кожухотрубного теплообменного аппарата. Эти положения считаются довольно важными для расчётов.

Обязательно необходимо выделить, что для жидких и газообразных тепловых носителей есть своя скорость движения по трубкам. Как мы уже говорили выше, чем выше скорость, тем, исходя из этого, лучше отдача тепла. Для жидких сред скорость меняется от 0,6 до шести метров/с. Для газообразных сред скорость может быть от 3 до тридцати метров/с. Впрочем от скорости зависит и кол-во которая тратится электрической энергии, благодаря этому в большинстве случаев скорость носителя тепла занижают, чтобы уменьшить расход электроэнергии.

При подборе трубок необходимо обращать свое внимание на материал, из которых они сделаны, а еще на их диаметр. Материал трубок выбирается в зависимости от среды работы, которая будет циркулировать по ним. Нужно усвоить — чем агрессивнее среда, тем надёжнее должен быть материал трубок.

Важно! Если очистка системы будет выполняться с применением кислоты, то тогда лучше подбирать трубки из нержавейки. Нержавеющая сталь выделяется высокими противокорозийными характеристиками, имеет отличную сопротивляемость к агрессивным реагентам и, более того, обладает небольшим коэффициентом теплопроводимости.

Кожухотрубные трубные змеевики являются очень громоздкими аппаратами, благодаря этому во время их выбора необходимо учесть их размеры, чтобы в дальнейшем не появилось трудностей с их транспортировкой и установкой.

Крупногабаритные устройства имеют большой вес, что повышает затраты на перевозку

Также следует предусмотреть то, что после работ связанных с установкой перед рекуператором должно быть много места, чтобы если понадобится провести оперативный ремонт устройства. Места должно быть столько, чтобы можно было извлечь трубную систему из корпуса. Кожухотрубный теплообменный аппарат обязан иметь конструкцию, которая предусматривает легкий доступ не только к важным элементам, но и к другим запчастям. Тем более это касается приборов контроля.

Советы по применению кожухотрубного теплообменного аппарата

Трубные змеевики данного типа хотя и считаются довольно нетребовательными устройствами, но, и они со временем нуждаются в профилактических очистках или ремонте.

Ремонт теплообменного аппарата влечёт за собой некоторые результаты — практически всегда это уменьшение коэффициента отдачи тепла. Самая чувствительная часть кожухотрубного подогревателя — трубки. В основном, непосредственно они становятся основой неполадки. Зная об этой характерности теплообменников, эксперты рекомендуют покупать их с запасом. Помимо прочего, часто появляются проблемы, когда выполняется управление данных устройств по конденсату. Любые изменения притягивают за собой отклонения в площади теплопередачи. Изменения в площади теплопередачи, в основном, являются нелинейными.

Выполнить данное устройство собственными руками очень не просто, а в большинстве случаев — невозможно. Кожухотрубный теплообменный аппарат считается очень сложным оборудованием, для изготовления которого требуется чёткое соблюдение тех. процесса, включающего в себя много этапов.