Теплообменник трубчатый

Конструкция и принцип работы

Теплообменники такого типа состоят из корпуса, его еще называют кожух, и труб, расположенных внутри этого корпуса. Трубы иногда называют змеевиком, однако такое название будет правильным только для оборудования с цельной неразрывной трубой внутри, уложенной по спирали или гармошкой. Чаще трубы прямые, они обычно направлены вдоль длины корпуса, закреплены в трубных досках и не соединены между собой — подача среды внутрь трубы производится через распределительные камеры под давлением (его нагнетает внешний насос).

Трубчатые теплообменники могут быть вертикальными и горизонтальными — конфигурация и пространственная ориентация выбирается с учетом требований технологического процесса и доступного пространства. Диаметр и длина корпуса, а, следовательно, и площадь теплообмена, также неодинаковы: ООО «ПКБ «ИТО» производит оборудование с диаметром кожуха от 80 до 4000 мм из стали, нержавейки, титана и сплавов, площадь теплообмена которого может достигать от 0,1 до 3000 м².

Скорость теплообмена зависит от площади оборудования, начальной температуры сред, давления. При выборе теплообменника необходимо учитывать такие параметры как производительности линии, в которую встраивается оборудование, санитарные требования и тип среды (нейтральная, агрессивная).

Принцип работы трубчатого теплообменника

Среды внутри оборудования напрямую не контактируют. Например, нагреваемая среда подается внутрь трубок, а теплоноситель заполняет межтрубное пространство. Контакт происходит только через стенки труб: они нагреваются теплоносителем и отдают тепло движущейся внутри них среде. За счет малого диаметра трубок объем нагреваемой среды невелик, что позволяет быстро повышать температуру вещества любого типа (жидкие, вязкие, полутекучие, газообразные).

Изоляция рабочих сред полностью исключает их контакт, что особенно важно при работе с агрессивными веществами и в пищевой промышленности. Герметичность соединений достигается за счет развальцовки или приваривания труб к трубным доскам. А чтобы оборудование служило долго, для его изготовления выбирают подходящие марки стали, латунь, медь или даже титан для работы с химически активными средами.

Виды трубчатых теплообменников

Деление на виды производится по конструкции оборудования, особенностям изготовления корпуса, расположению и конфигурации труб. Выделяют:

• Кожухотрубные — самый популярный тип, в этом оборудовании трубы размещены внутри цилиндрического кожуха и зафиксированы в трубных решетках сваркой, зажимным или болтовым соединением. Отличаются простой конструкцией, удобны в обслуживании, основный выбор для промышленных предприятий за счет рационального сочетания рентабельности и надежности.
• Спирально-трубные — здесь трубы уложены по спирали. Это один из наиболее компактных видов оборудования с высоким КПД.
• Змеевиковые — теплоноситель движется по изогнутой трубке-змеевику. Удобны для высоких температур и давления, используются в ограниченных пространствах.

ООО «ПКБ «ИТО» предлагает следующие виды оборудования:

• Одноходовые, многоходовые, вертикальные и горизонтальные модели для интеграции в производственные процессы с высокими требованиями к производительности и режимам эксплуатации.
• Компенсаторы для работы с большими перепадами температур без риска коррозии компонентов и нарушения поточности производства.
• С гладкими, диафрагмированными трубами, а также трубами с накаткой, турбулизирующими вставками для повышения КПД оборудования за счет усиления турбулентности потока.
• С геликоидным (спиралевидным) профилем, расположением труб по квадратной/треугольной сетке для улучшения теплоотдачи и снижения энергозатрат на производство.

Преимущества и недостатки трубчатых теплообменников

Востребованность трубчатых теплообменников обусловлена такими преимуществами, как:

• Высокий КПД — большая площадь теплообмена и активная циркуляция повышают показатели нагрева.
• Долговечность — стойкие к коррозии материалы продлевают ресурс оборудования.
• Универсальность — для любых производств, ЖКХ и бытового применения.
• Минимальный риск протечек — раздельная циркуляция теплоносителя и нагреваемой среды при высокой герметичности соединений.
• Удобное обслуживание — простая конструкция облегчает модернизацию и чистку.
• Стойкость к нагрузкам — для очень высоких и сверхнизких температур и высокого давления.

Надежность и безопасность эксплуатации трубчатых теплообменников подтверждается точным расчетом при проектировании и обязательными испытаниями готового оборудования. Контроль качества комплектующих повышает их эффективность даже в условиях агрессивных химических, температурных или гидравлических нагрузок. Аппараты легко модифицируются — можно варьировать число труб, материал, диаметр, а также компоновку кожуха.

К минусам трубчатых теплообменников относят:

• большой размер при большой площади теплообмена — это может быть критично в стесненных производственных условиях;
• необходимость прочистки при работе с вязкими средами — если оборудование не обслуживается, его производительность снижается;
• при изготовлении из коррозионностойких материалов стоимость повышается — это увеличивает производственные издержки, но является неизбежностью.

Длительный срок службы, ремонтопригодность и простота эксплуатации сглаживают эти минусы.

Сфера применения

Трубчатые теплообменники используют практически во всех отраслях промышленности и коммунального хозяйства:

• в системах отопления они отвечают за поддержание температуры в контуре и снижение энергопотребления;
• в энергетике применяются в системах рекуперации, охлаждения, конденсации пара и нагрева рабочих жидкостей турбин;
• в пищевой и фармацевтической промышленности нужны для пастеризации, стерилизации, молочных и винных продуктов, охлаждения масла и других сложных по составу растворов;
• на металлургических, нефтехимических и газоперерабатывающих предприятиях помогают регулировать температуру агрессивных или легковоспламеняющихся веществ.

Обслуживание и ремонт

Несмотря на эффект самоочистки благодаря высокой скорости потока, вязкие, агрессивные среды и жидкость с большим содержанием солей могут приводить к снижению пропускной способности труб. Для поддержания производительности в оборудовании предусмотрен легкий доступ к трубным пучкам для прочистки механическим или химическим методом. Для этого на оборудовании есть люки или съемные крышки.

Трубчатые теплообменники ООО «ПКБ «ИТО» исправно работают без снижения рабочих параметров, обеспечивая потребителям стабильность, экономическую эффективность и безопасность. Их конструктивная гибкость и широкий диапазон применения обеспечивают устойчивый спрос в промышленности и коммунальной сфере.