При решении инженерных задач в области энергетики, генерации тепла, химической, в том числе и нефтехимической промышленности, часто возникает задача организации теплообмена между двумя средами без их смешивания, которые могут быть как жидкими, так и газообразными.
Для решения этой задачи может использоваться кожухотрубный теплообменник, принцип работы которого и конструкция разработаны уже более 100 лет назад, однако не утратили своей актуальности и на данный момент.
Особенности конструкции и устройство кожухотрубного теплообменника
Конструкция этого изделия достаточно проста, причем как в производстве, так и в эксплуатации, что обеспечило популярность такого решения. К одной из основных особенностей принципа действия кожухотрубного теплообменника относится возможность построения решений, рассчитанных на обеспечении теплообмена в широких пределах мощности от нескольких сотен ватт до нескольких мегаватт, поэтому они применяются и на бытовом уровне, и на уровне типа генерации электроэнергии на теплоэлектростанциях.
Конструктивно изделие состоит из следующих элементов:
- кожуха особой конструкции, в которой есть несколько (минимум 2) патрубков куда подается одна из сред для теплообмена. Пространство внутри кожуха может быть разделено перегородками разной формы для обеспечения требуемого направления движения жидкости, газа и пара, что повышает эффективность теплообменных процессов за счет более длительного контакта двух сред;
- входной распределительной камеры, которая обеспечивает подачу среды в теплообменные трубки и, соответственно, прием этой среды для вывода из теплообменника. Камера оборудована соответствующими патрубками для подключения к магистралям подачи и приема среды из теплообменника;
- теплообменные трубки, которые проходят вдоль кожуха от входной камеры и обратно. Они обеспечивают значительную площадь теплообмена одной среды с другой через материал трубки, а также достаточно длительный контакт пока жидкость или газ в патрубках движется в прямом и обратном направлении;
- разворотная камера, в которой происходит перетекание среды из прямой теплообменной трубки в обратную. Элемент необязательный, поскольку теплообменная трубка может изготавливаться в виде цельной или сборной конструкции с переходным патрубком;
- трубные решетки, представляющие собой основу для крепления теплообменных трубок на требуемом расстоянии друг от друга.
Как правило, конструкция изготавливается с возможностью последующего технического обслуживания, чистки и ремонта, поскольку обычно работа в среде с высокой температурой связана с образованием твердого осадка, который ухудшает теплообмен и уменьшает диаметр теплообменных трубок.
В зависимости от особенностей конструкции выделяют такие виды кожухотрубных теплообменников:
- с жесткими решетками, температурным компенсатором или плавающей головкой, которые компенсируют тепловое расширение элементов конструкции;
- прямыми или u-образными трубками теплообменником;
- однопоточным, противопоточным или комбинированным вариантом движения сред, между которыми происходит теплообмен.
Несмотря на достаточно старый принцип действия, такие теплообменники имеют ряд преимуществ, которые обеспечивают их широкое применение в инженерных системах. К таким преимуществам можно отнести:
- простоту конструкции и обслуживания;
- высокую эффективность теплообмена;
- значительное различие между параметрами в средах, между которыми производится теплообмен;
- возможность работать в сложных условиях;
- допускают переходные процессы, как правило конденсация пара при охлаждении.
К основным недостаткам изделия относится значительная стоимость и достаточно большая занимаемая площадь.
Наш завод «ВолНА» Изготавливает и проектирует различные системы для нефтедобывающей и нефтехимической промышленности, в том числе и с использованием теплообменников такого типа. Поэтому вы всегда можете обратиться к нашим специалистам за помощью в проектировании и выборе таких изделий.