 |
Теплообменное оборудование - аппараты (или теплообменники) предназначены для осуществления передачи тепла от одной среды к другой среде. Они получили огромное распространение во многих отраслях промышленности.
Существует множество типов теплообменников. Они разделяются на поверхностные (рекуперативные и регенеративные) и смесительные. Теплообменники поверхностного типа в свою очередь делятся на кожухотрубные «труба в трубе», пластинчатые, кожухопластинчатые, витые, погружные, оросительные, спиральные.
В рекуперативных теплообмен между горячим и холодным теплоносителем осуществляется через разделительную стенку и имеют самое широкое применение в судовой технике в качестве водоводяных и водомасляных охладителей, бойлеров, подогревателей топлива и пр.
В регенеративных теплообменных оборудованиях передача происходит с помощью промежуточных теплоносителей, которые нагреваются от горячего теплоносителя, а затем отдают теплоту холодному теплоносителю и применяются на производствах материалов и в газотурбинных двигателях.
Типы теплообменного оборудования
Кожухотрубные теплообменники
В кожухотрубных теплообменниках основными элементами являются: корпус, пучки труб малого диаметра, трубные решетки, патрубки, крышки, элементы компенсации напряжений. Тепло передается через стенки трубок от среды к среде, одна из которых циркулирует внутри трубок, а другая омывает их снаружи. Для повышения коэффициента теплоотдачи в кожухотрубных теплообменниках направление движения наружной среды несколько раз меняют с помощью перегородок; такой теплообменник носит название многоходового. Внутри трубок скорость движения среды и (коэффициент теплоотдачи) может быть увеличена с помощью специальных приспособлений, меняющих направление потока. В зависимости от области применения, эти теплообменники бывают горизонтальными, вертикальными или наклонными. Кожухотрубные теплообменники применяют для теплообмена и термохимических процессов между различными жидкостями, парами и газами – как без изменения и с изменением их агрегатного состояния, в качестве конденсаторов, подогревателей и испарителей.
Кожухотрубные теплообменники применяются в:
- Теплоэнергетике;
- Нефтяной промышленности;
- Газовой промышленности;
- Химической промышленности;
- Пищевой промышленности.
Преимущества кожухотрубных теплообменников
- Самый широкий диапазон применения по рабочим параметрам;
- Самые низкие требования к чистоте воды;
- Более высокая стойкость к гидроударам;
- Относительная простота конструкции.
Недостатки кожухотрубных теплообменников
- Температурные деформации;
- Относительно низкий коэффициент теплопередачи.
Пластинчатые теплообменники
Пластинчатое теплообменное оборудование получили очень широкое распространение, благодаря компактной конструкции, возможности быстрой сборки и модернизации, простой и моментальной очистке от загрязнений.
Основными элементами, входящими в состав разборных пластинчатых теплообменников являются рабочие пластины, разделенные резиновыми прокладками, концевые камеры с патрубками, рама и стяжные болты. Для изготовления пластин используется тонколистовая сталь (0,5-0,6мм), которая для проточной части выполняется с рифленой поверхностью, благодаря чему значительно увеличивается поверхность теплообмена и активность турбулизации потока.
Максимальная температура теплоносителя в пластинчатых разборных теплообменниках составляет около 1500С при давлении 2,5МПа. Благодаря большой поверхности теплообмена (20-30 листов) и малой толщине одного листа достигается большой коэффициент теплопередачи.
Применяются:
- в коммунальной энергетике;
- в теплопунктах отопления;
- в вентиляциях и кондиционирования зданий.
Преимущества
- малые площади, занимаемые теплообменным оборудованием;
- возможность работы при малых температурных напорах (минимальная разница температур между греющей нагреваемой поверхностью);
- медленный рост отложений;
- низкие потери давления (снижение расхода электроэнергии на электрические насосы);
- низкие трудозатраты (сроки) при ремонте и оборудовании.
Недостатки
- сравнительно высокая себестоимость;
- дорогостоящее оборудование для обслуживания и ЗИП;
- квалифицированный обслуживающий персонал.
Пластинчато–ребристые теплообменники
Эти теплообменники, в отличие от кожухотрубных, относятся к числу наиболее компактных аппаратов благодаря развитой поверхности теплообмена в ограниченном объеме. Пластинчато-ребристые теплообменники выпускаются с ребрами различной конфигурации. Наиболее распространены ребристые поверхности теплообменного оборудования образующие треугольные и прямоугольные каналы для протока теплоносителей.
Пластинчато-ребристые теплообменники широко применяют в сушильных установках, отопительных системах, как экономайзеры и аппараты воздушного охлаждения.
Преимущества
- высокая эффективность теплообмена с единицы поверхности;
- более жесткая конструкция.
Недостатки
- более высокая стоимость конструкции;
- незначительна основная поверхность теплообмена;
- требуется металл с высоким коэффициентом теплопроводности.
Кожухопластинчатые теплообменники
Данный вид теплообменников представляет собой сварной пакет пластин, помещенный в цилиндрический корпус. Принцип действия почти такой же, как у пластинчатых теплообменников. Одна среда движется между гофрированными пластинами, а вторая среда в пространстве между пластинами и корпусом.
Давление и температура водяного пара в разборных пластинчатых теплообменниках ограничиваются материалами прокладок до 150-190 С. Материал прокладок теплообменного оборудования накладывает ограничения и на применение рабочих сред, таких как кислоты, щелочи и пр.
Кожухопластинчатые теплообменники нашли широкое применение в:
- нефтяной промышленности;
- химической промышленности;
- теплопунктах отопления;
- вентиляции и кондиционировании;
- холодильной промышленности.
Общие рабочие параметры
- Максимальная мощность до 100 MВт;
- Рабочая температура от - 200 °C до 600 °C;
- Максимально допустимая температура до 900 °C;
- Рабочее давление - 16, 25, 40, 100 бар;
- Максимально допустимое давление до 140 бар.
Преимущества
- Надёжность;
- Компактность;
- Высокий коэффициент теплоотдачи;
- Устойчивость к высоким температурам (9000С) и давлению (140 бар).
Недостатки
Единственным недостатком кожухопластинчатого теплообменника является невозможность разборки теплообменника по стороне пакета пластин, это пространство доступно только для безразборной мойки химическими реагентами.
Витые теплообменники
В этих теплообменниках тепло распространяется не только по трубному, но и по межтрубному пространству. В конструкцию нагревательной поверхности данного типа теплообменников входит ряд концентрических змеевиков, которые заключены в кожух и закреплены головках.
Витые теплообменники широко применяют в аппаратуре высокого давления для процессов разделения газовых смесей методом глубокого охлаждения. Эти теплообменники характеризуются способностью к самокомпенсации.
Преимущества
- восприимчивы к высоким температурам и давлению;
- устойчивы к деформации.
Недостатки
- Низкая теплоотдача.
Спиральные теплообменники
Спиральный теплообменник представляет собой два спиральных канала, навитых из рулонного материала вокруг центральной разделительной перегородки. Одно из назначений спиральных теплообменников — нагревание и охлаждение высоковязких жидкостей. Рабочими средами данного теплового оборудования являются жидкость-жидкость, газ-жидкость, газ-газ, жидкость-пар, газ-пар.
Область применения:
- Нефтегазовая промышленность (тяжелые масла, нефть, фракции бензинов);
- Химическая промышленность (рекуперация тепла, ПВХ, акрил, испарители);
- Металлургическая промышленность, коксовые заводы (промывные масла, бензолы);
- Горнодобывающая промышленность (суспензии, окислы магния);
- Пищевая промышленность (сырой сахарный сок, процессы производства спирта);
- Очистка сточных вод и рекуперация тепла сточных вод.
Преимущества
- компактность размеров;
- небольшое гидравлическое сопротивление;
- высокая интенсивность теплового обмена.
Недостатки
- сложность изготовления;
- сервис и ремонт;
- неприемлемы при высоких давлениях.
Сравнения
При выборе между пластинчатыми и кожухотрубными теплообменниками предпочтительными являются пластинчатые, коэффициент теплопередачи которых более чем в три раза, что больше, чем у традиционных кожухотрубных. Кроме того, коэффициент полезного действия пластинчатых составляет 90-95 %, а занимаемая площадь в 3-4 раза меньше, чем для кожухотрубных теплообменников.
Наша компания занимается поставкой и производством теплообменного оборудования всех выше представленных типов. Если Вы хотите получить информацию об оборудовании или как сделать заказ, можно связаться с нашими менеджерами по телефону +7 (495) 787 99 77 или электронной почте info@gassystems.ru.
