В авангарде лазерных технологий

Теплообменные приборы


Теплообменные приборы

Теплообменный аппарат, или теплообменник — это устройство, в котором происходит передача теплоты от одной среды к другой. Среды, участвующие в теплообмене, называются теплоносителями. В качестве теплоносителей могут использоваться пары различных веществ, газы, жидкости и жидкие металлы.

Для осуществления процесса теплопередачи в различных условиях было разработано множество видов теплообменных аппаратов, среди них выделяют:

  1. Смесовые теплообменники (теплообмен происходит путем смешивания рабочих сред, не используются в нефтехимии).
  2. Поверхностные теплообменники (теплообмен между разными средами осуществляется через стенку специального герметичного контура, в котором они циркулируют).

Кожухотрубные теплообменники наиболее распространенные. Чаще всего они применяются в химической, нефтяной, газовой промышленности и транспорте в качестве нагревателей, конденсаторов, охладителей, для различных жидких и газообразных сред. А это около 80 % от общей доли выпуска всех теплообменных аппаратов для нефтехимической и смежных отраслей промышленности в РФ.

Кожухотрубные аппараты универсальны, просты в изготовлении и надежны в эксплуатации. Представляют собой пучок трубок, помещенных в цилиндрический кожух (корпус) таким образом, что внутренность корпуса является межтрубным пространством. Кожух аппарата сваривается в виде цилиндра из одного или нескольких обычно стальных листов. Толщина стенки кожуха определяется максимальным давлением рабочей среды в межтрубном пространстве и диаметром аппарата. Днища камер могут быть сферическими сварными, эллиптическими штампованными и реже — плоскими.

Достоинства кожухотрубных теплообменников:

  • высокие рабочие давления и температуры (стойкость к гидроударам);
  • не требуются прокладки-уплотнители.

Недостатки кожухотрубных теплообменников:

  • риски засорения;
  • трудоемкий процесс прочистки;
  • большие габариты и вес.

Пластинчатые теплообменники пришли на смену классическим кожухотрубным. Пластинчатые теплообменники имеют такую же производительность, что и кожухотрубные, но требуют до 10 раз меньшей площади для монтажа и обслуживания.

Теплообменник состоит из соединения крепежных болтов, концевых камер, рамы и рабочей пластины. Последние элементы разделены специальными резиновыми прокладками, которые изготавливаются из специальной стали. Резиновая прокладка устанавливается без использования клеевых смесей, это позволяет плотно прилегать отдельным частям друг к другу. Конструкция пластинчатого теплообменника зависит от модификации устройства и может содержать различное количество пластин с закрепленными на них прокладками, герметизирующими каналы с протекающим по ним теплоносителем.

Принцип работы пластинчатого теплообменника заключается в следующем. Пространство между пластинами заполняется попеременно нагреваемой средой и теплоносителем. Очередность регулируют прокладки. В одной секции они открывают путь теплоносителю, а в другой — нагреваемой среде.

Кожухопластинчатые теплообменники (КПТ) — это теплообменное оборудование, которое идеально сочетает в себе безопасность кожухотрубных и эффективность пластинчатых теплообменных аппаратов.

Достоинства кожухопластинчатых теплообменников:

  • компактность конструкции;
  • низкая подверженность риску засорения.

Недостатки кожухопластинчатых теплообменников:

  • не предусмотрены для работы под высокими давлениями и температурами;
  • нужны уплотнительные прокладки.

Тепловая нагрузка – это отданное оборудованием количество тепла. Тепловая мощность кожухопластинчатого теплообменника, как с нагреваемой, так и с греющей стороны, будет зависеть от параметров теплоносителя таких как: производительность, расход, теплофизические свойства и т.д. Определить коэффициент теплоотдачи так же можно с помощью режима течения теплообменных сред, для этого нужно учитывать скорость потока в каналах теплообменника. Вот почему при разработке профилей каналов в пакете пластин находятся самые оптимальные соотношения скоростей потоков. Это позволяет обеспечить максимальную теплоотдачу к поверхности пластины при минимальных потерях давления.

Преимущества кожухопластинчатых теплообменников

  1. Высокие коэффициенты теплопередачи.
  2. Низкие массогабаритные показатели при большой площади теплообменной поверхности.
  3. Отсутствие уплотнений.
  4. Широкий спектр рабочих температур между сторонами от –150 до +800 °C.
  5. Максимально допустимое рабочее давление до 20 МПа.
  6. Разборный (обслуживаемый) корпус, цельносварной пакет теплопередающих пластин.
  7. Высокая стойкость к гидроударам.
  8. Возможность изготовления из коррозионностойких сталей, титана, SMO и Hastelloy.
  9. Различные профили проточных каналов, в том числе с большим проходным сечением для теплообменных сред с возможными механическими примесями или для вязких сред.
  10. Высокая компоновочная способность за счет относительно малых габаритных размеров.
  11. Возможность реализации в одном корпусе многопоточности теплообменных сред (несколько контуров).
  12. Не трудоемкая очистка наружной поверхности теплообменника с применением моющих аппаратов высокого давления.
  13. Высокая эксплуатационная эффективность и надежность с малыми затратами.
  14. Гарантированный срок службы не менее 40 лет.

Для того, чтобы минимизировать потери давления при течении жидкости, для кожухопластинчатых теплообменных аппаратов изготовлены специальные пластины с глубиной и шириной профиля канала 8,8 мм. Гидравлическое сопротивление потока жидкости у кожухопластинчатых аппаратов с внешней стороны пакета пластин значительно ниже чем, например, у разборных пластинчатых теплообменников, поскольку кожухопластинчатый теплообменник является аппаратом объемного типа и скорость потока в кожухе относительно мала.

Сердцевиной кожухопластинчатого теплообменника (КПТ) является полностью сварной пакет пластин, помещённый во внешний кожух. Это значительно повышает надежность аппарата при работе с давлением теплообменных сред до 200 бар (рабочее давление), как с внутренней, так и с внешней стороны пакета пластин. Кожуховый корпус может быть изготовлен в двух вариантах. В разборном виде с выдвижным пакетом пластин, который закреплен на передней крышке. А также в полностью сварном виде, при помощи лабиринтного уплотнения без использования уплотняющих прокладок.

Пакет пластин, выполненный на сварке, представляет собой подвижную конструкцию в виде гармошки (как сильфонный компенсатор). Это позволяет выдерживать избыточные напряжения при гидравлических ударах без разрушения. Это доказано заводскими испытаниями, которые проводились при скачкообразном изменении избыточного давления воды внутри пакета пластин от 0 до 60 бар.

Конструкция теплообменника должна удовлетворять всем требованиям по качеству воды, которые указаны у производителей в сопроводительной документации. Поэтому при использовании воды из поверхностных источников, которая далее проходит процесс нагрева (или охлаждения) в теплообменнике, необходимо соблюдать все меры по предварительной механической очистке воды.

Эксплуатационные издержки, в этом случае, могут быть связаны только с необходимостью периодически осуществлять очистку теплообменных поверхностей. Кожухопластинчатые теплообменники доступны для очистки любыми способами (аппараты высокого давления, очистка паром, использование химических реагентов и т.п.).

Контактная информация отдела продаж

Телефон: +7 905 737-72-58
E-mail: market@polyus.info

Почтовый адрес
РФ, 117342, г. Москва,
ул. Введенского, д. 3, корп. 1
Телефон и факс
Телефон:
+7 495 333-91-44
Факс:
+7 495 333-00-03
Интернет
E-mail:
bereg@niipolyus.ru
Skype:
niipolyus