Кожухотрубный теплообменник чертеж: Сборочные чертежи и схемы производимых теплообменников

Кожухотрубный теплообменник чертеж

Пожалуй, одним из наиболее используемых аппаратов при теплообменных и термохимических процессах является кожухотрубный теплообменник. С годами все больше и больше такие аппараты приобретают популярность, это связано с надежностью и прочностью их конструкции. Само устройство служит для подогрева или охлаждения среды, находящейся в жидком или газовом агрегатном состоянии, а используют, в основном, в разных отраслях промышленности.

Если посмотреть чертеж кожухотрубного теплообменника, можем увидеть, что аппарат состоит из пучков труб, которые уложены в трубных досках. При этом трубное и межтрубное пространство разделено, возможно даже перегородками в несколько ходов. Именно благодаря этим перегородкам увеличивается теплоотдача. Поверхность аппарата может быть от нескольких квадратных сантиметров до более весомых величин в несколько десятков квадратных метров.

Примерно так выглядит схема кожухотрубного теплообменника.

Обычно, межтрубное пространство занимает большее количество места в 2-3 раза, нежели сами трубы. Поэтому теплоотдача зависит напрямую от лимита данного пространства. В итоге, мы получаем, что теплообменник состоит из корпуса, камер с трубными досками, трубного пучка, патрубков с теплоотводами теплоносителей, которые разделены между собой пластинами.

Что же собой представляет так называемый кожух телообменника? Мы его видим в виде трубы из стальных листов, естественно толщина листов может быть изменена в зависимости от предполагаемой цели использования аппарата, в основном, это 4 мм. А вот снаружи к кожуху непосредственно крепятся опоры.

Если заглянуть более глубоко, посмотрев при этом на кожухотрубный теплообменник на чертеже можем увидеть, что аппарат может иметь несколько модификаций. Например, различают конструкции жесткой, полужесткой и нежесткой конструкции.

От чего же зависит стоимость данного аппарата? Наиболее дорогостоящими считаются аппараты с так называемой «плавающей головкой». Это подразумевает установку дополнительной крышки на основную трубу, или же изготовлением дополнительного днища на трубе. Такая дополнительная защита является вполне оправданной и может продлить срок эксплуатации теплообменника.

Принцип работы и типы кожухотрубных теплообменников

Кожухотрубные теплообменники – это аппараты, предназначенные для передачи тепла между двумя автономными потоками – горячим и холодным. Процесс теплообмена заключается в движении жидкостей в разных полостях,причем преимущественно выбирается противоточная схема движения жидкости. Во время движения жидкости горячая среда предает тепло холодной  через стенки теплообменных труб.

Чтобы купить кожухотрубный теплообменник или узнать цены на кожухотрубный бойлер, звоните по телефону: +7 (800) 555-81-91 или заполните заявку на сайте.

Наши специалисты готовы предоставить полную информацию о технических характеристиках оборудования, а также оказать консультационную поддержку при выборе теплообменника, учитывая требования заказчика, а также условия эксплуатации.

Стоимость кожухотрубного теплообменника

Узнать цену

 

Кожухотрубные теплообменники появились в начале ХХ века и получили свое название из-за тонких теплообменных труб,находящихся в середине основного кожуха,причем их количество влияет на поверхность теплообмена,и,как следствие, эффективность аппарата. Их разработка была связана с потребностью в аппаратах с высоким показателем производительности и способностью работать при высоком давлении. Изначально применялись на тепловых станциях, затем – как компоненты испарителей и нагревателей в нефтепромышленности. Зачастую аппараты работали с загрязненными средами,что способствовало конструировать их так,чтобы обеспечить легкость ремонта и очистки.   

С годами кожухотрубные теплообменники стали наиболее широко применяемым типом аппаратов. Это обусловлено прежде всего надежностью конструкции, большим набором вариантов исполнения для различных условий эксплуатации, в частности:

• однофазные потоки, кипение и конденсация по горячей и холодной сторонам теплообменника с вертикальным или горизонтальным исполнением

• диапазон давления от вакуума до высоких значений

• в широких пределах изменяющиеся перепады давления по обеим сторонам вследствие большого разнообразия вариантов

• удовлетворение требований по термическим напряжениям без существенного повышения стоимости аппарата

• размеры от малых до предельно больших (5000 м2)

• возможность применения различных материалов в соответствии с требованиями к стоимости, коррозии, температурному режиму и давлению

• использование развитых поверхностей теплообмена как внутри труб, так и снаружи, различных интенсификаторов и т.д.

• возможность извлечения пучка труб для очистки и ремонта

Сегодня это самые распространенные агрегаты с промышленным и бытовым назначением.

Устройство кожухотрубного теплообменника

Кожухотрубный теплообменник состоит из:

• распределительной камеры,с патрубками входа и выхода среды;

• кожух(корпус) теплообменника с патрубками входа и выхода среды;

• теплообменные трубки;

• трубные решетки;

• задняя(разворотная) камера

 

Конструкция кожухотрубчатого теплообменника:

Теплообменник дополнительно оснащается опорами, позволяющими расположить его горизонтально, и монтажными креплениями.

Принцип действия

Принцип работы кожухотрубчатого теплообменника простой. Агрегат разделяет носители, внутри устройства не происходит смешивание продуктов. Тепло передается по трубкам, которые находятся между теплоносителями. Один из них помещен внутри труб, другой подается в межтрубный участок под давлением. Энергоносители могут различаться по своему агрегатному состоянию – газообразному, парообразному или жидкостному.

Чтобы купить кожухотрубный теплообменник или узнать цены на кожухотрубный бойлер, звоните по телефону: +7 (800) 555-81-91 или заполните заявку на сайте.

Наши специалисты готовы предоставить полную информацию о технических характеристиках оборудования, а также оказать консультационную поддержку при выборе теплообменника, учитывая требования заказчика, а также условия эксплуатации.

Стоимость кожухотрубного теплообменника

Узнать цену

Виды и типы кожухотрубных теплообменников

Диаметр теплообменников может быть в пределах 159-3000 мм, длиной-от 0,1 до десятков метров. Максимальный уровень давления – 160 кг/см2. Существуют следующие типы установок:

1. Со встроенными трубчатыми решетками. Конструктивно предусмотрена жесткая сцепка всех составляющих частей. Эти аппараты используются преимущественно в нефте- и химической промышленности. На их долю приходится три четверти рыночного предложения. Для данного вида характерны приваренные к внутренней стороне корпуса решетки труб и прочно скрепленные с ними трубки. Такая фиксация не дает составляющим компонентам сдвигаться внутри корпуса.
2. С температурным компенсатором. Кожухотрубный теплообменник путем продольного сжатия или с помощью особых упругих вставок в расширителях  возмещает удлинение от тепла. Устройство является полужестким.
3.   С плавающей головкой. Таким термином называется подвижная решетка, перемещаемая по системе совместно с крышкой. Агрегат стоит дороже, но он усовершенствован и надежен.
4. С изогнутой формой (U-образной). В конструкции два конца приварены к одной решетке с поворотом на 180 градусов и радиусом от 4 диаметров трубы, благодаря чему кожухотрубные теплообменники имеют свободно удлиняющиеся трубы.
5. С комбинированным наполнением. Оборудованы компенсатором и встроенной плавающей головкой.

Исходя из направления передвижения, агрегаты делятся на виды:

1. Одноточные.

2. Противоточные.

3. Перекресточные.

Аппараты бывают одноходовые и многоходовые. В первом варианте наполнитель перемещается по короткой траектории, пример – водонагреватель ВВП, применяемый в отопительных системах. Он подходит для зон, где не принципиальна величина теплообмена (разница температур окружающей среды и теплоносителя минимальна). Второй вид оснащен поперечными или продольными перегородками, обеспечивающими перенаправление потоков носителя. Многоходовые устройства используются в местах, где важна высокая скорость теплообмена.

Эксплуатационные характеристики

К достоинствам трубчатоготеплообменника можно отнести отличный показатель эксплуатационного срока. Для долгой и стабильной службы устройства требуется своевременно проводить техобслуживание. Как правило, трубы агрегата заполняют нефильтрованной жидкостью, что приводит к их закупорке и нарушает работу всей системы. Трубки требуется прочищать, а остальные элементы – промывать.

Если необходим ремонт, обязательным этапом идет диагностика. В процессе выявляются ключевые проблемы. Наиболее уязвимая часть агрегата – трубы, они чаще всего подвержены повреждениям.  

Преимущества :

• повышенная стойкость к гидроударам, что выгодно отличает устройства от аналогов;

• способность функционировать в условиях, далеких от идеальных, с использованием сильно загрязненных веществ;

• простота эксплуатации, механическая чистка и техническое обслуживание не представляют трудностей для персонала;

• хорошая ремонтопригодность.

Последнее качество особенно ценно, если сравнивать кожухотрубчатый аппарат с пластинчатым. Пластинчатые установки имеют в конструкции сложные прокладки и чаще подвержены засорению ввиду небольшого поперечного сечения проточных каналов. После каждой чистки аппарата уплотнения меняют, что выходит довольно дорого. Форма прокладок кожухотрубных теплообменников более простая, это облегчает замену. По количеству их нужно меньше.

Кроме того, пластинчатые варианты не пригодны к применению в зонах с жесткой водой или там, где не исключены механические частицы. Кожухотрубные изделия не настолько требовательны, они могут работать даже с морской водой и агрессивными жидкостями.

Недостатки :

• низкий, по аналогии с пластинчатыми, коэффициент полезного действия. На этот показатель влияет меньшая площадь теплопередающей поверхности;

• большие габариты. Из-за этого цена аппарата выше, равно как и расходы на его эксплуатацию;

• теплоотдача сильно зависима от скорости движения жидкости.

Несмотря на перечисленные недостатки, кожухотрубные теплообменники прочно заняли свое место на рынке. Они все так же популярны и пользуются повышенным спросом.

Область применения

Основные потребители кожухотрубных теплообменников с бытовой точки зрения – жилищно-коммунальные хозяйства. Они применяют агрегаты в составе инженерных сетей. Широко используют изделия теплосети для поставки в жилые дома горячей воды. Если есть возможность, имеет смысл сделать индивидуальный тепловой пункт, он значительно эффективнее, чем централизованная магистраль.

Кожухотрубные устройства нашли применение в нефтедобывающей отрасли, химической и газовой промышленности,в сфере теплоэнергетики. Не обошли их своим вниманием пивное и пищевое производство. Но больше всего востребованы теплообменники в как конденсаторы, утилизаторы тепла отработанных газов и подогреватели.

ООО «НЗТО» выпускает изделия, которые характеризуются малой чувствительностью к перепадам температур и давления, не имеют ограничений по рабочим средам. Мы изготавливаем продукцию заданных размеров, горизонтальной или вертикальной ориентации, разных диапазонов рабочего давления и материалов.

Перейти в фотогалерею

Чтобы купить кожухотрубный теплообменник или узнать цены на кожухотрубный бойлер, звоните по телефону: +7 (800) 555-81-91 или заполните заявку на сайте.

Наши специалисты готовы предоставить полную информацию о технических характеристиках оборудования, а также оказать консультационную поддержку при выборе теплообменника, учитывая требования заказчика, а также условия эксплуатации.

Стоимость кожухотрубного теплообменника

Узнать цену

Горизонтальный кожухотрубный теплообменник ТКА | Эталон ТКС

Теплообменные кожухотрубчатые аппараты серии ТКА применяются на установках нефтеперерабатывающих, нефтегазовых, химических предприятий для передачи теплоты (теплообмена) к нагреваемой среде от теплоносителя.

По конструктивным особенностям являются кожухотрубными теплообменниками с неподвижными трубными решетками с температурным компенсатором на кожухе и без компенсатора.

Для того чтобы узнать стоимость, заказать или купить теплообменник кожухотрубчатый (кожухотрубный) воспользуйтесь кнопкой «Хочу узнать цену». Если Вы хотите обсудить вопрос расчета, проектирования, поставки, пуско-наладки  теплообменного аппарата ТКА под Ваши нужды воспользуйтесь формой «Задай вопрос специалисту», позвоните нам или напишите на e-mail. Мы поставляем наше промышленное теплообменное оборудование по всей России.

Устройство и принцип работы кожухотрубчатого теплообменника

Данные аппараты (рис.1) состоят из пучков труб, которые укреплены в трубных решетках, кожуха, крышек, камер, опор и патрубков.
Трубное и межтрубное пространства установки разъединены, кроме того они могут быть разделены на несколько ходов дополнительными перегородками.
Кожух теплообменного аппарата(4) фактически является стальной сварной трубой большого диаметра. Различие кожухов в основном заключается в способе крепления с трубной решеткой (3) и крышками.
При расчете толщины стенки кожуха теплообменника (не менее 4 мм) руководствуются рабочим давлением рабочей среды и диаметром.
Для крепления крышек или днища к кромкам привариваются фланцы, опоры (7 и 8) крепятся к наружной поверхности.
Трубки теплообмена (5) изготавливаются из прямых стальных бесшовных труб внутренним диаметром от 20 до 57 мм.
Для того, чтобы повысить эффективность теплообмена, необходимо увеличить скорость движения теплоносителя, что решается установкой перегородок (6) в межтрубном пространстве.
Пучок труб крепится к трубным решеткам сваркой и развальцовкой. К кожуху трубные решетки привариваются зажимаются болтами между фланцами или соединяются болтами только с фланцем свободной камеры.

Принцип работы теплообменника заключается в движении двух потоков различных сред, разделенными стенками трубок, между которыми происходит теплообмен в виду разности их температур.

Перед поставкой необходимо провести расчет кожухотрубного теплообменника, так как коэффициент теплопередачи зависит от устройства аппарата: наличия и количества перегородок в межтрубном пространстве, кроме того при высокой разности температур между теплоносителем и нагреваемой средой часто возникает необходимость предусмотреть установку сальниковых, сифоновых или линзовых компенсаторов. Все эти меры могут повысить эффективность кожухотрубного теплообменного устройств без внесения значительных изменений в его конструкцию.

Основные характеристики и код заказа кожухотрубного теплообменника

Поверхность теплообмена – 1,3 – 713,1 м2.
Гарантийный срок эксплуатации ― один год со дня ввода в эксплуатацию.
Температурный диапазон -40 ― +350 °С.
Срок службы – не менее 12 лет. Средняя наработка на отказ ― не менее 90 000 ч.
Производство: Россия (Казань), подходит по программе импортозамещения.

Код заказа содержит: ТКА – сокращенное наименование; 500 – внутренний диаметр кожуха, мм; Г – горизонтальный; 1,2 – условное давление в трубах, МПа; 1,4 – условное давление в кожухе, МПа; 50– наружный диаметр теплообменных труб, мм; 5,5 – длина труб, м; 1 – одноходовой; с температурным компенсатором.

Комплект поставки теплообменного аппарата ТКА

В полную поставку входят:
— теплообменный аппарат;
— обоснование безопасности по ГОСТ Р 54122;
— паспорт, руководство по эксплуатации, отвечающие требованиям ТР ТС 032/2013, ГОСТ 2.601, ГОСТ 2.610;
— комплект эксплуатационных документов по ГОСТ 2.601, ГОСТ 2.610;
— комплект ЗИП;
— упаковочный лист.

Вариант поставки может быть изменен по согласованию с Заказчиком.

Применение кожухотрубных теплообменников | Сервисный центр

Задача теплообменника – обеспечение теплообмена между рабочими жидкостями, имеющими разную температуру. Кожухотрубные теплообменники в нашей стране наиболее популярны и с успехом применяются в различных отраслях промышленности.

В отличие от прочих теплообменных агрегатов кожухотрубные модели представляют собой рекуператоры, то есть, аппараты, в которых хладоноситель движутся каждый по своим трубам, не смешиваясь.

Конструктивно такой агрегат представляет собой конструкцию «2 в 1» — кожух из нержавеющей или углеродистой стали в виде трубы с вмонтированной внутрь трубчаткой – пучком труб, через которые пропускается рабочая жидкость.

Трубное и межтрубное пространство разобщено — в каждом из них создается своя среда. 

Сферы применения кожухотрубных теплообменников

Преимущественная область применения кожухотрубных теплообменников – это охлаждение рабочих жидкостей в чиллерах и нагрев хладагента для работы тепловых насосов. Наибольшей популярностью кожухотрубные модели пользовались в советский период. 

Доказав свою надежность, долговечность и стабильность, они с не меньшим успехом используются сегодня в газовой промышленности, на нефтеперерабатывающих и химических предприятиях, а также в молочном и пивном производстве в составе чиллеров. 

Ремонт и обслуживание кожухотрубных теплообменников

Восстановление теплообменных агрегатов производится с учетом особенностей конкретной конструкции. Ремонт кожухотрубного теплообменника начинается с диагностики, по результатам которой определяется объем работ. В большинстве случаев поводом для ремонта является повреждение трубчатки.

Замена отдельных трубок – задача очень трудоемкая. Решают ее посредством заглушки вышедших из строя элементов, что приводит к сокращению площади теплообменной поверхности.

Сменный блок трубок кожухотрубного теплообменника отличное решение

При использовании кожухотрубных теплообменников компании Ангара – Dalgakiran со сменной трубчаткой задача по восстановлению рабочих функций решается очень просто — путем замены блока с трубками на новый. Это позволяет избежать сокращения площади теплообменной поверхности и полноценно эксплуатировать агрегат на полную мощность.

Преимущества конструкции кожухотрубных теплообменников

Конструкция кожухотрубного теплообменника принципиально не менялась с момента своего первого появления. Модернизировались отдельные элементы, применялись более современные материалы, менялось количество и размер внутренних трубок, но конструкция труба в трубе осталась неизменной.

Тем не менее, кожухотрубный теплообменник до сих пор остается незаменимым во многих отраслях и связано это с целым рядом присущих ему преимуществ.

• Высокая стойкость к гидроударам.
• Нетребовательность к чистоте рабочей среды.
• Не большой коэффициент теплопередачи.
• Оптимальная эффективность.
• Долговечность и износостойкость.
• Ремонтопригодность.
• Стабильная работа в агрессивной среде, при повышенном давлении и высоких температурах.
• Безопасность эксплуатации.
• Надежность конструкции и безотказность.

Сегодня на рынке представлено немало отечественных и зарубежных марок кожухотрубных теплообменников, разработанных с учетом требований современной промышленности и нормативов безопасности

Назад в раздел

Типы кожухотрубных (кожухотрубчатых) теплообменников

Базовое устройство и классификация теплообменников

Принципиальная схема кожухотрубного теплообменника не зависит от его типа: два теплоносителя подаются через входные фланцы и проходят сквозь теплообменник, не смешиваясь: один – сквозь трубный пучок, другой – внутри корпуса, омывая при этом трубы с первым теплоносителем. В процессе происходит передача тепловой энергии от одного теплоносителя другому сквозь стенки труб трубного пучка. Существует технологический нюанс: нагрев или охлаждение теплоносителя вызывает температурную деформацию, расширение или сжатие, элементов теплообменника – труб, трубной решётки, корпуса.

Если разница температур невелика, то и деформация незначительна. При существенной разнице возникает механическое напряжение в местах соединения элементов с различной температурой, что может привести к повреждению этих соединений или самих элементов. Для смягчения этого эффекта применяются некоторые модификации базового устройства кожухотрубного теплообменника.

Принятая техническая классификация подразумевает использование буквенных обозначений «Н», «К», «П», «У» и «ПК» для различных типов кожухотрубчатых теплообменников:

• тип «Н» – с неподвижно закреплёнными трубными решётками;
• тип «П» – с «плавающей» головкой;
• тип «К» – с температурными компенсаторами на кожухе;
• тип «ПК» – с «плавающей» головкой плюс компенсаторы на ней;
• тип «У» – с трубами, напоминающими формой латинскую букву «U»

Модификации конструкции обуславливают не только температурные технические характеристики агрегата, но и нюансы обслуживания при эксплуатации кожухотрубного теплообменника.

1. Тип «Н».

В агрегате данного типа трубные решётки в количестве 2-х шт. с закреплёнными в них противоположными концами труб фиксируются в корпусе теплообменника неподвижно. Трубы имеют прямую форму; отверстия труб выходят в противостоящие друг другу распределительные камеры, закреплённые на корпусе фланцевым соединением. Подача и вывод теплоносителей осуществляются через штуцеры на кожухе и распределительных камерах (в случае многоходовых теплообменников – на передней камере).

К достоинствам данной конструкции можно причислить прежде всего её простоту и, как следствие, отсутствие дополнительных этапов при производстве, влияющих на общую стоимость агрегата. Малое количество деталей придаёт агрегату дополнительную надёжность и упрощает техническое обслуживание. В качестве дополнительного преимущества можно упомянуть возможность механической очистки внутренней поверхности труб, для осуществления которой достаточно снять распределительные камеры с кожуха.

Ввиду отсутствия элементов, компенсирующих температурные деформации материала труб и кожуха, теплообменники типа «Н» рассчитаны на использование в условиях, когда с разница температур теплоносителей не превышает 50 градусов Цельсия. Однако, для большинства производственных и хозяйственных нужд такой диапазон достаточен; недорогие и надёжные, кожухотрубные теплообменники типа «Н» являются наиболее распространёнными и используются в качестве водо-водяных подогревателей, охладителей воды и масла, испарителей, конденсаторов и др.

2. Тип «П».

В отличие от типа «Н», в теплообменниках типа «П» (с плавающей головкой) одна из трубных решёток не закрепляется на кожухе, и может в определённых пределах двигаться вдоль него. Таким образом, появляется некоторая свобода для удлинения или сжатия труб под влиянием нагрева или охлаждения. Для обеспечения герметичности системы прохождения теплоносителя, подвижная решётка снабжается собственной крышкой, образующей вместе с решёткой «плавающую» головку (распределительную камеру), давшую название данному типу теплообменников. roksa.ch.

Поскольку распределительная камера пусть незначительно, но смещается относительно корпуса, размещение выпускного штуцера на ней не представляется возможным; в случае необходимости именно такого подключения можно выбрать конструкцию типа «ПК» (плавающая головка с компенсатором, см. п. 4).

Теплообменники с плавающей головкой рассчитаны на эксплуатацию при разнице в температурах рабочих сред в 100 и более градусов Цельсия, благодаря чему могут использоваться для специфического круга задач.

3. Тип «К».

При нагреве или охлаждении температурные деформации характерны не только для внутренних элементов теплообменника, но и для его кожуха. Для их нивелирования на агрегатах типа «К» предусмотрены компенсаторы различных видов – линзовые, сильфонные и др. Они представляют собой ∩-, П- или С-образные полые кольцевые выступы, охватывающие кожух обменника и пружинно расширяющиеся или сжимающиеся при изменении температуры кожуха.

Использование компенсаторов на кожухе значительно увеличивает температурный диапазон теплообменников «К» в сравнении с агрегатами типа «Н». Но, поскольку компенсаторы выполняются, как правило, методом вваривания сложных фигурных кольцевых элементов в разрез корпуса, увеличивается и себестоимость таких теплообменников; наличие сварных швов усложняет процесс производства и тестирования агрегата.

4. Тип «ПК».

Компенсаторы могут устанавливаться не только на кожух обменника, но и на плавающую головку; точнее – на её выводной штуцер (см. абз. 2 п. 2). Принцип действия таких компенсаторов принципиально аналогичен компенсаторам типа «К» с той разницей, что

• демпфируют они сжатие/расширение не кожуха, а трубного пучка;
• диаметральный размер компенсаторов и толщина их стенок меньше;
• устанавливаются они обычно последовательностью в несколько штук.

Достоинством данного типа агрегатов является их полужёсткая конструкция с возможностью осевого подключения систем подачи/вывода теплоносителя. Недостатком – усложнённость и увеличенная стоимость конструкции. При этом, меньшая толщина стенок компенсаторов и наличие сварных швов не оказывает решающего влияния на эксплуатационные характеристики агрегатов типа «ПК», так как учитывается при первоначальном расчёте теплообменника.

5. Тип «У».

В теплообменниках данного типа, в отличие от всех перечисленных выше видов, используются не прямые, а U-образные трубы, которые за счёт своей формы компенсируют температурное расширение материала. Трубная решётка одна; распределительная камера также одна, разделённая на две части – вводную и выпускную.

Достоинством такой конструкции является её относительная простота, сравнимая с простотой агрегатов типа «Н». Недостатками являются затруднённость механической очистки внутренней поверхности труб и то, что замена единственной трубы в случае её повреждения, как правило, требует полного демонтажа всех остальных труб пучка, что экономически не оправдано. Кроме того, форма труб усложняет их плотное взаимное размещение, что сказывается на характеристиках теплоотдачи. Тем не менее, теплообменники типа «У», как и агрегаты типа «ПК», находят применение для выполнения определённых задач.

Следует отметить, что при равных соотношениях площадей и одинаковом материале труб трубного пучка, все типы теплообменников будут обладать фактически равнозначными показателями теплообмена. Подбор кожухотрубного теплообменника (для новой линии или взамен выработавшего свой ресурс агрегата) в данном случае должен осуществляться по другим параметрам – температурной разнице сред, принципу подключения к системе подачи/отвода теплоносителей и предельному расчётному давлению в системе. Предпочтительными в данном случае являются современные теплообменники, рассчитанные и произведенные на специальном оборудовании, по индивидуальному заказу, с учётом абсолютно всех технологических нюансов.

Теплообменное оборудование | HAD > Кожухотрубные теплообменники SECESPOL серии HAD | ООО «Куранты»

В ответ на потребности рынка получать компактные, быстрые в монтаже и экономические решения, конструкторы фирмы SECESPOL создали теплообменник HAD. Это полностью оборудованный, готовый для установки комплект, состоящий из теплообменника, подпоры и изоляции. Как результат передовых конструкторских разработок, HAD обладает всеми преимуществами кожухотрубных теплообменников, дополнительно оснащенным новыми решениями, такими как размещение соединений в горизонтальной позиции, а также фибричное оснащение в изоляцию и подпору. Новые качества теплообменника HAD облегчают его монтаж в горизонтальной системе, а также сокращают и делают более упорядоченным весь процесс. Дополнительно, HAD является идеальным решением с экономической точки зрения, гарантируя выгодное соотношение цены и предлагаемого качества.

 

Приложения

• HAD каталог.pdf (617KB)

 

Галерея

В ответ на рыночный спрос на компактные и экономическиерешения, простые в установке, дизайнеры компании SECESPOL создали теплообменник HAD. Это полностью снабженный, готовый к установке комплект, состоящий из теплообменника, подпоры и изоляции. В результате продвинутых проектных работ, HAD получил все преимущества кожухотрубных теплообменников, добавочно дополненные новыми решениями такими, как расположение присоединений в горизонтальном положении, а также снабжение в изоляцию и подпору. Новые особенности теплообменника HAD облегчают его монтаж к горизонтальной установке, а также сокращают и облегчают весь процесс. Кроме того, HAD является идеальным решением с экономической точки зрения, обеспечивая выгодное соотношение цены к предложенному решению.

 

Применение

• вентиляционные установки
• установки кондиционирования воздуха
• теплообмен в промышленных процессах
• системы охлаждения
• системы отопления
• тепловые узлы

 

Конструкция

Кожухотрубные теплообменники HAD это проточное, противоточное оборудование. Они имеют неразборную сварную конструкцию из аустенитной нержавеющей стали. Поверхность теплообмена составляет змеевик из противоположно скрученных слоев труб диаметром в Ø8мм или Ø10мм. Существует возможность изготовления змеевика из гофрированных труб (K), в которых происходит повышение турбулентности потока, что интенсифицирует процесс теплопередачи. Теплообменник обладает фланцевыми присоединениями в горизонтальном положении.

 

Технический чертеж

 

Стандартное расположение присоединений:

K1 / K4 – вход / выход греющей среды

K3 / K2 – вход / выход обогреваемой среды

 

Технические параметры

Вид	Поверхность теплообмена	Диаметр трубки	Масса	Объем стороны кожуха	Объем стороны трубок	Размеры [мм] для версии F					Размеры присоединений
						A	B	C	D	Dz
	м2	мм	кг	л	л
HAD S0	2,3	8	40	6,2	3,3	401	938	1168	300	140	DN40
HAD S1	3,1	8	48	9,8	4,5	403	1020	1250	320	159	DN40
HAD 2.11.08.68	0,6	8	25	1,2	1,2	349	856	1092	240	80	DN40
HAD 2.11	1,2	8	35	2,6	2,3	349	1534	1770	240	80	DN40
HAD 3.18.08.75	1,2	8	33	2,5	2,6	384	947	1212	260	102	DN50
HAD 3.18	2	8	45	5	4	384	1540	1805	260	102	DN50
HAD 5.38.08.71	2,3	8	46	6,8	4	450	942	1247	300	140	DN65
HAD 5.38	4	8	63	11,2	6,6	450	1544	1849	300	140	DN65
HAD 6.50.08.72	3,1	8	55	9,9	4,6	497	960	1320	320	159	DN80
HAD 6.50	5,3	8	75	13,6	11,2	497	1545	1905	320	159	DN80
HAD 6.50.10	5,1	10	80	10,6	14,2	497	1545	1905	320	159	DN80
HAD 9.88.08.65	4,9	8	76	20,8	6,6	604	957	1377	380	219	DN100
HAD 9.88.08.85	6,2	8	89	25	8,2	604	1157	1577	380	219	DN100
HAD 9.88	10,7	8	115	29	16	604	1552	1972	380	219	DN100
HAD 9.88.10	8,3	10	117	30	16	604	1552	1972	380	219	DN100
HAD 12.114.08.50	6,3	8	93	29	8	670	836	1274	430	273	DN125
HAD 12.114.08.60	6,5	8	98	34	9	670	936	1374	430	273	DN125
HAD 12.114.08.75	8,8	8	114	38,5	10	670	1086	1524	430	273	DN125
HAD 12.114	18,4	8	178	54,2	20,1	670	1736	2174	430	273	DN125
HAD 12.114.10	14,9	10	183	55	19,3	670	1736	2174	430	273	DN125

 

Рабочие параметры

	Трубки		Кожух
	темп.	давление	темп.	давление
F	203°C	1,6 МПа	203°C	1,6 МПа
M	250°C	2,5 МПа	203°C	1,6 МПа
B	203°C	3,5 МПа	203°C	1,6 МПа

 

Материалы

• нержавеющая сталь
• фланцы: нержавеющая сталь (SS) или углеродистая сталь (CS)

 

Среды

• вода
• водяной пар
• гликоль

 

Тип изготовления

STA — кожух 304L [18-10 (сталь: 1.4307)]

трубки 321 [18-10 (сталь:1.4541)]

PRO — 316L [17-12-2,5 (сталь: 1.4404)]

 

Теплоизоляция

Изоляция для кожухотрубных теплообменников типа HAD отличается простотой монтажа и демонтажа. Она состоит из двух частей, соединенных с помощью хомутов. Изоляция изготовлена из минеральной ваты покрытой алюминием (AMWI).

Технические параметры:

• максимальная рабочая температура: + 250 °C
• толщина: 80 мм
• теплопроводность: 0,082 Вт/мК при макс. температуре

Теплообменные аппараты кожухотрубчатые ТН и ТК

Условное обозначение аппарата	Исполнение теплообменного аппарата по материалу	Материалы, применяемые для изготовления сборочных единиц теплообменных аппаратов
		кожуха	распределительной камеры	труб	трубной решетки
ТН, ТК	М1	Стали марок 10 и 20 по ГОСТ 8731 (группа В) Ст3сп5 по ГОСТ 14637 Сталь марки 16ГС по ГОСТ 5520	Стали марок 10 и 20 по ГОСТ 8731 (группа В) Ст3сп5 по ГОСТ 14637 Сталь марки 16ГС по ГОСТ 5520	Стали марок 10 и 20 по ГОСТ 8733 (гр В) и ГОСТ 550 (гр А) или трубы электросварные по технической документации, утвержденной в установленном порядке	Сталь марки 20 по ГОСТ 1050 и ГОСТ 8479 (гр IV) Сталь марки 16ГС по ГОСТ 5520 и ГОСТ 8479 (гр IV)
				Латунь ЛАМш 77-2-0,05 по ГОСТ 21646	Сталь марки 16ГС по ГОСТ 5520 ГОСТ 8479 (группа IV с наплавкой латунью марки ЛО-62-1 или Л63 по ГОСТ 15527)
ТН, ТК	М8	Сталь марки 12Х18Н10Т по ГОСТ 9940 Сталь марки 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632 и ГОСТ 7350		Сталь марок 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т по ГОСТ 9941 или трубы электросварные по технической документации, утвержденной в установленном порядке	Сталь марки 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632 ГОСТ 7350 (группа М2б) ГОСТ 25054 (группа IV) и технической документации, утвержденной в установленном порядке
ТН, ТК	М9	Сталь марки 10Х17Н13М2Т по ГОСТ 9940 Сталь марки 10Х17Н13М2Т по ГОСТ 5632 и ГОСТ 7350 (группа М2б)		10Х17Н13М2Т по ГОСТ 9941	Сталь марки 10Х17Н13М2Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 7350 (группа М2б) ГОСТ 25054 (группа IV) и технической документации, утвержденной в установленном порядке
ТН, ТК	М10	Сталь марки 12Х18Н10Т по ГОСТ 9940 Сталь марки 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632 и ГОСТ 7350 (группа М2б)	Стали марок 10 и 20 по ГОСТ 8731 (группа В) Сталь марки ВСт 3сп5 по ГОСТ 380Ст3сп5 по ГОСТ 14637 Сталь марки 16ГСпо ГОСТ 5520	Сталь марки 08Х18Н10Т по ГОСТ 9941 или трубы электросварные по технической документации, утвержденной в установленном порядке	Сталь марки 08Х22Н6Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 7350 (группа М2б) ГОСТ 25054 (группа IV) и технической документации, утвержденной в установленном порядке
	М11	Сталь марки 10Х17Н13М2Т по ГОСТ 9940 Сталь марки 10Х17Н13М2Т по ГОСТ 5632 и ГОСТ 7350 (группа М2б)		Сталь марки 08Х17Н13М2Т по ГОСТ 9941	Сталь марки 10Х17Н13М2Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 7350 (группа Мб) ГОСТ 25054 (группа IV) и технической документации, утвержденной в установленном порядке
ТН, ТК	М12	Ст3сп по ГОСТ 380, ГОСТ 14637 Сталь марки 16ГС по ГОСТ 5520 Трубы — сталь марки 20 по ГОСТ 1050, ГОСТ 8731 (группа В)	Ст3сп, Ст3сп по ГОСТ 380, 14637 Сталь марки 16ГСпо ГОСТ 5520 Трубы — сталь марки 20 по ГОСТ 1050, ГОСТ 8731 (группа В)	Сталь марки 08Х22Н6Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 9941 Сталь марки 112х18Н10Тпо ГОСТ 5632 ГОСТ 9941	Сталь марки 16ГС по ГОСТ 5520, ГОСТ 8479
ТН, ТК	М17	Сталь марки 09Г2С по ГОСТ 5520 Трубы — сталь марок 10Г2 по ГОСТ 8731 группы В и 09Г2С по технической документации, утвержденной в установленном порядке		Сталь марки 10Г2 по ГОСТ 550 (группа А), ГОСТ 8733 (группа В)	Сталь марки 09Г2С и 10Г2С1 по ГОСТ 5520, 09Г2С и 10Г2 по ГОСТ 8479 (группа IV)
ТН, ТК	М19	Сталь марки 08Х22Н6Т по ГОСТ 5632 и ГОСТ 7350 (группа М2б)	Ст3сп5 по ГОСТ 14637 Сталь марки 16ГС по ГОСТ 5520	Сталь марки 08Х22Н6Т по ГОСТ 5632 и ГОСТ 9941	Сталь марки 08Х22Н6Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 25054 (группа IV) ГОСТ 7350 (группа М2б) и технической документации, утвержденной в установленном порядке
	М20	Сталь марки 08Х21Н6М2Т ГОСТ 5632 и ГОСТ 7350 (группа М2б)		Сталь марки 08Х21Н6М2Т по ГОСТ 5632 и технической документации, утвержденной в установленном порядке	Сталь марки 08Х21Н6М2Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 25054 (группа IV) ГОСТ 7350 (группа М2б) и технической документации, утвержденной в установленном порядке
ТН, ТК	М21	Сталь марки 08Х21Н6М2Т ГОСТ 5632 и ГОСТ 7350 (группа М2б)		Сталь марки 08Х22Н6Т по ГОСТ 5632 и ГОСТ 9941	Сталь марки 08Х22Н6Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 25054 (группа IV) ГОСТ 7350 (группа М2б) и технической документации, утвержденной в установленном порядке
	М22	Сталь марки 08Х21Н6М2Т ГОСТ 5632 и ГОСТ 7350 (группа М2б)		Сталь марки 08Х21Н6М2Т по ГОСТ 5632 и технической документации, утвержденной в установленном порядке	Сталь марки 08Х21Н6М2Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 25054 (группа IV) ГОСТ 7350 (группа М2б) и технической документации, утвержденной в установленном порядке
ТН, ТК	М23	Стали марок 10 и 20 по ГОСТ 8731 (группа В) Ст3сп5 по ГОСТ 14637 Сталь марки 16ГС по ГОСТ 5520	Сталь марки 08Х22Н6Т ГОСТ 5632 и ГОСТ 7350 (группа М2б)	Сталь марки 08Х22Н6Т по ГОСТ 5632 и ГОСТ 9941	Сталь марки 08Х22Н6Т по ГОСТ 5632 и ГОСТ 7350 (группа М2б), ГОСТ 7350 (группа IV) и технической документации, утвержденной в установленном порядке
	М24		Сталь марки 08Х21Н6М2Т ГОСТ 5632 и ГОСТ 7350 (группа М2б)	Сталь марки 08Х21Н6М2Т по ГОСТ 5632 и технической документации, утвержденной в установленном порядке	Сталь марки 08Х21Н6М2Т по ГОСТ 5632, ГОСТ25054 (группа IV), ГОСТ 7350 (группа М2б) и технической документации, утвержденной в установленном порядке
ТН, ТК	Б6	Ст3сп5 по ГОСТ 14637 Сталь марки 16ГС по ГОСТ 5520	Двухслойная сталь марок Ст3сп5+12Х18Н10Т или 16ГС+12Х18Н10Т по ГОСТ 10885 или Сталь марки 10Х17Н13М2Т по ГОСТ 5632 и ГОСТ 7350 (группа М2б)	Стали марок 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т по ГОСТ 9941 или трубы электросварные по технической документации, утвержденной в установленном порядке	Сталь марки 12Х18Н1010Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 7350 (группа М2б), ГОСТ 25054 (группа IV) и технической документации, утвержденной в установленном порядке
	Б8		Двухслойная сталь марок Ст3сп5+12Х18Н10Т или 16ГС+12Х18Н10Т по ГОСТ 10885 или Сталь марки 10Х17Н13М2Т по ГОСТ 5632 и ГОСТ 7350 (группа М2б)	Сталь марки 10Х17Н13М2Т по ГОСТ 9941	Сталь марки 10Х17Н13М2Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 7350 (группа М2б), ГОСТ 25054 (группа IV)

Схема кожухотрубного теплообменника

Различные типы теплообменного оборудования широко используются в обрабатывающей промышленности для нагрева или охлаждения технологических жидкостей. Из всех типов кожухотрубные теплообменники довольно популярны и широко используются в самых разных областях. Давайте посмотрим на типичную схему кожухотрубного теплообменника, чтобы понять его структуру.

Кожухотрубные теплообменники

Теплообменники этого типа состоят из металлических трубок, проходящих через другой металлический корпус, называемый «оболочкой».Так что обычно у нас есть жидкость на стороне кожуха и жидкость пыльника на стороне трубы. Теплообмен между двумя жидкостями происходит через стенки трубы.

Существует множество подтипов кожухотрубных теплообменников, созданных различными конфигурациями кожухотрубного устройства. Эта универсальность — одна из причин, почему кожухотрубные теплообменники так популярны среди инженеров-проектировщиков.

Конструкция кожухотрубных теплообменников обычно регулируется стандартами, разработанными TEMA (Ассоциация производителей трубчатых теплообменников).

Детали кожухотрубного теплообменника

На следующей схеме представлена ​​конструкция кожухотрубного теплообменника типа ТЕМА. Сама диаграмма основана на стандартах TEMA.

На этой схеме показаны все важные части конструкции кожухотрубного теплообменника в соответствии со стандартами TEMA. Это также дает вам точную правильную номенклатуру для каждой из этих частей. Для получения дополнительной информации вы можете обратиться к соответствующим руководствам TEMA.

1. Головка неподвижная — швеллерная
2. Неподвижная головка — капот
3. Фланец неподвижной головки — швеллер или крышка
4. Крышка канала
5. Сопло со стационарной головкой
6. Трубная решетка стационарная
7. Трубы
8. Ракушка
9. Крышка корпуса
10. Фланец кожуха — неподвижная головка
11. Кожух фланец — задний головной конец
12. Раковина сопла
13. Кожух фланцевый
14. Деформационный шов
15. Решетка с плавающей трубкой
16. Крышка плавающей головки
17. Фланец с плавающей головкой
18. Опорное устройство с плавающей головкой
19. Разъемное срезное кольцо
20. Надвижной опорный фланец
21. Крышка плавающей головки — внешняя
22. Юбка плавающей решетки
23. Фланец сальниковой коробки
24. Упаковка
25. Сальник
26. Фонарь кольцо
27. Тяги и распорки
28. Поперечные перегородки или опорные пластины
29. Ударная пластина
30. Перегородка продольная
31. Проходная перегородка
32. Вентиляционное соединение
33. Сливное соединение
34. Подключение прибора
35. Седло опорное
36. Подъемная проушина
37. Опорный кронштейн
38. Водослив
39. Подключение уровня жидкости

Теплообменник, показанный на этой схеме, представляет собой кожухотрубный теплообменник с плавающей головкой.

Классификационная схема кожухотрубных теплообменников

Еще одна важная диаграмма из стандартов ТЕМА на самом деле представляет собой таблицу, которая помогает нам классифицировать различные типы кожухотрубных теплообменников и правильно определять их номенклатуру.

Стандарты

TEMA подробно описывают эти различные компоненты. Кожухотрубный теплообменник (STHE) делится на три части:

1. Передок
2. Ракушка
3. Задняя часть

Следующая таблица из стандартов TEMA объясняет различные возможные конфигурации для каждой из 3 основных частей.

Типовая схема КИПиА кожухотрубных теплообменников

Помимо внутренней структуры, другой важной схемой для проектирования теплообменника является схема трубопроводов и приборов или P&ID для теплообменника.

На следующей диаграмме представлена ​​типовая схема КИП для кожухотрубного теплообменника.

Этот пост объясняет рекомендации по созданию подробной схемы P&ID для кожухотрубного теплообменника.

% PDF-1.5 % 1 0 объект > эндобдж 2 0 obj > поток конечный поток эндобдж 3 0 obj > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / ColorSpace> / Font> / Properties >>> / MediaBox [0 0 595 808] / StructParents 1 / Rotate 0 >> эндобдж 5 0 obj > поток HW ێ 8} S -Zjf`

Все о кожухотрубных теплообменниках

Теплообменники — это устройства, передающие энергию в виде тепла от одной рабочей жидкости к другой, будь то твердые тела, жидкости или газы.Эти устройства необходимы для охлаждения, производства электроэнергии, HVAC и т. Д. И бывают разных форм и размеров, которые могут как выделять тепло, так и отводить его. Понять, чем один теплообменник отличается от другого, часто бывает сложно, поэтому эта статья поможет читателям получить вводные знания об одном из самых популярных теплообменников — кожухотрубном теплообменнике. В этой статье рассказывается, что такое кожухотрубные теплообменники, как они работают, какие типы существуют и как они используются в промышленности.

Что такое кожухотрубные теплообменники?

Рис. 1: Типичный кожухотрубный теплообменник. Обратите внимание на многочисленные внутренние трубы (слева) и внешнюю оболочку, в которой они находятся.

Изображение предоставлено: https://www.haarslev.com/products/shell-tube-heat-exchanger/

Все теплообменники построены по одному и тому же принципу, а именно: горячая жидкость, протекающая над / вокруг более холодной жидкости, будет передавать свое тепло (и, следовательно, свою энергию) в направлении холодного потока (чтобы ознакомиться с вашими законами термодинамики, ознакомьтесь с нашими статья о теплообменниках).Подумайте о том, когда вы впервые беретесь за руль в холодный день: сначала разница температур между вашей рукой и рулем большая, и вы можете почувствовать, насколько оно холодно; однако, если вы продолжаете сжимать колесо, часть тепла в руке будет поглощаться холодным колесом, и колесо «нагреется». Этот пример представляет собой интуитивно понятный способ понять основные принципы работы любого теплообменника: расположить две жидкости с разными температурами близко друг к другу и позволить им «обмениваться» теплом через некоторый проводящий барьер.

Кожухотрубные теплообменники — это, проще говоря, устройство, которое приводит две рабочие жидкости в тепловой контакт с помощью трубок, заключенных во внешнюю цилиндрическую оболочку. Эти два интегральных канала обычно изготавливаются из теплопроводных металлов, которые обеспечивают легкий перенос тепла (сталь, алюминиевые сплавы и т. Д.). Трубки переносят жидкость от входа к выходу (поток «со стороны трубы»), в то время как оболочка пропускает по этим трубам отдельную жидкость (поток со стороны оболочки). Количество трубок, известное как пучок трубок, будет определять, какая площадь поверхности подвергается потоку со стороны кожуха, и, следовательно, определяет, сколько тепла передается.Эти устройства являются одними из наиболее эффективных средств теплообмена, так как они просты в сборке, обслуживании, компактны и обеспечивают отличную теплопередачу. Они широко распространены в промышленности, используются для конденсаторов, охладителей турбин, испарителей, подогрева питательной воды и многого другого.

Как работают кожухотрубные теплообменники?

Рис. 2: маркированная схема кожухотрубных теплообменников. На этом рисунке показана типичная компоновка, но обратите внимание, что существует множество конфигураций.

Изображение предоставлено: Ченгель, Юнус А. и Афшин Дж. Гаджар. Тепло- и массообмен: основы и приложения. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл, 2011. Печать.

На Рисунке 2 выше показана типичная конфигурация кожухотрубных теплообменников с этикетками для удобства чтения. Как объяснялось ранее, основная задача кожухотрубных теплообменников состоит в том, чтобы пропускать горячую жидкость через холодную, не смешивая их, так что передается только их тепло.На приведенной выше диаграмме показаны два входа и два выхода, где каждая жидкость начинается на соответствующем входе и выходит из устройства на своих выходах. Поток со стороны трубки проходит через пучок труб (закрепленный металлическими пластинами, известными как трубные решетки или трубные пластины) и выходит из выпускного отверстия трубки. Точно так же поток со стороны кожуха начинается на входе кожуха, проходит по этим трубам и выходит на выходе из кожуха. Коллекторы по обе стороны от пучка труб создают резервуары для потока со стороны труб и могут быть разделены на секции в соответствии с конкретными типами теплообменников.

Каждая трубка содержит вставку, известную как турбулизатор, которая вызывает турбулентный поток через трубки и предотвращает осаждение или «засорение» осадка, а также увеличивает теплопередающую способность теплообменника. Конструкторы также создают турбулентность в кожухе с помощью барьеров, известных как перегородки, которые максимизируют количество теплового смешения, которое происходит между жидкостью на стороне кожуха и трубами охлаждающей жидкости. Жидкость со стороны кожуха должна проходить через эти перегородки, что заставляет поток многократно проходить через пучок труб, таким образом передавая энергию и выходя из теплообменника с более низкой температурой.В некоторых кожухотрубных теплообменниках используются перегородки разной формы для максимального увеличения теплопередачи, а в некоторых вообще не используются.

Кожухотрубные теплообменники могут быть однофазными или двухфазными. Однофазный теплообменник поддерживает постоянную фазу жидкости на протяжении всего процесса (например, жидкая вода входит, жидкая вода уходит), в то время как двухфазный теплообменник вызывает фазовый переход во время процесса теплопередачи (например, пар входит, а жидкая вода уходит). Они также могут быть однопроходными или многопроходными, что просто описывает, сколько раз потоки со стороны трубы / оболочки проходят через устройство.На рис. 1 показана многопроходная конфигурация, в которой поток со стороны кожуха многократно проходит по трубам теплоносителя, прежде чем выйти через выходное отверстие. Если бы перегородок не было на рисунке 1, то теплообменник можно было бы рассматривать как однопроходное устройство, поскольку поток со стороны трубы и поток со стороны кожуха проходят друг через друга только один раз.

Типы кожухотрубных теплообменников

Стандартные типы кожухотрубных теплообменников регулируются Ассоциацией производителей трубчатых теплообменников или TEMA.Они разделяют все конструкции теплообменников на три основные части: коллектор переднего конца, кожух и коллектор заднего конца и обозначают их буквами. Существует много видов каждого компонента, но в этой статье мы сосредоточимся только на наиболее распространенных стандартных теплообменниках TEMA, поскольку они являются тремя наиболее популярными моделями. Этими тремя типами являются теплообменники с U-образной трубкой, с фиксированной трубной решеткой и с плавающей головкой.

U-образный теплообменник

Рисунок 3: U-образный теплообменник.

Изображение предоставлено: https: // www.enggcyclopedia.com/wp-content/uploads/2019/05/U-tube-shell-tube-exchanger.png

На рис. 3 показана типичная компоновка U-образных теплообменников и показано, откуда они получили свое название. Пучок труб состоит из непрерывных труб, которые изгибаются в форме буквы «U» и прикрепляются к кожуху с помощью одной трубной пластины (показано выше). Охлаждающая жидкость течет из верхней половины коллектора через U-образные трубы, а затем выходит из нижней половины коллектора, создавая характерную многопроходную конструкцию. Изгиб допускает тепловое расширение без использования каких-либо компенсаторов, так как сторона изгиба свободно плавает в оболочке и имеет место для расширения / сжатия.Они превосходны при использовании высоких температурных перепадов, когда ожидается расширение, и единственным серьезным недостатком этих теплообменников является то, что их изгибы трудно чистить.

Теплообменник с фиксированной трубной решеткой

Рис. 4: Теплообменник с неподвижной трубной решеткой.

Изображение предоставлено: https://www.enggcyclopedia.com/wp-content/uploads/2019/05/U-tube-shell-tube-exchanger.png

В теплообменнике с неподвижной трубной решеткой используются две неподвижные трубные решетки (помечены выше), приваренные непосредственно к кожуху.Они представляют собой наиболее экономичный вариант кожухотрубной конструкции, так как они наиболее просты в изготовлении. Однако, поскольку трубы жестко прикреплены к кожуху через трубные решетки, расширение должно быть предотвращено. Если существует большая разница температур между потоками со стороны трубы и со стороны оболочки, операторы рискуют расширяться и повреждаться, поэтому разница температур должна быть небольшой. Еще один недостаток моделей с фиксированной трубной решеткой заключается в том, что внешняя сторона их трубок недоступна для очистки.Используемая межтрубная жидкость не должна загрязнять трубы снаружи, иначе эффективность теплообменника снизится.

Теплообменник с плавающей головкой

Рис. 5: Теплообменник с плавающей головкой.

Изображение предоставлено: https://www.enggcyclopedia.com/2019/05/shell-tube-heat-exchanger-types/

Теплообменник с плавающей головкой сочетает в себе лучшие черты обеих предыдущих разработок. Один конец трубок удерживается неподвижно по отношению к корпусу с помощью фиксированной трубной решетки, но другая сторона может свободно расширяться с помощью компонента, известного как плавающая трубная решетка.Эта часть позволяет трубкам расширяться при повышенных температурах без необходимости изгибать трубы. Операторы могут получить доступ к трубкам для легкой очистки, а также иметь возможность создать высокую разницу температур, не опасаясь сломать устройство. Таким образом, теплообменник с плавающей головкой является лучшим теплообменником с точки зрения эффективности и технического обслуживания, но, естественно, имеет более высокую стоимость.

Технические характеристики и критерии выбора

Эти типы теплообменников используются в промышленности на химических заводах, в генераторах энергии, холодильниках и т. Д.Можно купить модульные теплообменники, которые будут работать в большинстве небольших ситуаций, но для крупных теплообменников требуется дополнительная работа. Они построены на основе процесса, частью которого они являются; в результате они должны разрабатываться технологическим процессом, чтобы их конкретные конструктивные параметры можно было согласовать со стандартными деталями TEMA. Таким образом, покупатели могут заказать теплообменник и знать, что он идеально подойдет для их применения. Изготовители теплообменников создали технологические спецификации, которые помогают начать эту процедуру, и ниже приведен пример, показывающий, какая информация необходима:

Рис. 6: пример технологической карты для запуска процесса спецификации теплообменника с трубкой и кожухом, заполненной данными по образцам.

Изображение предоставлено: http://xchanger.com

У каждой компании, скорее всего, будут свои собственные метрики, но есть некоторые значения, которые обычно встречаются во всех технических описаниях процессов, а именно:

1. Состав и расход жидкостей
2. Требуемое изменение температуры
3. Необходимые свойства жидкости (плотность, вязкость, теплопроводность)
4. Требуемая рабочая температура и давление

Этот список далеко не исчерпывающий, но определение этих параметров приблизит вас на один шаг к созданию правильного теплообменника.Лучше всего сначала понять необходимые механические и тепловые потребности, прежде чем обращаться к какому-либо поставщику, поэтому используйте эти вопросы, чтобы помочь определить потребности вашего теплообменника.

Сводка

В этой статье представлено понимание того, что такое кожухотрубные теплообменники и как они работают. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:

1. http://www.thermopedia.com/content/1121/
2. https://www.haarslev.com/products/shell-tube-heat-exchanger/
3. https://www.enggcyclopedia.com/2019/05/shell-tube-heat-exchanger-types/
4. http://stoppingclimatechange.com/Shell-and-Tube%20Heat%20Exchangers.pdf
5. https://classes.engineering.wustl.edu/mase-thermal-lab/me372b5.htm

Прочие изделия из теплообменников

Больше от технологического оборудования

Кожухотрубный теплообменник

Кожухотрубный теплообменник

Кожухотрубный теплообменник на сегодняшний день является наиболее широко используемым теплообменником в промышленности.На приведенной ниже схеме показано, что он состоит из ряда трубок, находящихся внутри кожуха теплообменника. Одна жидкость проходит по трубкам, а другая — через оболочку. Это предотвращает смешивание жидкостей друг с другом. Большая часть теплопередачи происходит через стенки трубок. Используется большое количество трубок, чтобы обеспечить большую площадь поверхности и более быструю теплопередачу.

Одна жидкость течет через внутреннюю часть (со стороны трубы) труб, а другая жидкость течет по внешней стороне (со стороны оболочки) труб.В случае протекания жидкостей важно, чтобы внутренняя часть труб была заполнена жидкостью и не имела воздушных зазоров. Воздух имеет низкую теплопроводность и снижает скорость теплопередачи. Это снизит эффективность теплообменника и может привести к возникновению горячих точек, которые могут повредить трубы, если они не будут должным образом охлаждены. По этой же причине в пространстве за пределами трубок также не должно быть воздушных зазоров. Поскольку воздушные / газовые карманы поднимаются, их можно удалить с помощью вентиляционных отверстий, расположенных в верхней части теплообменника.

Кожухотрубный теплообменник

Трубный пучок или пакет вставляется внутрь оболочки. Трубные решетки удерживают трубки на месте и образуют барьер, предотвращающий смешивание жидкости со стороны трубы с жидкостью со стороны кожуха. Серия перегородок направляет поток охлаждающей жидкости вперед и назад через пучок труб. На каждом конце теплообменника есть коллектор, который направляет горячую жидкость по трубам. Эти коллекторы могут быть спроектированы так, чтобы пропускать один проход через трубы или несколько проходов.Съемные крышки открывают доступ для чистки.

В общем, не имеет значения, проходит ли горячая жидкость по трубкам, а холодная — через кожух (или наоборот), но следует учитывать следующие общие рекомендации.

• Жидкость под более высоким давлением должна проходить через трубки (со стороны трубки). Это экономит расходы на оболочку высокого давления.
• Жидкость, которая с наибольшей вероятностью вызовет засорение теплообменника, должна быть со стороны трубы.Внутреннюю часть трубок легче чистить, чем снаружи.
• Более агрессивная жидкость должна быть со стороны трубы.
• Трубки должны быть из коррозионно-стойкого материала. Это намного дешевле, чем изготовление корпуса из этого материала, и в случае коррозии необходимо заменять только трубки.
• Если теплообменник работает как система жидкость-газ, то газ (с его большим удельным объемом) должен быть межтрубным.
• Более горячая жидкость обычно проходит по трубкам, а более холодная жидкость обычно проходит через кожух, окружающий трубки

Многопроходные теплообменники
Кожухотрубный теплообменник, показанный на схеме выше, является «однопроходным» теплообменником. Здесь жидкость со стороны трубы проходит через теплообменник от одного конца до другого. Однако во многих трубчатых и кожухотрубных теплообменниках жидкость со стороны трубок перемещается назад и вперед через теплообменник от входа к выходу.Этот тип теплообменника является многопроходным.

Многопроходные теплообменники используются для поддержания высокой скорости жидкости. Эта высокая скорость помогает остановить накопление грязи и накипи и способствует сильному турбулентному потоку внутри трубок. Этот турбулентный поток уменьшает толщину пограничного слоя и улучшает теплопередачу.

На практике количество проходов в теплообменнике ограничено. Максимальное практическое количество проходов — обычно восемь.На следующей схеме показан теплообменник, в котором жидкость со стороны трубы проходит через теплообменник два раза. Это двухходовой теплообменник. Жидкость на межтрубном пространстве ограничена одним проходом внутри одной оболочки, и этот тип теплообменника известен как теплообменник 1-2.

Фиксированная головка 1-2 Теплообменник

В этом теплообменнике трубки удерживаются в трубных решетках (по одной с каждого конца), и эти трубные решетки прикреплены к кожуху.

Снятие трубного пучка для проверки и очистки невозможно.Тепловое расширение также может быть проблемой, поскольку трубы и кожух будут расширяться с разной скоростью, вызывая нарастание напряжения в трубных решетках и соединениях трубных решеток.

Конструкция трубного пучка и связанной с ним трубной решетки как автономного устройства позволяет решить проблемы доступа к теплообменнику. После этого установку и снятие этого устройства можно производить по желанию. На следующей схеме показан этот тип расположения.

Это конструкция с плавающей головкой. Здесь одна трубная решетка прикреплена к оболочке, а другая может свободно перемещаться.Это позволяет возникать дифференциальное тепловое расширение. К свободному концу пучка труб прикреплен коллектор, чтобы гарантировать разделение жидкостей на стороне трубы и на стороне оболочки.

Плавающая головка 1-2 Теплообменник

Перегородки
Многопроходные трубы используются для увеличения скорости жидкости со стороны трубы и, как следствие, эффективности теплопередачи. Перегородки используются на стороне кожуха для увеличения скорости, заставляя жидкость проходить более длинный путь между входом и выходом.

На схеме ниже показаны два распространенных типа перегородок — сегментированная перегородка и дисковая и кольцевая перегородка. Эти перегородки гарантируют, что жидкость не пройдет по кратчайшему пути между входом и выходом, что приведет к образованию мертвых зон, где жидкость неподвижна и теплопередача плохая.

Сегментированная перегородка

Диск-пончик

Прикрепив перегородку к трубной решетке, можно создать два прохода со стороны кожуха.Такое расположение потока обеспечивает 2-4 теплообменника с плавающей головкой (2 прохода со стороны кожуха и 4 прохода со стороны трубы).

2-4 Теплообменник с плавающей головкой

Дифференциальное расширение
Тепловое расширение — очень важный фактор при выборе подходящего теплообменника. Разные металлы будут расширяться в разной степени при одинаковых изменениях температуры. Кроме того, один и тот же металл будет расширяться по-разному при различных изменениях температуры.

В теплообменнике температуры сторон труб и кожуха непостоянны по всему теплообменнику, и, что еще больше усложняет ситуацию, металлы, используемые для конструкции трубок, кожуха и трубных решеток, обычно все разные.

Так как трубы обычно имеют тонкие стенки, нарастание напряжения может привести к короблению, растрескиванию труб или даже их отрыву от трубной решетки.

Теплообменник простого типа с трубками, закрепленными в трубных решетках, подходит только тогда, когда разница температур между кожухом и трубками небольшая.

Если между трубками и кожухом возникает большая разница температур, тогда необходима конструкция, которая преодолевает разрушительные эффекты неравномерного расширения. Одним из таких теплообменников является конструкция с плавающей головкой.

Плавающая головка позволяет трубкам расширяться и сжиматься независимо от оболочки. Еще одно решение этой проблемы — теплообменник с U-образной трубкой. Такое расположение из-за изгиба каждой трубки позволяет каждой трубке расширяться и сжиматься независимо от остальных трубок в пучке труб.Проблема с этой конструкцией состоит в том, что трубы трудно очистить механическими средствами, и этот тип теплообменника следует использовать только тогда, когда может быть выполнена химическая очистка труб.

U-образный теплообменник

Другой тип кожухотрубного теплообменника — байонетный теплообменник . Пучок труб образует серия концентрических трубок, при этом внешняя трубка каждой пары запаяна с одного конца. Каждая внутренняя и внешняя трубы прикреплены к отдельной трубной решетке, что позволяет снимать их независимо для очистки и ремонта.

Жидкость со стороны трубы входит в пучок через внутреннюю трубу и выходит через внешнюю трубу. В этом типе теплопередача происходит через внешнюю трубу. Расположение внутренних и внешних трубок позволяет использовать теплообменник с кожухом или без него. При использовании без оболочки трубки могут выступать прямо в сосуд. Байонетный теплообменник чаще всего используется для конденсации паров.

Байонетный теплообменник, установленный на вакуумный конденсатор

Конденсаторы
Конденсатор представляет собой кожухотрубный теплообменник, который используется для охлаждения паров до жидкости.

Когда текучей средой со стороны кожуха является пар, передача тепла будет происходить от пара к более холодной текучей среде, протекающей по трубкам. Пар может переходить в жидкое состояние.Этот процесс называется конденсацией , а теплообменник конденсатором . Конденсированный пар обычно называют конденсатом , а конденсированный пар продукта обычно называют дистиллятом . Конденсированная жидкость покидает теплообменник и хранится в сосуде, называемом приемником.

Как правило, пар является межтрубной жидкостью, поскольку он имеет больший удельный объем. Пар конденсируется на внешней стороне трубок и стекает на дно кожуха, где его удаляют.

Виды потока
В теплообменнике потоки жидкости могут быть организованы двумя способами:

• противоток
• параллельный поток.

Влияние на температуру на входе и выходе маслоохладителя — горячее масло охлаждается водой

В случае параллельного потока:

• высокая скорость теплообмена около входа, где разница температур наибольшая
• низкая скорость теплопередачи около выхода, где разница температур меньше
• температура охлаждающей воды не может быть выше температуры масла на выходе из охладителя.

С противотоком:

• разница температур остается довольно постоянной, поэтому скорость теплопередачи остается высокой по всей длине теплообменника
• возможно, что температура масла, поступающего в охладитель, почти достигнет температуры охлаждающей воды.

Следовательно, противоток обеспечивает гораздо лучшую теплопередачу, чем параллельный поток.

Том XXIII: Компоненты кожухотрубных теплообменников

СОСУДЫ ДЛЯ ДАВЛЕНИЯ ASME

Цель данной презентации — представить основную информацию и понимание правил ASME для проектирования сосудов под давлением для химической и перерабатывающей промышленности, применимых в Соединенных Штатах и ​​большей части Северной и Южной Америки.

Компоненты кожухотрубных теплообменников

Основными элементами кожухотрубных теплообменников являются:

• Трубы
• Лист трубки
• Кожухи сопла со стороны кожуха
• Боковой канал и сопла
• Перегородки
• Тяги

Рисунок 1: Схема кожухотрубного теплообменника

Трубы

Трубки — это основные компоненты кожухотрубных теплообменников, обеспечивающие поверхность теплопередачи между одной жидкостью, протекающей внутри трубки, и другой жидкостью, протекающей по внешней стороне трубки.Трубки могут быть бесшовными или сварными, чаще всего из меди или стальных сплавов. Для определенных применений также могут потребоваться другие сплавы никеля, титана или алюминия. Бесшовные трубы производятся методом экструзии; Сварные трубы производятся путем скатывания полосы в цилиндр и сварки шва. Сварные трубы обычно более экономичны.

Трубки могут быть как без покрытия, так и с расширенными или улучшенными (оребренными) поверхностями снаружи. Трубы с ребристой поверхностью используются, когда одна жидкость имеет существенно более низкий коэффициент теплопередачи, чем другая жидкость.Они обеспечивают в два-четыре раза большую площадь теплопередачи снаружи, чем соответствующая голая труба, и это соотношение помогает компенсировать более низкий коэффициент внешней теплопередачи.

Нормальные диаметры трубки 5/8 дюйма, ¾ дюйма и 1 дюйм. Можно использовать трубки меньшего диаметра, но их сложнее очистить механически. Трубки большего диаметра иногда используются либо для облегчения механической очистки, либо для снижения перепада давления. Нормальная толщина стенки трубы составляет от 12 до 16 BWG (от 0.От 109 дюймов до 0,065 дюйма). Трубки с более тонкими стенками (от 18 до 20 BWG) используются, когда материал трубок относительно дорогой, например титан.

Гильзы

Трубки удерживаются на месте, вставляя их в отверстия в трубных решетках, а затем либо расширяя их в канавки, прорезанные в этих отверстиях, либо приваривая их к трубной решетке, где трубка выступает из поверхности. Это предотвращает смешивание жидкости со стороны кожуха с жидкостью со стороны трубы. Трубная решетка обычно представляет собой одну круглую металлическую пластину, в которой просверлены соответствующие отверстия и выполнены канавки для размещения труб (в желаемом виде — квадратной или треугольной), прокладок, распорных стержней и круга болтов, на котором она крепится к корпусу.

Расстояние между центрами отверстий трубы называется шагом трубы; обычно шаг трубок в 1,25 раза больше внешнего диаметра трубок. Другой шаг труб часто используется для уменьшения падения давления на межтрубном пространстве и для управления скоростью жидкости на межтрубном пространстве, когда она течет через пучок труб. Треугольный шаг применяется чаще всего из-за большей теплоотдачи и компактности. Квадратный шаг облегчает механическую очистку трубок снаружи.

Требуются две решетки трубок, за исключением пучков U-образных труб. Прокатное соединение — это общий термин для соединения трубы с трубной решеткой, возникающий в результате механического расширения трубы относительно трубной решетки. Этот стык чаще всего достигается с помощью роликовых расширителей; отсюда и термин «прокатный шов». Реже трубы расширяются гидравлическими процессами, чтобы повлиять на механическое соединение. Трубки также можно приваривать к передней или внутренней стороне трубной решетки. Сварка прочности означает, что механическая прочность соединения обеспечивается в первую очередь процедурой сварки, и трубы лишь слегка расширяются относительно трубной решетки, чтобы устранить щель, которая в противном случае существовала бы.Сварка с уплотнением означает, что механическая прочность соединения обеспечивается в первую очередь расширением трубы, при этом трубы привариваются к трубной решетке для лучшей защиты от утечек. Стоимость герметичных сварных соединений обычно оправдывается повышенной надежностью, меньшими затратами на техническое обслуживание и меньшим количеством технологических утечек. Герметичные сварные соединения требуются при использовании плакированных трубных решеток, при использовании труб с толщиной стенки менее 16 BWG (0,065 дюйма) и для некоторых металлов, которые не могут быть должным образом расширены для достижения приемлемого механического соединения (например, титан и сплав 2205).

Если необходимо избегать смешивания двух жидкостей, может быть предусмотрена двойная трубная решетка, как показано на рисунке 2. Пространство между трубными решетками открыто для атмосферы, поэтому любая утечка любой жидкости должна быть быстро обнаружена.

Рисунок 2: Двухтрубный лист

Трубная решетка, в дополнение к своим механическим требованиям, должна выдерживать коррозионное воздействие обеих жидкостей в теплообменнике и должна быть электрохимически совместимой с трубкой и всем материалом со стороны трубки.

Кожух и сопла со стороны кожуха

Кожух — это просто контейнер для жидкости со стороны кожуха, а сопла — это входные и выходные порты. Оболочка обычно имеет круглое поперечное сечение и обычно изготавливается путем прокатки металлической пластины соответствующих размеров в цилиндр и сварки продольного стыка. Оболочки малого диаметра можно изготовить, отрезав трубу нужного диаметра до нужной длины. Округлость оболочки важна для фиксации максимального диаметра перегородок, которые могут быть вставлены, и, следовательно, эффекта утечки между оболочкой и перегородкой.

Впускное сопло часто имеет пластину отражения (см. Рис. 3), установленную чуть ниже, чтобы отводить струю входящей жидкости от прямого удара с высокой скоростью на верхний ряд труб. Такое воздействие может вызвать эрозию, кавитацию и / или вибрацию. Для того, чтобы вставить пластину столкновения и при этом оставить достаточное проходное сечение между кожухом и пластиной для выхода потока без чрезмерной потери давления, может потребоваться исключить некоторые трубки из схемы полного круга.

Рисунок 3: Пластина для столкновения сопла

Боковой канал и сопла

Канал и сопла со стороны трубы просто регулируют поток жидкости со стороны трубы в трубы теплообменника и из них.Поскольку жидкость со стороны труб обычно более коррозионная, эти каналы и сопла часто изготавливаются из сплавов (совместимых, конечно, с трубками и трубной решеткой). Они могут быть плакированы вместо твердого сплава.

Концы каналов снабжены крышками каналов. Это круглые пластины, которые крепятся болтами к фланцам канала и могут быть сняты для осмотра трубы, не повреждая боковую обвязку трубы. В теплообменниках меньшего размера вместо каналов и крышек каналов часто используются крышки с фланцевыми соплами или резьбовыми соединениями для трубопровода.

Разделители прохода

Разделитель проходов необходим в одном канале или крышке для теплообменника, имеющего два прохода на стороне трубы, и они необходимы как в каналах, так и в крышках для теплообменника, имеющего более двух проходов. Если каналы или крышки отлиты, разделители отливаются за одно целое, а затем облицовываются, чтобы получить гладкую опорную поверхность на прокладке между разделителем и трубной решеткой. Если каналы скручены из листа или собраны из трубы, разделители привариваются.

Расположение разделителей в многопроходных теплообменниках несколько произвольно, обычное намерение состоит в том, чтобы обеспечить примерно одинаковое количество трубок в каждом проходе, чтобы минимизировать количество трубок, потерянных при подсчете трубок, чтобы минимизировать разницу давлений на любом из них. разделитель проходов (для минимизации утечки и, следовательно, нарушения вывода МПД), чтобы обеспечить соответствующую опорную поверхность для прокладки и минимизировать сложность и стоимость изготовления.

Перегородки

Перегородки

(см. Рисунок 4) выполняют три функции:

1. Они поддерживают трубы в надлежащем положении во время сборки и эксплуатации и предотвращают вибрацию трубок, вызванную вихрями, вызванными потоком.
2. Они направляют поток со стороны кожуха назад и вперед по полю трубы, увеличивая скорость и коэффициент теплопередачи.
3. Поддерживают расстояние между трубками

Рисунок 4: Сегментные перегородки

Сегмент, называемый перегородкой, вырезается, чтобы позволить жидкости течь параллельно оси трубы, когда она течет из одного пространства перегородки в другое.Сегментные пропилы с высотой сегмента примерно 25 процентов диаметра обечайки обычно являются оптимальными. Разрезы перегородок больше или меньше оптимальных обычно приводят к плохо распределенному боковому потоку с большими завихрениями, мертвыми зонами за перегородками и перепадам давления выше ожидаемых.

Расстояние между сегментными перегородками называется шагом перегородок. Шаг перегородки и вырез перегородки определяют скорость поперечного потока и, следовательно, скорость теплопередачи и перепад давления.Шаг и разрез перегородки выбираются при проектировании теплообменника, чтобы обеспечить максимальную скорость жидкости и скорость теплопередачи при соблюдении допустимого падения давления. Расстояние между перегородками следует выбирать таким образом, чтобы площади свободного прохождения через «окно» (площадь между краем перегородки и кожухом) и через ряд труб были примерно одинаковыми.

Ориентация выреза перегородки важна для теплообменника, установленного горизонтально. Когда теплопередача со стороны кожуха является явным нагревом или охлаждением без фазового перехода, вырез перегородки должен быть горизонтальным.Это заставляет жидкость двигаться вверх и вниз и предотвращает расслоение с более теплой жидкостью в верхней части корпуса и более холодной жидкостью в нижней части корпуса. Для конденсации со стороны кожуха разрез перегородки для сегментных перегородок является вертикальным, чтобы конденсат мог течь к выпускному отверстию без значительного удержания жидкости перегородкой. Для варки на стороне кожуха прорезь перегородки может быть вертикальной или горизонтальной в зависимости от условий эксплуатации.

Для многих высокоскоростных газовых потоков конфигурация одинарной сегментной перегородки приводит к нежелательно высокому падению давления на межтрубной поверхности.Один из способов сохранить конструктивные преимущества сегментной перегородки и уменьшить перепад давления (и, к сожалению, в некоторой степени, коэффициент теплопередачи) — это использовать двойную сегментную перегородку, как показано на рисунке 5. Необходимо провести точное сравнение индивидуально, но грубый эффект состоит в том, чтобы вдвое уменьшить местную скорость и, следовательно, уменьшить падение давления в 4 раза по сравнению с одиночным сегментным блоком сопоставимого размера.

Для достаточно больших агрегатов можно перейти к тройной сегментной компоновке и, в конечном итоге, к перегородкам из полос и стержней, при этом важно всегда обеспечивать, чтобы каждая труба была жестко ограничена на периодических расстояниях, чтобы предотвратить провисание и вибрацию.

Иногда используются другие типы перегородок, такие как: двойная сегментная, тройная сегментная, спиральная перегородка, перегородка EM и перегородка ROD. Большинство из этих типов перегородок предназначены для обеспечения путей потока жидкости, отличных от поперечного потока. Эти типы перегородок обычно используются в необычных конструктивных условиях. Иногда предусмотрены продольные перегородки, чтобы разделить оболочку, создавая несколько проходов на ее стороне. Этот тип теплообменников иногда используется в системах рекуперации тепла, когда несколько проходов со стороны кожуха позволяют жидкостям достичь серьезного температурного перехода.

Рисунок 5: Двойные и тройные сегментные перегородки

Тяги

Стяжки и распорки используются по двум причинам:

1. Удерживайте блок перегородки вместе; и
2. Сохранить выбранный интервал перегородки.

Стяжные шпильки прикреплены одним концом к трубной решетке, а другим концом — к последней перегородке (см. Рисунок 6). Они скрепляют перегородку в сборе. Прокладки размещаются над стяжными шпильками между каждой перегородкой для сохранения выбранного шага перегородки.Минимальное количество рулевой тяги и проставок зависит от диаметра кожуха и размера рулевой тяги и проставок.

Рисунок 6: Стяжные шпильки

Источники:

1. Книга данных по теплопередаче Wolverine
2. HEI, «Стандарты для закрытых нагревателей питательной воды», 8-е изд., Институт теплообмена, Кливленд, Огайо
3. Рамеш Тиавари

Эта статья представлена ​​вам как услуга от компании BOARDMAN, LLC, расположенной в Оклахома-Сити, штат Оклахома.

С 1910 года Boardman является уважаемым производителем нестандартных изделий. Мы гордимся своей способностью выполнять самые строгие спецификации и требования, чтобы предоставить нашим клиентам высококачественные решения. Имея более 75 лет инженерного опыта ASME Section VIII, Division I, мы обладаем уникальной способностью предоставлять индивидуальные решения нашим клиентам.

• Башни и колонны с лотками
• Сосуды под давлением ASME
• Молекулярные сита
• Ротационные сушилки и печи
• Емкости по API
• Кислотные отстойники
• Стопы, скрубберы
• Термические окислители
• Аккумуляторы, конденсаторы
• Кристаллизаторы
• Воздуховод
• Бункеры
• Трубопровод большого диаметра

Размеры этих проектов составляют до 200 футов в длину, 350 тонн, 16 футов в диаметре и 4 дюйма в толщину.

BOARDMAN, LLC доступен для посещения магазинов и классов по изготовлению сосудов высокого давления и статического оборудования.

Пожалуйста, свяжитесь с: John W. Smith, P.E.

Технический менеджер

[email protected]

405-601-3367

нажмите здесь, чтобы Запросить цитату

КОНСТРУКЦИЯ КОЖИВО-ТРУБЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

1.Введение в конструкцию кожухотрубного теплообменника

Конструкция кожухотрубного теплообменника: кожухотрубный теплообменник является одним из самых популярных типов теплообменников благодаря своей гибкости. В этом типе есть две жидкости с разными температурами, одна из которых протекает по трубкам, а другая — через проточную оболочку. Тепло передается от одной жидкости к другой через стенки трубы, либо со стороны трубы на сторону оболочки, либо наоборот. Эта система работает с жидкостями при разном давлении; Жидкость с более высоким давлением обычно направляется по трубам, а текучая среда с более низким давлением циркулирует через кожух.

Рис. 1: Кожухотрубный теплообменник

2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ДЕТАЛИ

2.1 Кожух

Кожух изготавливается либо из трубы диаметром до 24 дюймов, либо из прокатной и сварной листовой стали. Из соображений экономии стандартной является низкоуглеродистая сталь, но часто используются другие материалы, подходящие для экстремальных температур или коррозионной стойкости. Использование общедоступных кожухотрубных труб до диаметра 24 дюйма снижает стоимость и упрощает производство, отчасти потому, что они обычно более идеально круглые, чем катаные и сварные кожухи.Округлость и постоянный внутренний диаметр кожуха необходимы для сведения к минимуму пространства между внешним краем перегородки и кожухом, поскольку чрезмерное пространство позволяет отводить жидкость и снижает производительность.

В приложениях, где скорость жидкости для диаметра сопла высока, задана пластина столкновения для равномерного распределения жидкости по трубам и предотвращения вызванной жидкостью эрозии, кавитации и вибрации. Внутри кожуха может быть установлена ​​пластина, исключающая необходимость в установке полного пучка труб, что обеспечило бы менее доступную поверхность.Противоударная пластина может быть установлена ​​в куполообразной области (за счет уменьшения муфты или изготовленного купола) над оболочкой. Этот стиль позволяет производить полное количество трубок и, следовательно, максимально использовать пространство корпуса.

Рис. 2. Противоударная пластина в компоновке трубки

2.2 Каналы (головки)

Тип канала выбирается в зависимости от области применения. Большинство каналов можно удалить для доступа к трубкам. Наиболее часто используемый тип канала — это капот. Он используется для сервисов, не требующих частого снятия канала для осмотра или очистки.Съемный канал крышки может быть как фланцевым, так и приваренным к трубной решетке. Съемная крышка обеспечивает доступ к каналу и трубкам для осмотра или очистки без снятия боковых трубок.

Задний канал часто выбирается для соответствия переднему каналу. Например, теплообменник с крышкой в ​​передней части (канал B) часто будет иметь крышку в задней части (канал M) и обозначаться как BEM. Проходные перегородки необходимы в каналах теплообменников с несколькими проходами труб.Перегородки прохода направляют жидкость со стороны трубы через несколько проходов.

2.3 Трубы

Трубы обычно изготавливаются бесшовными или сварными. Бесшовные трубы производятся методом экструзии; Сварные трубы производятся путем скатывания полосы в цилиндр и сварки шва. Трубки изготавливаются из низкоуглеродистой стали, нержавеющей стали, титана, инконеля, меди и т. Д. Стандартные диаметры трубок 5/8 дюйма, 3/4 дюйма и 1 дюйм предпочтительно используются для разработки компактных теплообменников. Толщина трубы должна выдерживаться:

1) Давление внутри и снаружи трубы

2) Температура с обеих сторон

3) Термическое напряжение из-за разного расширения оболочки и пучка труб

4) Коррозионная природа жидкости как со стороны кожуха, так и со стороны трубы.

Толщина трубы выражается в BWG и истинном наружном диаметре (OD). Обычно используются трубы длиной 6, 8, 12, 16, 20 и 24 фута. Более длинная труба уменьшает диаметр кожуха за счет более высокого падения давления на кожухе. Трубки большего диаметра иногда используются либо для облегчения механической очистки, либо для снижения перепада давления. Максимальное количество трубок в кожухе увеличивает турбулентность, что увеличивает скорость теплопередачи. Ребристые трубы также используются, когда жидкость с низким коэффициентом теплопередачи течет в межтрубном пространстве.

2.4 Трубный лист

Трубный лист изготавливается из круглого плоского куска металла с просверленными отверстиями для концов трубок в точном месте и по шаблону относительно друг друга. Обычно материал трубной решетки такой же, как и материал трубки. Трубки надлежащим образом прикреплены к трубной решетке, поэтому жидкость на стороне кожуха не смешивается с жидкостью на стороне трубки. Трубки вставляются через отверстия в трубных решетках и прочно удерживаются на месте сваркой, механическим или гидравлическим расширением.Прокатное соединение — это общий термин для соединения трубы с трубной решеткой, возникающий в результате механического расширения трубы относительно трубной решетки. В трубной решетке просверливаются отверстия, как правило, по двум схемам: треугольной или квадратной.

Рис. 3. Трубная решетка

2,5 Шаг трубки

Расстояние между центрами отверстий трубки называется шагом трубки; обычно его принимают в 1,25 раза больше наружного диаметра трубок. Минимальное значение ограничено 1,25, поскольку связка трубной решетки (связка — это часть материала между двумя соседними отверстиями для труб) может стать слишком слабой для правильного вкатывания труб в трубную решетку.Другой шаг трубок используется для уменьшения падения давления на межтрубном пространстве и управления скоростью жидкости на межтрубном пространстве, когда она течет через пучок труб. Треугольный шаг обеспечивает более высокую теплоотдачу и компактность. Квадратный шаг облегчает механическую очистку трубок снаружи.

Рис. 4: Типы шага трубы

2.6 Перегородки

Перегородки выполняют следующие функции:

1) Поддерживают трубы во время сборки и эксплуатации

2) Предотвращают вибрацию от завихрений потока и поддерживают расстояние между трубками

3) Направляйте поток жидкости по желаемой схеме через кожух.

Сегмент, называемый перегородкой, обрезается, чтобы позволить жидкости течь параллельно оси трубы, когда она течет из одного пространства перегородки в другое. Расстояние между перегородками называется шагом перегородок. Шаг перегородки и вырез перегородки определяют скорость поперечного потока, а, следовательно, скорость теплопередачи и падение давления.

Ориентация выреза перегородки важна для теплообменника, установленного горизонтально. Когда теплопередача со стороны кожуха является явным нагревом или охлаждением без фазового перехода, вырез перегородки должен быть горизонтальным.Это заставляет жидкость двигаться вверх и вниз и предотвращает расслоение с более теплой жидкостью в верхней части корпуса и более холодной жидкостью в нижней части корпуса. Для конденсации со стороны кожуха разрез перегородки для сегментных перегородок является вертикальным, чтобы конденсат мог течь к выпускному отверстию без значительного удержания жидкости перегородкой. Для варки внутри оболочки разрез перегородки может быть вертикальным или горизонтальным, в зависимости от условий эксплуатации.

Для большинства применений с жидкостью площадь разреза составляет от 20 до 25% диаметра обечайки.

Рис. 5: Ориентация горизонтальных и вертикальных перегородок

2.7 Стяжные стержни и распорки

Стяжные стержни используются для удержания перегородки на месте с помощью распорок, которые представляют собой отрезки трубопровода или трубы, размещенные для сохранения выбранного расстояния перегородки. Стяжки ввинчиваются в неподвижную трубную решетку и увеличивают длину пучка до последней перегородки. Стяжки и распорки также могут использоваться в качестве уплотнительного устройства для перекрытия обходных путей из-за проходов перегородок или зазора между кожухом и пучком труб.Минимальное количество стяжных шпилек и проставок зависит от диаметра кожуха и размера стяжных шпилек и проставок.

3. КОНСТРУКЦИЯ ОБОЛОЧКИ И ТРУБКИ ТЕПЛООБМЕННИКА: КОДЫ И СТАНДАРТЫ

Цели правил и стандартов сводов правил и стандартов заключаются в достижении минимальных требований для безопасного строительства и обеспечении общественной защиты путем определения этих материалов, требований к конструкции, изготовлению и проверке; игнорирование этого может увеличить опасность при эксплуатации. Ниже приведены некоторые стандарты проектирования механической части и нормы расчета давления, используемые при проектировании теплообменников:

1) Стандарты TEMA (Ассоциация производителей трубчатых теплообменников., 1998)

2) Стандарты вузов (Институт теплообменников, 1980)

3) API (Американский институт нефти)

4) ASME (Американское общество инженеров-механиков)

4. ОБОЗНАЧЕНИЯ ТЕМА

Чтобы понять оболочку и конструкция и работа трубчатого теплообменника, важно знать словарь и терминологию, используемую для их описания. Этот словарь определяется буквами и диаграммами. Первая буква описывает тип переднего заголовка, вторая буква — тип оболочки, а третья буква — тип заднего заголовка.Например, БЭМ, КОЕ и АЭС.

TEMA классифицировала передний канал головки и типы крышки по буквам (A, B, C, N, D), а корпус классифицирован в соответствии с расположением сопел на входе и выходе. Есть тип конфигурации оболочки (E, F, G, H, J, K, X). Аналогичным образом классифицируется задняя голова (L, M, N, P, S, T, U, W).

Рис. 6: Обозначение TEMA

5. ОБЩИЕ СООБРАЖЕНИЯ ПРИ КОНСТРУКЦИИ

5.1 Распределение жидкости

• Поток высокого давления должен располагаться на стороне трубы.
• Коррозионная жидкость находится со стороны трубы.
• Ручей с наибольшим загрязнением должен быть расположен со стороны трубы.
• Более вязкая жидкость должна располагаться со стороны кожуха.
• Нижний расходомер следует разместить со стороны кожуха.
• Считайте оребренные трубы, если коэффициент межтрубного пространства меньше 30% от коэффициента стороны трубы.
• Не используйте оребренные трубы при сильном загрязнении кожуха.
• Струя с меньшим коэффициентом теплоотдачи выходит на кожух.
• Токсичная жидкость должна быть помещена со стороны трубки.

5.2 Скорость корпуса и трубы

Высокие скорости приводят к высоким коэффициентам теплопередачи, но также к высокому перепаду давления и эрозии. Скорость должна быть достаточно высокой, чтобы предотвратить осаждение взвешенных твердых частиц, но не настолько высокой, чтобы вызвать коррозию. Высокие скорости уменьшают засорение. Пластиковые вставки иногда используются для уменьшения эрозии на входе в трубку. Типичные расчетные скорости приведены ниже:

ЖИДКОСТИ

Технологическая жидкость со стороны трубы: от 1 до 2 м / с

Со стороны корпуса: 0.От 3 до 1 / м / с

ПАРЫ

Для паров используемая скорость будет зависеть от рабочего давления и плотности жидкости; более низкие значения в приведенном ниже диапазоне будут применяться к материалам с молекулярной массой.

Вакуум: от 50 до 70 м / с

Атмосферное давление: от 10 до 30 м / с

Высокое давление: от 5 до 10 м / с

5.3 Температура потока

Чем ближе использованный температурный подход (разница между температура на выходе одного потока и температура на входе другого потока), тем больше площадь теплопередачи, необходимая для данной работы.Оптимальное значение будет зависеть от области применения и может быть определено только путем экономического анализа альтернативных конструкций. Как правило, большая разница температур должна составлять не менее 20 ^o C, а наименьшая разница температур от 5 до 7 ^o C для охладителя с охлаждающей водой и от 3 до 5 ^o C с использованием охлажденного рассола. Максимальное повышение температуры рециркулируемой охлаждающей воды ограничено примерно 30 ^o ° C. Необходимо следить за тем, чтобы температура охлаждающей среды поддерживалась значительно выше точки замерзания обрабатываемых материалов.Когда теплообмен осуществляется между технологическими жидкостями для рекуперации тепла, оптимальные температуры приближения обычно не будут ниже 20 ^o ° C.

5.4 Падение давления

Предлагаемое ниже значение может использоваться в качестве общего руководства и обычно дает конструкцию, близкую к оптимальный.

ЖИДКОСТИ

Вязкость <1 мН с / м2, ΔP = 35 кН / м2

Вязкость = от 1 до 10 мН с / м2, ΔP = 50-70 кН / м2

ГАЗ И ПАР

Высокая вакуум: 0.4-0,8 кН / м2

Средний вакуум: 0,1 x абсолютное давление

От 1 до 2 бар: 0,5 x манометрическое давление в системе

Выше 10 бар: 0,1 x манометрическое давление в системе

При использовании высокого перепада давления следует соблюдать осторожность необходимо убедиться, что возникающая высокая скорость жидкости не вызывает эрозии или вызванной потоком вибрации трубки.

6. ПРОЦЕДУРА РАЗРАБОТКИ: (МЕТОД КЕРНА)

• Получите физические свойства для обеих жидкостей.
• Тепловая нагрузка, Q = м * C _p * ∆t
• Вычислить LMTD (средняя логарифмическая разница температур)

Где,

T1, T2 = температуры горячей жидкости на входе и выходе

t1, t2 = Температура холодной жидкости на входе и выходе

• Определите поправочный коэффициент температуры F _T ([1] стр. 828-833 Рис.18-23). F _T обычно должно быть больше 0,75 для стабильной работы теплообменников
• Разница истинных температур

∆t = F _T * ∆T _LMTD

• Принять разумное значение общей теплоты коэффициент передачи U _{d (предполагаемый)} . Значение U _{d (предполагаемое)} , касающееся технологических горячих и холодных жидкостей, можно взять из книги ([1] стр. 840 Таблица 8.)
• Общая площадь поверхности труб,

• Площадь поверхности одной трубы,

A ‘= π * d _o * L

Где,

d _o = Внешний диаметр трубы

L = Длина трубы

• Расстояние между перегородками обычно выбирается в пределах 20% -100% внутреннего диаметра оболочки.
• Зазор, C = P _t — d _o

Где,

P _t = Шаг

6.1 Расчет стороны кожуха

Где,

Ms = расход жидкости сторона кожуха

Ds = внутренний диаметр кожуха

• Тепловая температура (найти физические свойства при этой температуре),

• Эквивалентный диаметр для квадратного шага

• Рассчитать число Рейнольдса,

Найдите JH на графике между Re и JH ( [1] стр. 838 ).Используя это значение, рассчитайте коэффициент теплопередачи на стороне оболочки h _o ,

Где

k = теплопроводность

= динамическая вязкость водной жидкости

= динамическая вязкость жидкости оболочки при средней температуре

D _e = эквивалентный диаметр со стороны кожуха

C = удельная теплоемкость жидкости со стороны кожуха

6.2 Расчет со стороны трубы

Где,

M _t = поток жидкости со стороны трубы

• Вычислить число Рейнольдса,

• Найдите JH на графике между Re и JH ( [1] стр. 834 ).Используя это значение, рассчитайте коэффициент теплопередачи на стороне трубы h _i

Где

k = теплопроводность

= динамическая вязкость водяной жидкости

= динамическая вязкость жидкости в трубке при средней температуре

d _i = внутренний диаметр стороны трубы

C = удельная теплоемкость жидкости на стороне трубы

• Рассчитайте коэффициент теплопередачи снаружи трубы,

Где,

Ro = коэффициент внешней грязи (коэффициент загрязнения )

Ri = коэффициент внутреннего загрязнения (коэффициент загрязнения)

• Проверьте это условие для точного расчета,

6.3 Расчет падения давления

Где,

ΔP _с Перепад давления на стороне кожуха

N + 1 = количество крестовин = длина трубы / расстояние между перегородками

Ǿs = поправочный коэффициент вязкости для жидкости на стороне кожуха

f = коэффициент трения

Где

ΔP _t = перепад давления на стороне трубы

n = количество проходов

L = длина трубы

Ǿ _t = коэффициент поправки на вязкость для стороны трубы жидкость

f = коэффициент трения

• Потери обратного давления (из-за изменения направления потока жидкости со стороны трубы)

Где

s = удельный вес жидкости

g = ускорение из-за гравитация

n = количество проходов

v ² / 2g = скоростной напор

• Общее давление на стороне трубы,

7.ССЫЛКИ

[1] Д. К. Керн, « Process Heat Transfer », McGraw-Hill Book Company, Int. изд. 1965.

[2] Тулукканам Куппан, « Руководство по проектированию теплообменников », первое издание, Марсель-Деккер, (2000).

[3] Сондерс, Э. А. Д. (1988) Heat Exchangers « Selection, Design, and Construction », Longman Scientific and Technical. DOI: 10.1016 / 0378-3820 (89)-5

[4] NPTEL — Химическая инженерия — Химическая инженерия — II

[5] R.К. Синнотт, Coulson & Richardson’s Chemical Engineering Design, том 6, 3-е издание, Butterworth-Heinemann

О EPCM

Кожухотрубный теплообменник

: конструкция и поток воды через него

Введение

Схема потока в оболочке и Трубчатый теплообменник обычно не является противоточным или параллельным потоком, как в двухтрубном теплообменнике. Скорее, структура потока обычно представляет собой некоторую смесь противотока, параллельного потока и поперечного потока. Средняя логарифмическая разница температур, которая используется для конструкции кожухотрубного теплообменника, работает для большинства различных схем потока, которые возникают в этом типе теплообменника.Общая конфигурация и терминология кожухотрубных теплообменников описаны в разделе «Типы кожухотрубных теплообменников». Эта статья будет продолжена оттуда.

Схемы потока кожухотрубного теплообменника

Вместо одной трубы внутри другой, как в двухтрубном теплообменнике, кожухотрубный теплообменник

использует несколько труб в пучке внутри «кожуха». Это дает более компактный теплообменник для данной площади теплопередачи, но схемы потока несколько сложнее для кожухотрубного теплообменника.На схеме слева показана общая конфигурация. Некоторые варианты кожухотрубных теплообменников, которые влияют на структуру потока, включают U-образную или прямую трубку и количество проходов (сторона трубки). Картина обтекания со стороны кожуха определяется перегородками, как показано на диаграммах.

Кожухотрубный теплообменник с U-образной трубкой имеет жидкость со стороны трубки, входящую и выходящую на одном конце теплообменника

, при этом жидкость делает «разворот» через трубные изгибы на другом конце. конец, как показано на верхней диаграмме справа.Кожухотрубный теплообменник с U-образной трубкой автоматически имеет два прохода трубы.

Прямой трубчатый кожухотрубный теплообменник имеет трубную решетку и камеру статического давления на обоих концах, как показано на двух нижних диаграммах. Теплообменник с прямыми трубками, показанный справа, имеет один проход, а левый — два прохода.

Конструкция кожухотрубного теплообменника

Требуемая площадь поверхности теплопередачи для конструкции кожухотрубного теплообменника обычно находится из основного уравнения теплообменника: Q = UA ΔTlm, где:

Q = скорость теплопередачи между две жидкости теплообменника, британские тепловые единицы / час,

U = общий коэффициент теплопередачи, BTU / час-фут2-oF,

A = площадь поверхности теплопередачи, фут2,

ΔTlm = средняя логарифмическая разница температур в ° F, рассчитанная от температуры на входе и выходе двух жидкостей.

Основное уравнение теплообменника и приведенные выше параметры обсуждаются в «Основах проектирования теплообменника». Пример расчета с основным уравнением теплопередачи приведен в «Предварительном примере конструкции теплообменника».

Если требуемый расход и изменение температуры одной из жидкостей известны вместе с расходом и одной температурой для другой жидкости (или обе температуры для другой жидкости), оценка коэффициента теплопередачи и оболочки и характер потока в трубчатом теплообменнике, то требуемая площадь теплопередачи может быть рассчитана с использованием основного уравнения теплообменника.

После расчета необходимой площади поверхности теплопередачи можно определить соответствующий диаметр, длину и количество трубок, а также определить размер и дизайн кожуха. Также необходимо спроектировать трубные решетки и перегородки.

Image Credits

Схема кожухотрубного теплообменника в разрезе — https://www.daviddarling.info/encyclopedia/H/AE_heat_exchanger.html

Диаграммы потока кожухотрубного теплообменника — https://en.wikipedia.org / wiki / Shell_and_tube_heat_exchanger

Об авторе

Dr.Харлан Бенгтсон — зарегистрированный профессиональный инженер с 30-летним опытом преподавания в университете в области инженерных наук и гражданского строительства. Он имеет докторскую степень в области химического машиностроения.

Типы кожухотрубных теплообменников — Кожухотрубный теплообменник является наиболее широко используемым типом промышленных теплообменников. Стенка трубы теплообменника является поверхностью теплопередачи. Он может иметь теплообменник с U-образной трубкой или теплообменник с прямой трубкой. Жидкость со стороны трубы может иметь один, два или четыре прохода.

Основы конструкции теплообменника — Основным параметром размера, рассчитываемым при проектировании теплообменника, является площадь поверхности теплопередачи. Чтобы произвести расчеты теплообменника, необходимы параметры: общий коэффициент теплопередачи, скорость теплопередачи и средняя логарифмическая разница температур.

Комбинированная кондуктивная теплопередача и конвекционная теплопередача — Теплопередача посредством комбинации конвекционной теплопроводности может быть проанализирована с использованием кондуктивного теплового сопротивления и конвективного теплового сопротивления.