Кожухотрубные теплообменники

Кожухотрубный теплообменник – один из видов теплотехнических устройств, которые предназначен для передачи тепла к подогреваемому веществу от теплоносителя. Главная техническая особенность – в качестве теплоносителя может применяться жидкость или газ. Применяются подобные нагревательные приборы в различных направлениях промышленности. О том, какие преимущества и недостатки есть у кожухотрубных теплообменников, как правильно выбрать подобный агрегат, необходимо поговорить подробнее.

Устройство и принцип работы

Прежде чем рассматривать принцип работы кожухотрубного теплообменника, необходимо подробнее ознакомиться с его устройством. Конструкция состоит из нескольких ключевых элементов:

• трубные решетки;
• внутренняя система из трубок;
• корпус из металла;
• уплотнения и перегородки;
• патрубки для подачи и вывода теплоносителя;
• направляющая и распределительная камеры.

Кожухотрубный теплообменник – принцип работы можно описать в нескольких основных моментах. За счет конструкционных особенностей данного прибора, холодный и горячий теплоноситель циркулируют внутри раздельно друг от друга. Процесс теплообмена осуществляется через стенки трубок, по которым перемещается теплоноситель.

Работа кожухотрубного теплообменника основывается на передаче тепла между веществами с разной температурой. Зависимо от направления движения теплоносителя, подобные приборы могут быть нескольких типов:

• перекресточные;
• прямоточные;
• противоточные.

Зависимо от материала, из которого изготовлены трубки, по которым будет циркулировать теплоноситель, теплообменники данного типа могут быть латунными, медными, титановые, стальными.

Преимущества и недостатки

Характеристики кожухотрубных теплообменников делают их максимально универсальными в плане применения. Их большая популярность обуславливается многочисленными преимуществами:

• ремонтопригодность – можно без особого труда заменять отдельные поврежденные элементы;
• износоустойчивость;
• долговечность, надежность;
• высокая эффективность рабочего режима;
• может работать не только с чистыми теплоносителями, но и загрязненными средами;
• устойчивость к мощным гидроударам в системе;
• безопасная эксплуатация;
• стойкость к воздействию агрессивных сред;
• устойчивость к высокому давлению.

Если же говорить о недостатках, необходимо отметить несколько моментов. Во-первых, большинство теплообменников данного типа стоят дороже, чем аналогичные установки. Во-вторых, подобные приборы имеют крупные габариты, из-за чего придется освобождать достаточно много места под их установку. В-третьих, часто ломаются трубки, которые придется заменять на новые.

Сферы применения

Изначально кожухотрубные теплообменники разрабатывались для крупных промышленных предприятий, где нужны были обогреватели с большими поверхностями, которые могли бы работать под высоким давлением.

Направлений, где чаще всего применяются подобные нагреватели несколько:

• Пищевая отрасль.
• Химическая промышленность.
• Нефтегазовая отрасль.

Активнее всего подобные теплообменники применяются для нагрева и охлаждения рабочих жидкостей, эффективной работы тепловых насосных станций. Их используют в качестве испарителей и конденсаторов.

Советы по выбору и эксплуатации

Если эффективности работы теплообменника недостаточно, можно значительно улучшить технические характеристики прибора. Для этого существует несколько способов:

• Использование специализированных смесей, в которые входят газы и жидкости.
• Установка витых и профильных трубок.
• Монтаж спиралевидных вставок. Они нужны для поперечного и продольного обтекания труб.
• Создание вибрация для тех поверхностей, через которые осуществляется теплообмен.

Чаще всего современные производители применяют подобные приемы комплексно, чтобы значительно повысить КПД нагревательного устройства.

Для того, чтобы правильно выбрать кожухотрубный теплообменник, важно знать, как рассчитать его наиболее оптимальные характеристики для личных целей.

Во-первых, изначально необходимо определиться с тем, что будет циркулировать по трубам – вода или газ. Для газообразных и жидких теплоносителей должна поддерживаться своя скорость циркуляции. Например, для газа скорость должна сохраняться в диапазоне между 3 и 30 метрами в секунду. Для жидкостных теплоносителей скорость должна сохраняться в диапазоне между 0.6 и 6 м/с.

Важно! Нельзя забывать о том, что чем больше скорость циркуляции теплоносителя, тем больше будут затраты в плане электроэнергии. Из-за этого можно немного снизить ее, чтобы прибор работал чуть более экономичней.

Во-вторых, определиться с материалом, из которого будут изготовлены трубки, по которым циркулирует теплообменник. На выбор влияет вид рабочей среды. Например, для работы с агрессивными средами, рекомендуется выбрать теплообменник с трубами из нержавеющей стали.

В-третьих, важный момент при выборе – размеры нагревателя. Так как кожухотрубные нагреватели в большинстве своей крупногабаритными, важно заранее подготовить место под его установку, так, чтобы подобраться к прибору можно было с любой стороны.

В плане эксплуатации, данный вид теплообменников является неприхотливым. Что касается поломок, специалисты рекомендуется приобретать кожухотрубные установки с запасными трубками, так как это самый ненадежный элемент конструкции, который чаще всего выходит из строя. Важно знать о том, что после любой поломки и дальнейшей починки, теплоэффективность прибора снижается.

Ремонтные работы не рекомендуется выполнять самостоятельно. Для этого лучше вызвать специалиста с опытом починки подобного оборудования. В противном случае можно повредить конструкцию, значительно снизить эффективность работы кожухотрубного теплообменника.