Кожухотрубные и смесительные теплообменные аппараты


Теплообменные модули ВПТ-1400
Разработчик: ЗАО «ОРМА»

Технологические и производственные возможности ЗАО «Энергопрогресс», а также накопленный опыт изготовления теплообменного оборудования, позволяют нам производить качественные теплообменные аппараты с широким спектром применения в различных отраслях промышленности.
Преимуществами ЗАО «Энергопрогресс» при изготовлении теплообменных аппаратов являются:

  • Изготовление возможно, как по чертежам заказчика, так и по различным стандартам, ГОСТам и ТУ,
  • Изготовление, как из материала исполнителя, так и из материала заказчика, с проведением входного контроля материалов,
  • Проведение предусмотренных технической документацией гидравлических испытаний до 10 МПа (100 кг/см2),
  • Неразрушающий контроль сварных соединений – капиллярный, ультразвуковой (УЗК), рентгенография – проводимые собственной аттестованной лабораторией,
  • Наличие грузоподъемного оборудования в сочетании с железнодорожными путями прямо в цехе, позволяющие производить и отгружать аппараты весом свыше 100 тонн,
  • Возможность нанесения защитных покрытий – антикоррозионных, для защиты от химически агрессивных сред и т.п. (по желанию заказчика),
  • Возможность производства теплоизоляции теплообменников (по желанию заказчика).

Отгрузка сетевого подогревателя воды ПСГ-4000 на ж/д платформе

Теплообменный аппарат (или теплообменник) – это устройство, в котором осуществляется передача  теплоты от горячего теплоносителя к холодному.  В качестве теплоносителей могут быть жидкости, газы, пары. Теплообменники, которые в зависимости от назначения  могут использоваться и как нагреватели, и как охладители, применяются в технологических процессах металлургической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, газовой, химической и других отраслях промышленности, в энергетике (в т. ч. атомной) и коммунальном хозяйстве.
По способу передачи теплоты теплообменники подразделяются на поверхностные и смесительные. В поверхностных теплообменниках передача тепло происходит через твердую стенку и между теплоносителями отсутствует непосредственный контакт. В смесительных теплообменниках теплоносители контактирую непосредственно. Поверхностные теплообменные аппараты в свою очередь бывают рекуперативные и регенеративные.

Поверхностные теплообменники


Трубная система охладителя огнестойкой жидкости

Рекуперативные теплообменники – это теплообменники, в которых холодный и горячий теплоносители движутся в разных каналах, а теплообмен происходит в стенке между ними. Их так же называют стационарными, так как при неизменных условиях параметры теплоносителей на входе и в любом из сечений каналов остаются неизменными, независимыми от времени, т.е. процесс теплопередачи имеет стационарный характер.
В промышленности наиболее распространены следующие рекуперативные теплообменники:

  • Кожухотрубные теплообменники,
  • Секционные (элементные) теплообменники,
  • Витые теплообменники,
  • Двухтрубные (типа «труба в трубе») теплообменники,
  • Погружные теплообменники,
  • Оросительные теплообменники,
  • Пластинчатые теплообменники,
  • Пластинчато-ребристые теплообменники,
  • Ребристые теплообменники,
  • Спиральные теплообменники,
  • Графитовые теплообменники.

Отметим достоинства кожухотрубных теплообменников:

  • Бóльшая мощность аппаратов (по сравнению с пластинчатыми),
  • Лучше приспособлены для очистки, что заметно повышает ресурс (процесс очистки особенно эффективен с применением систем шариковой очистки (СШО)),
  • Ремонтопригодность и его экономическая целесообразность замены отдельных частей аппаратов,
  • Как следствие всего перечисленного, меньшая стоимость эксплуатации кожухотрубных теплообменников.

Для увеличения поверхности теплоотдачи использована оребреная биметаллическая трубка

В настоящее время стали появляться современные кожухотрубные теплообменники, оснащенные трубками, профилированным таким образом, что рост гидравлического сопротивления ненамного превышает рост теплоотдачи вследствие применения завихрителей потока. Это достигается накаткой на внешней поверхности трубы кольцевых или винтообразных канавок, вследствие образования которых на внутренней поверхности трубы образуются плавно очерченные выступы небольшой высоты, повышающие теплоотдачу в трубках. Эта технология, в дополнение к таким важным показателям как высокая надежность (даже при гидравлическом ударе) и меньшая стоимость, дает отечественному кожухотрубному оборудованию дополнительные преимущества по сравнению с иностранными пластинчатыми аналогами.
В регенеративных теплообменных аппаратах теплоносители контактируют с твердой стенкой поочередно. Теплота накапливается в стенке при контакте с горячим теплоносителем и отдается при контакте с холодным.

Смесительные теплообменники
Смесительные (контактные) теплообменники – это теплообменники, предназначенные для осуществления теплообменных и массообменных процессов путем прямого смешивания сред. В этом заключается их главное отличие от поверхностных теплообменников. Пароводяные струйные аппараты (ПСА), использующие в своей основе струйный инжектор, являются наиболее распространенными смесительными теплообменниками струйного типа. Поскольку конструкция смесительных теплообменных аппаратов проще поверхностных, тепло используется более полно. Однако следует заметить, что смесительные теплообменники пригодны, только если технологический процесс допускает перемешивание сред. Наибольшее применение данный тип теплообменников находит в установках утилизации тепло дымовых газов, отработанного пара и т.п.

Конструкции теплообменных аппаратов
В зависимости от конструкции теплообменники подразделяют на:

  • Обемные
  • Скоростные
  • Пластинчатые
  • Пластинчато-ребристые
  • Спиральные

В объемных теплообменниках одна из сред сосредоточена в баке большого объема, а вторая протекает через змеевик.
В скоростных (кожухотрубных) теплообменниках среды движутся с достаточно большой скоростью для увеличения коэффициента теплоотдачи, множество мелких трубок находятся в одной большой, среды движутся одна в межтрубном пространстве, друга внутри трубок. Обычно в трубках находится более грязная среда, т.к. в них легче проводить очистку.
Пластинчатые теплообменники состоят из набора пластин, между которыми движутся теплоносители. Достаточно просты в изготовлении  - штампованные пластины складываются с прокладками между ними, достаточно легко модифицируются (добавляются или убираются пластины), достаточно хорошая эффективность.
Однако стоит выделить и недостатки пластинчатой конструкции:

  • небольшая мощность (по сравнению с кожухотрубным), ограниченная небольшими размерами пластин, что связано с технологической сложностью изготовления пластин больших размеров,
  • срок службы меньше чем у кожухотрубных,
  • критичны к качеству и составу среды,
  • ремонт экономически не обоснован.

Пластинчато-ребристые теплообменники состоят из системы разделительных пластин, между которыми находятся ребристые поверхности – насадки, присоединенные к пластинам.
Для нагревания и охлаждения высоковязких жидкостей используются спиральные теплообменники - два спиральных канала, навитых из рулонного материала вокруг центральной разделительной перегородки, среды движутся по каналам.
Хочется отметить, что серьёзной проблемой является коррозия теплообменников. Для защиты от коррозии применяется газотермическое напыление трубных досок, труб пароперегревателей.

Трубная доска с установленной в нее биметаллической трубкой

Конденсатор

Корпус конденсатора, готовый к набивке трубкой