Кожухотрубные теплообменники – это самое популярное оборудование среди всех разновидностей. Технология была разработана в начале 20 века и использовалась при строительстве ТЭС. Тогда это были громоздкие приборы, позволяющие перегонять нагретую воду, повышая давление. Сейчас они стали меньше, а конструкция изменилась так, чтобы работники могли чистить различные детали, не разбирая теплообменник полностью. В этой статье расскажем, как работают кожухотрубные теплообменники, из чего они состоят, и чем отличаются от пластинчатых теплообменников.
Конструкция кожухотрубных теплообменников
Водоводяной теплообменник позволяет работать с любыми парообразными и газообразными сферами, а также жидкостями. При этом они эффективно взаимодействуют с ними даже в том случае, если их агрегатное состояние меняется во время перегонки. Для этого используется следующая конструкция:
- Кожух. Основная камера, сделанная из листа металла толщиной минимум 4 мм. В ней помещаются все остальные компоненты;
- Штуцеры. Они вварены в корпус и используются для подачи рабочего вещества внутрь оборудования;
- Трубы. По ним передаётся первые рабочие газ или жидкость;
- Межтрубный отсек. В них подаётся вторые рабочие газ или жидкость.
От диаметра и количества труб зависит мощность кожухотрубного теплообменника. Большое оборудование способно обрабатывать большее количество газа или жидкости. Например, мощность средней паровой турбины составляет 150 МВт, что обеспечивается 9 000 м2 передающей тепло поверхности. Также трубная часть может располагаться в форме букв «U» или «W» в зависимости от задач оборудования.
Принцип работы
Кожухотрубный теплообменник позволяет передавать выработанное тепло на определённый теплоноситель. Его конструкция предполагает, что холодное и горячее вещество движутся по разным кожухам, обмениваясь друг с другом теплом. Внутрь трубной части подаётся жидкость, обычно – вода. В межтрубный отсек попадает горячий пар, полученный в результате работы других механизмов. Это приводит к образованию конденсата.
Чтобы компенсировать потерю тепла из-за того, что доска, к которой прикрепляется трубная часть, нагревается медленнее, чем она, используются: сальники, линзы и сифоны. Если предполагается работать с веществом под высоким давлением, используются теплообменники из одной камеры. Они отличаются особым изгибом, позволяющим компенсировать высокое напряжение. Но такое оборудование стоит дороже и сложнее в ремонте, из-за чего применяется редко.
Схема кожухотрубного теплообменника
Различия кожухотрубных и пластинчатых теплообменников
Пластинчатые и кожухотрубные теплообменники – это два различных типа теплообменных устройств, используемых для передачи тепла между двумя средами. Давайте сравним их основные характеристики:
- Конструкция:
- Пластинчатые теплообменники состоят из набора металлических пластин с рифленой поверхностью, установленных параллельно друг другу. Между пластинами проходят две среды для передачи тепла;
- Кожухотрубные теплообменники имеют трубы, заключенные внутри кожуха. Одна среда проходит через трубы, а другая – вокруг кожуха.
- Эффективность передачи тепла:
- Пластинчатые теплообменники, как правило, обладают более высокой эффективностью передачи тепла благодаря большой поверхности контакта между средами;
- Кожухотрубные теплообменники могут быть менее эффективными, особенно в случаях, когда происходит конденсация или кипение.
- Производительность:
- Пластинчатые теплообменники часто имеют более компактный дизайн и могут обеспечивать высокую производительность на небольшой площади;
- Кожухотрубные теплообменники часто используются в более крупных системах и обладают большей габаритностью.
- Сопротивление потоку:
- Пластинчатые теплообменники обычно имеют меньшее гидравлическое сопротивление, что может снизить нагрузку на насосы;
- Кожухотрубные теплообменники имеют более высокое гидравлическое сопротивление, что требует более мощных насосов.
- Области применения:
- Пластинчатые теплообменники часто используются в системах отопления, кондиционирования воздуха и охлаждения жидкостей, а также в пищевой и химической промышленности;
- Кожухотрубные теплообменники чаще применяются в более требовательных условиях, таких как процессы с высоким давлением и температурой, и в химической промышленности.
Таким образом, кожухотрубный подогреватель больше подходит для использования в больших механизмах, например, на производстве. В этом случае он максимально эффективен. А пластинчатые конструкции применяются в сферах, где не нужно обрабатывать большие объёмы рабочего вещества.