Кожухотрубчатые теплообменники передают тепло посредством протекания двух жидкостей с разной температурой через трубное и межтрубное пространства. Горячая жидкость течёт по трубкам, а холодная – по кожуху. Теплопередача от горячей жидкости к холодной происходит через стенки труб. Они состоят из кожуха, трубного пучка, трубных решёток, перегородок, а также входного и выходного патрубков. Они обеспечивают высокую эффективность теплопередачи, компактную конструкцию, высокую адаптивность и простоту эксплуатации. Они подходят для использования в системах отопления и кондиционирования воздуха, энергетике и химической промышленности.
Кожухотрубчатый теплообменник — распространённое и важное теплообменное оборудование. Ниже представлен полный анализ его конструкции, принципа работы, характеристик, областей применения, технического обслуживания и других аспектов:
●Кожух : Обычно изготавливается из углеродистой или нержавеющей стали и представляет собой наружную оболочку теплообменника, обеспечивающую защиту и поддержку внутренних трубных пучков, а также выдерживающую определённое давление. Его конструкция должна учитывать такие факторы, как свойства среды, рабочее давление и температура, чтобы обеспечить достаточную прочность и коррозионную стойкость.
●Трубные пучки : Состоящие из множества параллельных трубок, они являются основным компонентом теплообмена. Материалы труб, такие как медь и нержавеющая сталь, выбираются в зависимости от конкретных условий эксплуатации. Трубные пучки могут иметь квадратную или треугольную конфигурацию, каждая из которых влияет на характеристики потока и теплопередачу жидкости.
●Трубные решётки : Закрепите концы трубного пучка и отделите его от кожуха. Трубные решётки должны быть прочными и герметичными, чтобы предотвратить утечку жидкости между трубами и кожухом. Трубные решётки могут быть соединены с трубами с помощью компенсаторов, сварки и других методов. Качество этих соединений напрямую влияет на надёжность теплообменника.
●Перегородки : Устанавливаются внутри кожуха и направляют жидкость в кожухе по заданному пути, увеличивая турбулентность и улучшая теплопередачу. Перегородки бывают различных форм, включая арочные, дисковые и кольцевые. Расстояние между ними и их количество регулируются в зависимости от конкретных требований к конструкции.
●Входные и выходные патрубки : Включают в себя трубные и межтрубные патрубки, используемые для подключения к внешним трубопроводным системам, обеспечивая бесперебойный поток горячих и холодных жидкостей в теплообменник и из него. Размеры и способ подключения входных и выходных патрубков должны соответствовать внешнему трубопроводу.
В кожухотрубчатых теплообменниках тепло передается путем протекания двух жидкостей разной температуры через трубное и межтрубное пространства. Горячая жидкость течет по трубкам, а холодная – по кожуху. Тепло передается от горячей жидкости к холодной через стенки труб. Конкретный процесс выглядит следующим образом:
●Горячая жидкость поступает в трубный пучок через входное отверстие трубы и в процессе течения внутри трубы передает тепло ее стенке.
●Холодная жидкость поступает в кожух через входное отверстие со стороны кожуха и течет по извилистому пути под руководством перегородки, полностью контактирует с трубным пучком и поглощает тепло, передаваемое от стенки трубы.
●Когда горячая жидкость течет по трубке к выходу из трубки, температура понижается; когда холодная жидкость течет по кожуху к выходу из кожуха, температура повышается, тем самым завершая теплообмен.
●Преимущество
Высокая эффективность теплопередачи : Благодаря разумной конструкции трубного пучка и перегородок жидкость может образовывать сильную турбулентность внутри трубки и корпуса, увеличивая площадь теплопередачи и коэффициент теплопередачи, тем самым повышая эффективность теплопередачи.
Компактная конструкция : При той же площади теплопередачи кожухотрубчатый теплообменник имеет относительно небольшие размеры и занимает меньше места, что делает его пригодным для мест с ограниченным пространством.
Высокая адаптивность : Подходящие материалы и конструктивные формы могут быть выбраны в соответствии с различными условиями эксплуатации и требованиями к средам, и они могут выдерживать различные сложные рабочие условия, такие как высокая температура, высокое давление и коррозионная активность.
Простота эксплуатации : Легко разбирается и чистится, удобен в обслуживании и ремонте, позволяет оперативно обнаруживать и устранять неполадки, возникающие в процессе эксплуатации оборудования.
●Недостаток
Большой расход металла : Поскольку для изготовления корпусов, трубных пучков и других компонентов требуется большое количество труб и стали, расход металла велик, а стоимость относительно высока.
Тепловое напряжение : При большой разнице температур между горячей и холодной жидкостью трубный пучок и корпус расширяются с разной скоростью, создавая тепловое напряжение, которое может повредить оборудование. Для устранения или снижения теплового напряжения необходимы соответствующие меры, такие как установка компенсаторов.
Сложность очистки от грязи : При длительной эксплуатации на трубном пучке и внутренней стенке кожуха скапливается грязь, что влияет на эффективность теплопередачи. Хотя очистка возможна, некоторые трудноудаляемые загрязнения удалить сложнее.
●Химическая промышленность : В химическом производстве кожухотрубчатые теплообменники широко используются для нагрева, охлаждения и конденсации в различных химических реакциях. Например, они используются для охлаждения синтез-газа при производстве синтетического аммиака и для нагрева и охлаждения сырой нефти в нефтехимической промышленности.
●Энергетика : На тепловых электростанциях кожухотрубчатые теплообменники используются в системах подогрева конденсата турбин и охлаждения циркуляционной воды. Они конденсируют отработавший пар турбин в воду, рекуперируя тепло и повышая энергоэффективность.
●Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха (овкв) : В системах центрального отопления кожухотрубные теплообменники передают тепло от высокотемпературной горячей воды к низкотемпературной, обеспечивая потребителям необходимую температуру нагрева. В системах кондиционирования воздуха они охлаждают или нагревают воздух для регулирования температуры и влажности в помещении.
●Пищевая промышленность и производство напитков : В процессе производства продуктов питания и напитков кожухотрубчатые теплообменники используются для стерилизации, охлаждения, нагревания и других процессов. Например, при пастеризации молока молоко нагревается до определённой температуры и поддерживается в течение определённого времени, а затем быстро охлаждается для обеспечения качества и безопасности молока.
●Регулярный осмотр : Регулярно проверяйте внешний вид кожухотрубчатого теплообменника, чтобы убедиться в отсутствии утечек, деформаций и т. Д. На кожухе, трубном пучке, впускных и выпускных трубах и т. Д. Проверяйте рабочие параметры оборудования, такие как температура, давление, расход и т. Д., чтобы убедиться в нормальной работе оборудования.
●Очистка от грязи : В зависимости от условий эксплуатации трубный пучок и внутреннюю стенку кожуха необходимо регулярно очищать от грязи. Существует два метода очистки: Физическая и химическая. Для физической очистки могут использоваться такие методы, как мойка водой под высоким давлением и щёточная очистка; для химической очистки требуется выбор подходящего чистящего средства в зависимости от характера загрязнения.
●Антикоррозийная обработка : Металлические части оборудования подвергаются антикоррозийной обработке, например, покраске, цинкованию и т.д., для предотвращения коррозии металла. Для высококоррозионных сред необходимо выбирать коррозионно-стойкие материалы или применять специальные антикоррозийные меры.
●Замена изнашиваемых деталей : Регулярно проверяйте состояние уплотнений, прокладок и других изнашиваемых деталей оборудования. Если они изношены или состарены, их следует своевременно заменить, чтобы обеспечить герметичность оборудования.
●Испытание под давлением : Регулярно проводите испытания оборудования под давлением для проверки его устойчивости к давлению. Испытание под давлением должно проводиться в соответствии с действующими стандартами и спецификациями, чтобы гарантировать работу оборудования в безопасном диапазоне давлений.