Кожухотрубчатые теплообменники в химической промышленности

На большинстве химических производств самый распространенный тип теплообменного оборудования – кожухотрубчатые теплообменники. В свою очередь этот тип теплообменного оборудования также делится на различные подвиды. Какие из них наиболее востребованы на предприятиях химической промышленности?

В семидесяти пяти случаях из ста на предприятиях химической отрасли процессы охлаждения, нагрева или конденсации обеспечивают теплообменные агрегаты жесткой конструкции. Это, как правило, стальной кожухотрубчатый теплообменник с жестко соединенными трубными решетками. В соответствии со стандартами ГОСТ такой тип теплообменного оборудования обозначается буквой Н.

Еще 15% теплообменного оборудования на химических производствах относятся к типу К. По ГОСТу так обозначаются стальные или медные конструкции теплообменников, имеющих на кожухе специальные температурные компенсаторы. Еще 7 % приходится на оборудование типа П и ПК. К типу П относятся стальные агрегаты с плавающей головкой. К типу ПК относятся агрегаты из стали с компенсатором на плавающей головке. И 3 % приходится на кожухотрубчатые теплообменники типа У. Это стальные агрегаты с трубами в форме U. Из меди агрегаты типов П, ПК и У не изготавливаются.

Все перечисленные виды кожухотрубчатых теплообменников отличаются площадью теплообменных поверхностей, давлением в межтрубном пространстве, диаметром кожуха и труб.

При этом в каждом типе теплообменного агрегата существуют и базовые принципы повышения интенсивности. В теплообменных агрегатах типа Н важно, чтобы трубные пучки были расположены максимально близко к огибающей их поверхности кожуха. Если зазор между трубами и кожухом будет слишком велик, теплоносители будут проходить мимо основных теплообменных поверхностей. Это значительно снизит эффективность работы теплообменника. Соответственно, если найти способ как можно более тесно состыковать трубы и внутреннюю стенку кожуха, коэффициент теплопередачи повысится.

Еще один способ повысить интенсивность теплообменных процессов в этом типе теплообменника – повлиять на скорость движения теплоносителей. Это делается за счет изменения диаметра сечения труб в трубных пучках. Расчет теплообменников производится таким образом, чтобы скорость движения теплоносителей была не меньше определенных показателей (у газов это от 8 до 30 метров в секунду, у жидкостей не меньше полутора метров в секунду). Для достижения определенной скорости необходимо подобрать правильное соотношение трубного и межтрубного пространств.

Современные методы расчета теплообменников позволяют значительно повышать коэффициент полезного действия без увеличения габаритов.