Трубчатый теплообменник

Трубчатый теплообменник состоит из корпуса, пучка теплообменных труб, трубной решетки, разделительной пластины и трубного короба. Корпус в основном имеет цилиндрическую форму и оснащен пучком труб. Оба конца пучка труб закреплены на трубной решетке.

 
 

Принцип работы трубчатого теплообменника:

Трубчатый теплообменник, также называемый кожухотрубным теплообменником, использует пучки труб в качестве теплообменного элемента. Одна жидкость протекает внутри труб, а другая — снаружи труб, но внутри кожуха, образуя таким образом поперечный поток для осуществления теплообмена.

Трубчатые теплообменники являются наиболее распространённым типом теплообменников на нефтеперерабатывающих заводах и в других химических процессах. Наиболее важной особенностью трубчатого теплообменника является высокое давление, которое он может выдерживать, что в несколько раз выше, чем у пластинчатых теплообменников.

Жидкости или газы могут протекать как по трубкам, так и по корпусу. Для обеспечения эффективности теплопередачи обычно требуется большая поверхность теплообмена, что приводит к использованию большого количества трубок.

Конструкция трубчатого теплообменника

Как правило, концы каждой трубки соединяются с воздуховодами (иногда называемыми водяными камерами) через отверстия в трубных листах. В зависимости от формы трубки используются два типа трубок: прямые и U-образные, изогнутые в форме буквы U.

U-образный трубчатый теплообменник

На атомных электростанциях большие теплообменники, называемые парогенераторами, обычно представляют собой двухфазные устройства с U-образными трубами. Они используются для превращения воды, возвращаемой из поверхностного конденсатора, в пар, который приводит в движение турбину для выработки электроэнергии. Большинство кожухотрубных теплообменников имеют 1, 2 или 4 прохода по трубной стороне. Это означает, сколько раз жидкость в трубах проходит через жидкость в кожухе. В одноходовом теплообменнике жидкость поступает в один конец каждой трубки и выходит из другого.

Прямотрубный теплообменник

Трубчатые теплообменники, работающие в качестве поверхностных конденсаторов на электростанциях, часто представляют собой одноходовые прямоточные теплообменники. Двух- и четырёхходовые конструкции распространены, поскольку жидкость может входить и выходить с одной стороны. Это значительно упрощает конструкцию.

Часто используются перегородки, направляющие поток через боковую часть корпуса, чтобы жидкость не проходила коротким путём через боковую часть корпуса, оставляя неэффективные малые объёмы потока. Перегородки обычно крепятся к трубному пучку, а не к корпусу, чтобы пучок можно было снимать для простого обслуживания.

Теплообменники с противоточным движением потоков являются наиболее эффективными, поскольку они обеспечивают наибольшую среднюю логарифмическую разницу температур между горячим и холодным потоками. Однако многие компании не используют двухходовые теплообменники с U-образной трубкой, поскольку они легко ломаются и стоят дороже. Часто для имитации противоточного движения потоков в одном большом теплообменнике используются несколько теплообменников.

Какой материал выбрать для труб?

Чтобы обеспечить эффективную и безопасную передачу тепла, материал труб должен обладать хорошей теплопроводностью и быть достаточно прочным, чтобы выдерживать тепловые нагрузки. Поэтому для изготовления трубного пучка необходимо использовать прочные, теплопроводящие, устойчивые к коррозии высококачественные материалы.

Чаще всего Wintech трубы из углеродистой стали, нержавеющей стали, хастеллой и титана.