КОЖУХОТРУБЧАТЫЕ ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты применяются в нефтяной, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности для нагрева, охлаждения, конденсации и испарения жидкости, пара и их смесей.

По назначению кожухотрубчатые теплообменные аппараты делятся на теплообменники (Т), холодильники (Х), конденсаторы (К) и испарители (И); по конструкции — на аппараты с неподвижными трубными решетками (тип Н), с температурным компенсатором на кожухе (тип К), с плавающей головкой (тип П) и с U-образными трубами (тип У).

Теплообменники предназначены для нагрева и охлаждения различных сред с температурой теплообменивающих сред от минус 30 до +350oC, (типы ТН и ТК) и от минус 30 до +450oC (типы ТП и ТУ); холодильники - для охлаждения различных жидких или газообразных сред пресной, морской водой или хладагентами с температурой охлаждаемой среды в кожухе от 0 до +300oC (типы ХН и ХК) и от 0 до +400oC (тип ХП) и температурой охлаждающей среды в трубах от - 20 до +60oC; конденсаторы - для конденсации и охлаждения парообразных сред пресной, морской водой или другими хладагентами с температурой конденсируемой среды в кожухе от 0 до + 300oC (типы КН и КК) и от 0 до +400oC (тип КП) и температурой охлаждающей среды в трубах от -20 до +60oC; испарители - для нагрева и испарения различных жидких сред с температурой греющей и испаряемой сред от минус 30 до +350oC (типы ИН и ИК) и от - 30 до +450oC (типы ИП и ИУ); холодильные конденсаторы (тип КТ) - для сжижения хладагента в аммиачных и углеводородных (пропан, пропилен) холодильных установках общепромышленного назначения, работающих в пределах температур конденсируемого хладагента от 0 до +100oC, при температуре охлаждающей среды от минус 40 до +50oC; холодильные испарители (тип ИТ) - для охлаждения воды и растворов давлением до 0,6 МПа (6 кгс/см2) в аммиачных и углеводородных (пропан, пропилен) холодильных установках общепромышленного назначения, работающих в пределах температур насыщения от +40 до минус 40oC; жидких технологических сред давлением 1-2,5 МПа (10— 25 кгс/см2) в установках, работающих в пределах насыщения от +40 до минус 60oC.

Теплообменные аппараты типов П и У применяются при значительной разности температур стенок кожуха и труб, а также в случае необходимости механической чистки трубного пучка снаружи.

Теплообменные аппараты изготовляются:
по расположению - вертикальными (типы Н, К и П) и горизонтальными (типы Н, К, П и У);
по числу ходов в трубном пространстве - одноходовыми (типы Н и К), двухходовыми (типы Н, К, П и У), четырехходовыми (типы Н, К и П) и шестиходовыми (типы Н, К и П);
по компоновке - одинарными и сдвоенными;
по материалу основных узлов и деталей - с деталями трубного и межтрубного пространств из углеродистой или коррозионностойкой стали; с деталями трубного пространства из коррозионностойкой стали, а межтрубного пространства - из углеродистой стали; с трубами из латуни или алюминиево-магниевого сплава и деталями межтрубного пространства из углеродистой стали.

Теплообменные аппараты изготовляются с кожухами диаметром
- 159, 273, 325, 400, 426, 600, 630, 800, 1000, 1200 и 1400 мм (для типов Н и К),
- 1600, 1800 и 2000 мм (для типа Н),
- 325, 400, 426, 500, 530, 600, 630, 800, 1000, 1200 и 1400 мм (для типов П и У)
- 800, 1000, 1200, 1600, 2400, 2600 и 2800 мм (для испарителей типов П и У).

Для стандартных теплообменных аппаратов типов Н и К применяют трубы 20х2 и 25х2 мм; для аппаратов типа П — трубы 20х2, 25 х2 и 25х2,5 мм; для аппаратов типа У - трубы 20х2 мм.
В кожухотрубчатых теплообменных аппаратах с неподвижными трубными решетками и с температурным компенсатором на кожухе трубы расположены по вершинам равностороннего треугольника.
В кожухотрубчатых теплообменниках с U-образными трубами, теплообменниках и холодильниках с плавающей головкой трубы расположены по вершинам квадрата или равностороннего треугольника; в конденсаторах с плавающей головкой - по вершинам равностороннего треугольника; в испарителях с паровым пространством по вершинам квадрата. Трубы в трубных решетках крепятся методом развальцовки или обварки с подвальцовкой в соответствии с ОСТ 26-02-1015-85.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты предназначены для нагрева, охлаждения, конденсации и испарения жидкости, газа, пара и их смесей в нефтяной, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности.

НПО "СФЕРА" имеет опыт и может изготовить аппараты с неподвижными трубными решетками (тип Н), температурным компенсатором на кожухе (тип К), с плавающей головкой (тип П) и U-образными трубами (тип У) на основании технических условий ТУ 3612-024-00220302-02, ТУ 26-02-1102, ТУ 3612-023-00220302-01, ТУ 3612-005-00220302-98, ТУ 3644-006-00220302-99, ТУ 3612-007-00220302-98, ТУ 3612-013-00220302-99.

По согласованию возможно изготовление нестандартных теплообменных аппаратов на основании индивидуальных технических проектов заказчика:

  • с неподвижными трубными решетками и температурным компенсатором на кожухе (для чистых сред при разности температур кожуха и труб, не превышающей 30-70oС) диаметром 159, 273, 325, 426, 600, 800, 1000, 1200 и 1400 мм согласно ТУ 3612-024-00220302-02;
  • с плавающей головкой (для загрязненных сред при больших разностях температур кожуха и труб) и U-образными трубами (для чистых сред при больших разностях температур кожуха и труб) диаметром 325, 426, 530, 600, 800, 1000, 1200 и 1400 мм (ТУ 3612-023-00220302-01);
  • с паровым пространством (для отпаривания тяжелых нефтепродуктов или для нагрева жидких нефтепродуктов) диаметром 800, 1000, 1200, 1600, 1800 и 2000 мм (ТУ 3612-013-00220302-99);
  • специального назначения (ТУ 3612-007-00220302-98): термосифонные (для нагрева и испарения сырьевых смесей, подаваемых в колонные аппараты) диаметром 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000 и 2200 мм;
  • вакуумные (для конденсации паров под вакуумом) диаметром 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800 и 2000 мм

Теплообменные аппараты подразделяются:

  • по назначению - на теплообменники (Т), холодильники (X), конденсаторы (К) и испарители (И);
  • по конструкции - на аппараты с неподвижными трубными решетками (тип II), температурным компенсатором на кожухе (тип К), с плавающей головкой (тип П) и U-образными трубами (тип У);
  • по расположению - на вертикальные (В) и горизонтальные (Г);
  • по числу ходов в трубном пространстве - на одноходовые и многоходовые;
  • по компоновке - на одинарные, сдвоенные или блоки;
  • по материальному исполнению - основные узлы и детали из углеродистой, легированной, низколегированной, коррозионностойкой стали, латуни и титана. Разрешается изготовлять сборочные единицы из материала других марок по ОСТ 26-291- 94.

Расположение отверстий в опорах под фундаментные болты для горизонтальных аппаратов и размещение поперечных перегородок должно соответствовать техническим условиям.

По требованию заказчика могут быть внесены изменения, предусмотренные соответствующими техническими условиями.

Комплект поставки: аппарат в собранном виде с ответными фланцами, прокладками, запасными крепежными деталями и прокладками.

По требованию заказчика для аппаратов типов П и У могут быть поставлены трубные пучки.

Аппараты, изготовляемые по техническим условиям, заказываются по опросному листу. Заказы на сдвоенные аппараты, изготовляемые по ТУ 3612-024-00220302-02 и ТУ 3612-023-00220302-01, принимаются по альбому типовых конструкций (АТК) 24.202.09-90; заказы на блоки из аппаратов принимаются по АТК 24.202.10-90.

 

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ

Выбор диаметра и длины труб

Трубы изготавливают из горячекатаной стали Вст3, из низколегированных и высоколегированных сталей.

Для жидкостей диаметр труб принимается 20-56 мм, для газов 40-76 мм.

Длина трубного пучка 2-5 м.

Если длина теплообменника получилась неконструктивно велика, то делают многоходовой теплообменник. Для того, чтобы обеспечить в трубах турбулентный режим движения теплоносителя, рекомендуется принимать следующие скорости:

  • для жидкостей 0,3-2 м/с;
  • для газов 8-25 м/с.

 

Факторы, влияющие на выбор теплообменников

  1. давление и температура;
  2. поверхность теплообмена;
  3. конструкционный материал;
  4. наличие температурных напряжений и необходимость их компенсаций.

 

Расположение труб в трубной решетке

razmetka

1. По вершинам равностороннего треугольника. Самый компактный и распространенный способ;

formula 1

dн - наружный диаметр трубы

2. По вершинам квадрата. Применяется, если используется загрязненный теплоноситель в межтрубном пространстве.

3. По концентрическим окружностям.

 

Способы закрепления труб в трубной решетке

kreplenie

1. Развальцовка (а, б, в, е)

Самый распространенный способ.

Материал трубки раскатывается роликом вальцовки, доводится до пластичного состояния, соединяясь с материалом трубной решетки.

Для уменьшения опасности пробоя развальцовки в трубной решетке протачиваются канавки диаметром 0,3-0,8 мм. В канавки затекает материал труб при развальцовке. При данном способе крепления, если произойдет потеря плотности развальцовки, трубку можно заменить и осуществить развальцовку заново.

Максимальный перепад давления 1 МПа. Глубина развальцовки 1,5dн.

Со стороны межтрубного пространства необходимо оставить неразвальцованный поясок.

2. Сварка (г, д)

Достоинство этого способа - перепад давлений практически неограничен, но заменять трубки нельзя (недостаток).

3. Пайка (ж)

Применяется в медных аппаратах, где крепятся медные трубки к латунным трубным решеткам.

4. Склейка (з)

Применяется для труб из полиэтилена.

5. Сальниковое крепление.

Применяется для труб из керамики и чугуна.

 

КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Тип аппарата Исполнение аппарата по материалу Кожух Распределительная камера Теплообменная труба Трубная решетка
ТН, ТК ХН, ХК КН, КК ИН, ИК М1 СтЗсп или сталь 16ГС СтЗсп или сталь 16ГС Сталь 10 или 20 Сталь 16ГС
ХК, КК М3   Латунь ЛАМш 77-2-0,05 Сталь 16ГС с наплавкой латунью марки Л062-1 или Л63
ТН, ТК ИН, ИК М8 Сталь 12Х18Н10Т Сталь 08Х18Н10Т или 12Х18Н10Т Сталь 12Х18Н10Т
ТН, ТК ИН, ИК М9 Сталь 10Х17Н13М2Т
ТН, ТК ХН, ХК КН, КК ИН, ИК М10 Сталь 12Х18Н10Т СтЗсп или сталь 16ГС Сталь 08Х18Н10Т или 12Х18Н10Т Сталь 12Х18Н10Т
М11 Сталь 10Х17Н13М2Т   Сталь 10Х17Н13М2Т
ХН, ХК КН, КК М12 СтЗсп или сталь 16ГС Сталь 08Х22Н6Т
ТН, ТК ИН, ИК М17 Сталь 09Г2С Сталь 10Г2 Сталь 09Г2С и 10Г2С1 категории 8 или 09Г2С и 10Г2
ТН, ТК ХН, ХК КН, КК М19 Сталь 08Х22Н6Т СтЗсп или сталь 16ГС Сталь 08Х22Н6Т
М20 Сталь 08Х21Н6М2Т   Сталь 08Х21Н6М2Т
ТН, ТК М21 Сталь 08Х22Н6Т
М22 Сталь 08Х21Н6М2Т
ТН, ТК ИН, ИК М23 СтЗсп или сталь 16ГС Сталь 08Х22Н6Т
М24   Сталь 08Х21Н6М2Т
ТН, ТК ИН, ИК Б6 СтЗсп или сталь 16ГС Двухслойная сталь Ст3сп+12Х18Н10Т; 16ГС+12Х18Н10Т или 12Х18Н10Т Сталь 08Х18Н10Т. 12Х18Н10Т Сталь 12Х18Н10Т
Б8   Двухслойная сталь Ст3сп+10Х17Н13М2Т; 16ГС+10Х17Н13М2Т или 10Х17Н13М2Т Сталь 10Х17Н13М2Т