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.
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:
Теплообменные аппараты подразделяются:
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.
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:
Факторы, влияющие на выбор теплообменников
Расположение труб в трубной решетке
1. По вершинам равностороннего треугольника. Самый компактный и распространенный способ;
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
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.
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 |