В начале ХХ века мир увидел трубчатый теплообменник. На сегодняшний день это наиболее распространенный вид данного устройства. Изначально их использовали для прокладывания теплотрасс с большим гидравлическим давлением, однако с течением времени они также нашли свое применение в других сферах:
- испарители и нагреватели в нефтяной промышленности;
- газовая сфера;
- теплоэнергетика (охлаждение и нагрев конденсата);
- авиа/судостроение;
- снабжение населения теплом;
- горячее водоснабжение;
- химическая промышленность;
- пищевая (охлаждение, производство молока, кваса, прочие отрасли).
В таком теплообменнике рабочая поверхность сформирована из труб, обволоченных специальным кожухом. Сам теплообмен происходит через внешние стороны.
Строение устройства
Данный вид состоит из самих труб и пространства вокруг них. Теплоносители двигаются по этому пространству, а сам теплообмен происходит от более нагретого элемента через стенки труб к менее нагретому. Наиболее эффективным такой обмен будет при встречном движении.
Кожухотрубный теплообменник состоит из:
- пучка труб в собственной камере, зафиксированный на решетке;
- кожуха с трубными решетками;
- отверстия «вход-выход» теплоносителей с камеры;
- перегородки для перекрывания тепла;
- дренажного отвода.
Помимо этого, составляющими любого трубного теплообменника являются патрубки присоединения, крышки, опоры, компенсаторы.
Виды и особенности
При составлении плана и подборе труб используют специальную формулу, где высчитываются рабочие параметры среды, а уже потом, исходя из расчетов, подбирают определенный тип теплообменника. Они бывают:
- С температурным компенсатором.
- С плавающей головкой.
- С жесткой фиксацией.
- «Труба в трубе».
- U-образные.
- Наклонного, горизонтального или вертикального типа.
- Много- и одноходовые (количество внутренних перегородок).
- Различные комбинации.
Самым эффективным сегодня считается тип «труба в трубе» с плавающей головкой. В таком аппарате из-за особенностей конструкции (одна часть намертво крепится к корпусу, а вторая остается подвижной) несколько увеличены габариты. Стоимость, соответственно, тоже возрастает, однако он имеет более длительный срок эксплуатации.
В наши дни существует большое количество материалов, из которых может быть изготовлен такой аппарат. Наибольшей популярностью среди них пользуется углеродистая сталь, нержавеющая сталь, медь, латунь, титан. Именно эти металлы обеспечивают наивысший коэффициент теплоотдачи при наименьших габаритах.
Достоинства и недостатки
Трубчатые теплообменники постепенно уступают место на рынке пластинчатым, но при этом они сохраняют за собой некоторые преимущества, к которым относятся:
- Высокий показатель теплопроводности. Выполненные из современных материалов, такие теплообменники ни в чем не уступают аналогам.
- Устойчивость к гидроударам и механическим повреждениям.
- Работа в агрессивной среде.
- Благодаря различию вариаций исполнения имеют широкий диапазон рабочих температур.
- Особенности устройства конструкции позволяют ей работать дольше конкурентов, потребляя при этом меньше ресурсов на ремонт.
- Безопасность использования. Трубчатые теплообменники не имеют опасных деталей, они тяжело податливы возгоранию.
К недостаткам следует отнести:
- Большие габариты аппарата. Размеры устройства вынуждают размещать его в специально выделенном отдельном здании, что порой не очень удобно.
- Цену. При росте габаритов растет стоимость самого теплообменника.
Несмотря на наличие недостатков, современные трубчатые конструкции научились справляться с ними. Так, за счет рифления трубок увеличился коэффициент теплопередачи. А это, в свою очередь, привело к уменьшению размеров устройства. Общей эффективности теплообмена удалось добиться за счет увеличения перегородок. Модернизация позволяет аппарату быть вполне конкурентоспособным на рынке.
Характеристики теплообменника
Рабочее давление у кожухотрубного образца составляет 35 атм. при расходе жидкости до 4600 м3/час. Оно может работать при температуре до +250 °С и присоединяется к другим частям с помощью фланца, под приварку или резьбу. Жидкостями для теплообмена выступают: вода, пар, различные виды фреонов, незамерзающая жидкость.
Еще один вид кожухотрубного теплообменника
