Промышленные теплообменники: типы и специфика

Теплообменники — класс техники, в котором осуществляется теплообмен между средами с различной температурой. Цель этого процесса – передача теплоты от одной среды к другой без их непосредственного контакта и смешивания. Подобные устройства получили широкое распространение в различных отраслях промышленности, коммунального хозяйства и так далее.

Многообразие этой продукции исходя из принципа действия подразделяется на поверхностные (рекуперативные и регенеративные) и смесительные.

В рекуперативных устройствах обмен тепла между более нагретой и менее нагретой средами происходит через разделительную стенку. По такому принципу работают теплообменное оборудование типа бойлеров, подогревателей топливных смесей, масляных и водяных охладителей.

В теплообменном оборудование регенеративного типа переход теплоты осуществляется посредством задействования промежуточных сред. Такая техника используется в газотурбинных двигателях и материаловедческом производстве.

В свою очередь, исходя из специфики конструктивного исполнения поверхностные теплообменники делятся на:

• Кожухотрубные (т.н. «труба в трубе»);
• Кожухопластинчатые;
• Пластинчатые;
• Погружные;
• Витые;
• Спиральные.

Детальнее рассмотрим специфику исполнения и сферу применения наиболее популярных перечисленных видов теплообменного оборудования.

Такая продукция включает корпус, крышки, параллельно идущие пучки труб малого диаметра, трубные решетки, компенсаторы напряжений.

Передача тепла в кожухотрубных теплообменниках между средами осуществляется через стенки трубки. Одна среда циркулирует внутри этих трубок, другая омывает их извне. Для лучшей эффективности процесса направление движения внешней среды может быть несколько раз изменено за счет применения перегородок. В случае реализации такой схемы теплообменное оборудование называется многоходовым.

Исходя их пространственного исполнения различают вертикальные, горизонтальные и наклонные устройства такого типа. Промышленные кожухотрубные теплообменники применяются в энергетике, нефтегазовой отрасли, химической промышленности и пищевом производстве.

Преимущества кожухотрубных теплообменников включают следующие пункты:

• Простота конструкции, облегчающая эксплуатацию;
• Низкие требования к чистоте теплоносителя (техническая вода, масла и т.д.);
• Широкий диапазон рабочих характеристик;
• Стойкость оборудования к гидравлическим ударам.

К недостаткам этой продукции можно отнести не самый высокий КПД и ощутимые температурные деформации составляющих элементов при высокой температуре теплоносителя.

Кожухотрубные теплообменники имеют несколько исполнений, разница между которыми указывается в маркировке. Так, в частности, эти изделия подразделяются на такие варианты:

• ТН – с неподвижными трубными решетками. Устройства такого вида имеют жесткий кожух и фиксированные решетки;
• ТК – с температурным компенсатором на кожухе;
• ТП – с плавающей головкой.

Ключевыми конструктивными элементами этих устройств являются разделенные прокладками стальные пластины, концевые камеры с патрубками, рама и болты для стяжки. За счет применения тонкой стали (0,5-0,6мм) при изготовлении пластин проточной части и их рифления поверхность теплообмена ощутимо увеличена. С учетом количества пластин (20-30 штук в одном изделии) эффективность применения пластинчатых теплообменников весьма высока.

Это качестве обусловило применение этой теплотехники в коммунальном хозяйстве, энергетической сфере, на бытовом уровне для устройства систем вентиляции и кондиционирования жилых сооружений, а также ряде промышленных производств.

Преимущества пластинчатых теплообменников включают следующие пункты:

• Экономия занимаемой площади за счет компактного исполнения продукции;
• Возможность оперативной сборки и модернизации в случае изменения параметров системы;
• Возможность функционирования при небольшой разнице температур между греющей и нагреваемой поверхностями;
• Незначительная скорость образования осадка и простота очистки рабочих поверхностей от загрязнения;
• Экономичность применения за счет низкого расхода электроэнергии;
• Оперативность ремонта и технического обслуживания.

К недостаткам этой продукции можно отнести сравнительную дороговизну в сравнении с предыдущим типом теплообменных устройств и необходимость в высокой квалификации персонала.

В отличие от кожухотрубных пластинчато-ребристые теплообменники также представляют собой весьма компактное оборудование. Это реализовано за счет внушительной поверхности обмена тепла в небольшом объеме.

Ребра этой продукции имеют различную конфигурацию. Наиболее распространенными являются поверхности с прямоугольными и треугольными каналами, по которым движется теплоноситель.

Пластинчато-ребристые теплообменники нашли свое применение в отопительных системах различного рода, сушильных установках и других сферах.

Их преимуществами являются:

• Жесткая конструкция;
• Высокий показатель теплообмена с единицы рабочей поверхности изделия.

Недостатки этого оборудования включают такие пункты:

• Высокая стоимость техники;
• Необходимость сплава с высоким коэффициентом теплопроводности.

Конструкцию таких устройств образует цилиндрический корпус с размещенным внутри него сварным пакетом пластин. Принцип работы аналогичен пластинчатым теплообменникам: одна жидкость движется между пластинами, вторая – в объеме между пластинами и корпусом.

Применение этой продукции несколько ограничено свойствами используемых материалов – в частности, материала прокладок. Он не позволяет применять в качестве одной из сред агрессивные жидкости, а также среды горячее 150-190ºС.

Кожухопластинчатая теплообменная техника нашла свое применение в системах вентиляции и кондиционирования, холодильных установках, устройстве теплопунктов, а также нефтегазовой и химической промышленности.

Их преимуществами являются:

• Высокая надежность применения;
• Компактные габариты;
• Высокий коэффициент теплопередачи;
• Возможность работать при высоких значениях давлений (до 140 бар).

Недостатком этого оборудования является сложность промывки. Пакет пластин невозможно достать для обслуживания путем частичной разборки оборудования. Его можно только промыть, причем для этого требуется не техническая вода, а химические реагенты.

Однозначного ответа на этот вопрос не существует. Каждая задача в той или иной отрасли требует поиска своего оптимального решения. Такое оборудование подбирается с учетом условий применения, свойств и характеристик рабочих сред, специфики места установки и других параметров.

Но если вы хотите подобрать хороший промышленный теплообменник, посмотрите соответствующий раздел каталога нашей компании. В его различных подкатегориях представлена продукция бренда Ридан, которая отлично зарекомендовала себя за годы применения на различных объектах. При наличии вопросов по техническим характеристикам этой техники, ее цене и условиям поставки обращайтесь к менеджерам компании.