Теплообменник в нефтепереработке: характеристики, конструкция

Типы теплообменных устройств

Теплообменники классифицируются по следующим критериям:

• тип конструкции:

1. устройства трубчатые (кожухотрубные, оросительные, змеевиковые, погружные, а также трубчатые и с воздушным охлаждением);
2. устройства, в которых поверхность теплообмена выполнена из листовых материалов (сотовые, спиральные и пластинчатые);
3. теплообменники, поверхность которых изготовлена ​​из неметаллического материала (стекло, пластик, графит и др).

• по виду его назначения:

1. обогреватели;
2. холодильники;
3. конденсаторы;
4. испарители.

по направлению потока хладагента через них

1. противоточный тип;
2. прямой тип;
3. хладагенты с поперечным потоком и т д.

В химической и нефтеперерабатывающей промышленности примерно 80% теплообменников имеют так называемый кожухотрубный тип. Они достаточно просты в изготовлении, отличаются высокой степенью надежности и в то же время достаточно универсальны.

Теплообменники змеевидной конструкции и конструкции «труба в трубе» в общем количестве произведенного теплообменного оборудования составляют около 8%, а оросительные устройства из чугуна — около 2.

Нефтепереработка

В России первичной переработкой нефти занимаются около 140 предприятий — НПЗ. В первичной нефтепереработке пластинчатые теплообменники встречаются гораздо чаще, чем на нефтедобывающих предприятиях. Около 37,5% предприятий используют такое теплообменное оборудование в своем производстве. Следовательно, 62,5% компании используют в производственном цикле только кожухотрубные теплообменники.

В среднем на предприятиях, использующих теплообменники в процессе первичной переработки нефти, используется 6,1% от общего количества пластинчатых теплообменников. В целом в данной отрасли промышленности этот показатель существенно варьируется по каждому конкретному предприятию — от 0,7% до 17,6%. Специфика этого сектора с точки зрения потребления теплообменников — безусловное доминирование кожухотрубных теплообменников на всех предприятиях. Это связано с большим количеством процессов переработки нефти на предприятии, для которых требуется значительное количество теплообменников. С другой стороны, по сравнению с нефтедобычей, модернизация отрасли (замена кожухотрубных теплообменников на пластинчатые) идет более быстрыми темпами: многие НПЗ уже начинают использовать пластинчатые устройства вместо кожухотрубных единицы.

В среднем на НПЗ используется 406 теплообменников. Это в 10 раз больше аналогичного показателя для нефтяных компаний. Количество теплообменников зависит от количества процессов переработки нефти на предприятии. Малые предприятия используют от 2 до 5-8 теплообменников. Крупные нефтеперерабатывающие заводы используют на предприятии 800-1000 единиц оборудования.

Большое количество теплообменников, используемых в нефтепереработке, обуславливает большое разнообразие их типов:

• Скрученный;
• Прямая трубка;
• Плавающая голова;
• Спираль;
• Трубка в тюбике;
• U-образный

Очень часто на заводах можно встретить Y-образные кожухотрубные теплообменники и теплообменники типа «труба в трубе». Количество предприятий, использующих кожухотрубные теплообменники других типов, значительно меньше указанных выше. В минимальном количестве рафинеров используются спиральные и спиральные кожухотрубные теплообменники.

При первичной переработке нефти предприятия используют теплообменники в следующих процессах:

• Висбрекинг;
• Реформа;
• Гидроочистка;
• Исправление.

Это основные процессы в нефтеперерабатывающей промышленности, где чаще всего используются теплообменники. Следующие процессы объединяются в качестве сопутствующих процессов первичной переработки нефти:

• Установки органического синтеза;
• Сернокислотные заводы;
• Этиленовые заводы;
• Фенол-ацетоновый агрегат.

Специфика применения теплообменников в нефтегазовой отрасли

В нефтеперерабатывающей и химической промышленности около 80% теплообменников имеют так называемый кожухотрубный тип. Они достаточно просты в изготовлении, отличаются высокой степенью надежности и в то же время достаточно универсальны.

На НПЗ на любой технологической линии есть теплообменник. Нефтепереработка — это сфера, в которой без таких устройств просто не обойтись.

Количество теплообменников на предприятиях первичной переработки нефти в основном зависит от:

1. объем произведенной продукции;
2. количество используемых технологий обработки.

Чем больше продукции производит компания, чем больше технологических линий и чем больше линий этого типа, тем больше требуется теплообменников.

Теплообменные аппараты кожухотрубчатого типа

Устройства трубного пучка, как упоминалось выше, являются наиболее распространенными. Они используются в качестве охладителей, нагревателей и конденсаторов не только в промышленности, но и на транспорте и работают как с жидкими, так и с газообразными жидкими средами.

Основные конструктивные элементы кожухотрубных теплообменников:

1. корпус, называемый кожухом;
2. пучок труб;
3. патрубки;
4. крышки камеры;
5. запорная арматура;
6. регулирующие клапаны;
7. оборудование для контроля технологического процесса;
8. поддерживает удерживание устройства;
9. рамка.

Корпус такого теплообменника сваривается цилиндрической формы из одного или нескольких листов (обычно стальных). При определении необходимой толщины стенки кожуха, прежде всего, учитывается величина максимального давления рабочей среды, возникающего в межтрубном пространстве, а также диаметр самого устройства.

Дно камер может быть сферическим (для сварных камер) или эллиптическим (для формованных камер). Плоские днища встречаются гораздо реже. Толщина днища должна быть не меньше толщины стенок корпуса.

Предпочтение отдается вертикально расположенным теплообменникам, так как горизонтальное расположение требует гораздо большей площади, а расположение вертикальных устройств в рабочем помещении более удобно.

Балка теплообменника может состоять из гладких бесшовных труб из различных материалов (стали, латуни или меди). Их форма может быть прямой, U или W, а диаметр варьируется от нескольких до 57 миллиметров. Длина варьируется от нескольких сантиметров до шести и даже девяти метров. Диаметр корпуса может достигать 1,4 метра, а иногда и больше.

Конструктивные элементы кожухотрубного теплообменника

В холодильных установках также используются кожухотрубные и модульные конструкции, снабженные низкими ребрами качения продольной, радиальной и спиральной формы. Величина высоты продольного ребра, как правило, составляет не более 12-25 миллиметров, а этот показатель выступа катаных труб — от полутора до трех миллиметров (при количестве ребер от 600 до 800 штук на метр длины).

Наружный диаметр труб с ламинированными ребрами малого радиуса, как правило, почти не отличается от этого значения для изделий с гладкой поверхностью, однако значение общей площади поверхности теплообмена увеличивается при использовании ребристых поверхностей раза полтора — два с половиной раза. Особая форма такой теплообменной поверхности значительно увеличивает тепловой КПД устройства при работе с различными средствами, отличающимися друг от друга по своим теплофизическим характеристикам.

В зависимости от конструкции гладкой или прокатной балки трубы могут быть закреплены следующим образом (как в однотрубной, так и в двухтрубной решетке):

• с использованием развальцовки;
• разборка;
• сварной;
• с использованием сварочной техники;
• соединения сальникового типа.

Последний способ крепления, как наиболее дорогой и сложный, применяется гораздо реже других, хотя такое соединение позволяет трубам перемещаться в продольной плоскости при тепловых растяжениях.

Способы размещения трубок в трубных решетках:

• шахматы (по вершинам и сторонам правильных шестиугольников);
• коридор (по вершинам и сторонам квадратов);
• круглый (в виде концентрического круга);
• по вершинам и сторонам шестиугольников, диагональ которых смещена на угол.

Первый способ размещения труб на участке трубной решетки применяется чаще других. Прямоугольный тип размещения чаще всего используется в теплообменниках, предназначенных для работы с загрязненными жидкостями, так как такое размещение значительно облегчает очистку кольцевого пространства.

Метод позиционирования, при котором трубки на решетке располагаются по вершинам и сторонам шестиугольника с диагональным смещением на угол β, используется в конденсаторных устройствах для пучков труб с горизонтальным расположением, поскольку такой способ позиционирования позволяет уменьшить значение термического сопротивления на внешней поверхности труб, которое вызвано образованием пленки конденсата. При этом в пространстве между трубами решетки остаются свободные проходы, по которым проходит пар.

В тех случаях, когда обе решетки прямого пучка труб зажаты между нижним и верхним фланцами крышек и корпусом аппарата, такие теплообменники имеют жесткую конструкцию. Устройства с жесткой конструкцией применяют, если разница температур между корпусом и трубами относительно небольшая (в пределах 25-30 градусов Цельсия), а также если при изготовлении корпуса и при изготовлении корпуса использовались материалы с аналогичными показателями трубы их коэффициенты удлинения.

При проектировании теплообменников обязательно рассчитываются значения напряжений, возникающих в процессе тепловых удлинений, возникающих с трубками трубной решетки. Особенно важно рассчитать напряжения в точке соприкосновения труб с поверхностью решетки.

Из предварительно рассчитанных значений напряжений в конструкции каждого конкретного теплообменника можно сразу определить, подходит ли устройство с жесткой конструкцией для конкретных целей. Если такая конструкция не подходит, существуют варианты кожухотрубных теплообменников с нежесткой конструкцией.

В случаях, когда в теплообменниках используются U-образные или W-образные трубки, оба конца этих трубок прикрепляются к трубной решетке (в основном верхней). Каждая из этих трубок в связке имеет возможность свободно расширяться, независимо от теплового растяжения других труб фермы или других конструктивных элементов устройства. Надо сказать, что даже при наличии значительных термических удлинений не возникают напряжения на стыках трубы с поверхностью трубной плиты, а также на стыках самой решетки и кожуха.

Теплообменники этого типа используются в тех случаях, когда величина давления обрабатываемых теплоносителей достаточно высока. Однако теплообменные устройства с гнутыми трубами нельзя считать безоговорочно лучшими, так как при их изготовлении возникают трудности с созданием различных радиусов изгиба, и даже в процессе эксплуатации такие трубы трудно заменить и очень неудобно чистить.

В устройствах с трубным пучком, в которых используются двойные трубы, каждый элемент конструкции состоит из двух трубок: внешней, у которой закрыт нижний конец; и внутренние (с открытым концом). На внутренней трубе (обычно меньшего диаметра) верхний конец крепится развальцовкой или сваркой к поверхности верхней трубной решетки. Трубка большего диаметра крепится к поверхности нижней решетки. Такая установка позволяет свободно растягивать любой двухтрубный элемент конструкции устройства, на котором не возникают термические напряжения.

Нагретая технологическая среда проходит через внутреннюю трубу, а затем проходит через кольцевой канал, который дополнительно соединяет внутреннюю и внешнюю трубы. Тепловой поток от теплоносителя к нагретому передается через стенку трубы, которая находится вне конструкции. Кроме того, поверхность внутренней трубы также участвует в процессе теплопередачи, поскольку температура нагретой среды, проходящей через кольцевой канал, выше, чем температура той же среды, которая находится во внутренней трубе.

Регенеративные теплообменники

В регенеративных теплообменниках одна и та же поверхность нагрева поочередно подвергается воздействию горячих и холодных жидкостей. Тепло, связанное с горячей жидкостью, накапливается или поглощается забором или твердыми частицами. Впоследствии подача горячей жидкости прекращается, и холодная жидкость проходит через экстракты или твердые частицы для рекуперации тепла.Примером этого типа теплообменника являются регенераторы мартеновской печи, печи для стекла и т.д.

В регенеративных теплообменниках жидкость с обеих сторон теплообменника почти всегда одинакова. Жидкость проходит через теплообменник, часто достигая высоких температур. Жидкость может пройти этап обработки, затем она охлаждается, проходит через теплообменник в обратном направлении для дальнейшей обработки, и цикл повторяется.

Это устройство позволяет значительно сэкономить чистую энергию, так как большая часть тепловой энергии рекуперируется. Только небольшое количество дополнительной тепловой энергии необходимо добавить к горячему концу и потерять на холодном конце для поддержания высокой температуры.

Восстановительные и регенеративные установки также можно назвать поверхностными конденсаторами.

Пример: регенеративный воздухонагреватель

Преимущества: Благодаря простоте устройства используется больше тепла, чем в поверхностных теплообменниках

Недостатки: передача тепла нестабильна. Для непрерывной работы с одинаковым периодом нагрева и охлаждения прибор должен иметь две параллельные рабочие секции.

Классификация теплообменников по внутреннему строению:

• Кожух и трубка — о них мы писали отдельную статью с совместимостью оборудования с kvip.su. Возможна сварка сред с твердыми включениями. Большой выбор моделей: они могут как охлаждать, так и нагревать. Длительная продолжительность.
• Плиты (а о них у нас отдельная статья), в том числе неразборные сварные для нетривиальных задач. Малое гидравлическое сопротивление, гофрированная или оребренная поверхность скольжения для захвата площади поверхности теплообмена, водонепроницаемые прокладки, до 150 ° C при средней температуре. Требуется тщательная сборка для сохранения герметичности.
• Из оребренных труб.

Это радиатор для автомобилей и кондиционеров внутри (для испарения охлаждающей жидкости) и снаружи (для вывода в атмосферу). Чиллеры, используемые, когда нет смысла искать вторичный ресурс в виде ряда оребренных труб, содержат охлаждаемую среду и, благодаря ламелям (перемычкам), увеличивают количество тепла. Когда воду нельзя использовать для охлаждения (например, из-за вероятности неожиданной реакции на химическом заводе), вентиляторы взрывают конструкцию.

ВАЖНЫЙ! Медь — Cu (материал трубки) и алюминий — Al (пластинчатый материал) представляют собой гальванические пары, взаимодействие которых может привести к коррозии. Конденсат попадает в место стыка несовместимых элементов, а агрессивность реакции из-за воздействия окружающей среды приводит к временному или постоянному отключению оборудования и его замене.

• Спираль.

Они были изобретены в первой половине прошлого века и использовались в целлюлозно-бумажной промышленности для создания подложек с твердыми частицами. Тонкие листы железа (2 или 4), соединенные с перегородкой (сердечником), закатываются и помещаются в кожух. Для контроля расстояния в полостях и увеличения турбулентности (и, следовательно, теплопередачи) есть выступы (пики). На концах каналов имеются заглушки (в кожухе проделываются отверстия с насадками). Канал с одной стороны уплотнен прокладкой, с другой — приварен — обеспечивается легкость очистки; только одна жидкость может выйти. Если прокладка теряет свои свойства, один канал приваривается с двух сторон, а другой снова герметизируется. Если смешивание жидкостей безопасно, сквозные каналы закрывают прокладкой или манжетами.

• Секционные теплообменники. Комбинирование нескольких трубопроводов и путей противотока полезно при постоянных условиях текучей среды. Отсутствие дефлекторов снижает потребность в очистке со стороны кожуха и снижает потери энергии. Такие теплообменники менее компактны, чем спиральные, и требуют дополнительных затрат на сети, подключения и т.д.

Газопереработка

Природный газ перерабатывается на газоперерабатывающих заводах (ГПЗ). Таких предприятий в России 43, в том числе работающие не только с природным газом, но и с попутным нефтяным газом.

Кожухотрубные теплообменники установлены на всех предприятиях. Как и в сфере нефтепереработки, при переработке газа достаточно активен процесс модернизации оборудования (более активно, чем при добыче газа и нефти) — замена кожухотрубных теплообменников на пластинчатые. Только кожухотрубные теплообменники используют 25-27% от общего количества установок подготовки газа (10-12 компаний). Следовательно, пластинчато-трубчатые аппараты используют 31-33 газоперерабатывающих предприятия.

В среднем на установке подготовки газа используется 500 теплообменников. Это примерно соответствует тому же показателю для нефтеперерабатывающих предприятий. При этом изменение количества теплообменников на газоперерабатывающих предприятиях минимально по сравнению с другими отраслями — от 300 до 650 устройств.

Доля пластинчатых теплообменников в общем количестве теплообменников на предприятиях колеблется от 2% до 4% (12-25 теплообменников). На газоперерабатывающих предприятиях для теплообмена используются следующие типы трубных пучков:

• Прямая трубка;
• «Труба в трубе»;
• Y-образный

Очень часто на заводах можно встретить Y-образные кожухотрубные теплообменники и теплообменники типа «труба в трубе». Количество предприятий, использующих прямотрубные теплообменники, значительно меньше указанных выше.

При переработке нефтяного газа предприятия используют теплообменники в следующих процессах:

• Низкотемпературная конденсация
• Абсорбция
• Низкотемпературное измельчение
• Низкотемпературная сепарация

ВИДЕО: виды и конструкция ТА

Сравнительная таблица кожухотрубного и пластинчатого оборудования

Характерная черта	Кожухотрубные теплообменники	Разборные пластинчатые теплообменники
Коэффициент теплопередачи (условный)	1	3–5
Разница (возможная) температур теплоносителя и нагретой жидкости на выходе	Не менее 5-10 ° С	1-2 ° С
Изменение поверхности теплообмена	Невозможно	Допускается в широком диапазоне, кратном количеству тарелок
Внутренний объем (условно)	100	1
Монтажное соединение	Сварка, ламинация	Съемный
Доступность для внутреннего осмотра и очистки	В разобранном виде, труднодоступный, простая замена деталей невозможна; возможна только стирка	Разборный. Осмотр, обслуживание и замена любых легкодоступных деталей, а также механическая мойка пластин.
Время разборки	90–120 минут	15 минут.
Материал трубки (плоский)	Латунь или медь	Нержавеющая сталь
Уплотнения	Не складывается. Простая замена невозможна	Бесклеевые уплотнения легко заменяются новыми. Они жестко закреплены в каналах пластины. Отсутствие протечек после механической очистки и сборки
Обнаружение утечки	Его невозможно обнаружить без разборки	Сразу после мероприятия, без разборки
Восприимчивость к коррозии при температуре выше 60 ° C	Ага	Нет
Чувствительность к вибрации	Чувствительный	Нечувствительный
Собранная масса (условная)	10–15	1
Теплоизоляция	Необходимо	Не требуется
Трудовой ресурс до предела реструктуризации	5-10 лет	15-20 лет
Габаритные размеры (условно)	5-6	1
Специальный фундамент	Необходимо	Не требуется
Стоимость (условная)	в зависимости от назначения и схемы подключения 0,75 — 1,0	1.0

Исходные данные и расчет теплообменника

1 — Температура на входе и выходе обоих контуров.
Пример: максимальная температура на входе составляет 55 ° C, а LMTD — 10 ° C. Теплообменник будет дешевле и меньше, если разница будет больше.

2 — Максимально допустимая рабочая температура, среднее давление.
При неверных параметрах цена будет ниже.

3 — Массовый расход (м) рабочего тела в обоих контурах (кг / с, кг / ч).
Или КПД теплообменника. Часто указывается только один параметр — объем потребления воды. Общий массовый расход можно рассчитать, умножив объемный расход на плотность. Например, плотность холодной воды в центральной системе составляет примерно 0,99913.

4 — Тепловая мощность (П, кВт).
Или тепловая нагрузка (количество тепла, выделяемого теплообменником) рассчитывается по формуле:

P = m * cp * δt

• где m — дальность действия среды
• cp — удельная теплоемкость (для воды, нагретой до 20 градусов, она составляет 4,182 кДж / (кг * ° C))
• δt — разность температур на входе и выходе контура (t1 — t2)

5 — Дополнительные возможности.

• для выбора состава пластин необходимо выяснить, в какой рабочей среде будет использоваться теплообменник и его вязкость;
• средний напор температуры LMTD (рассчитывается по формуле ΔT1 — ΔT2 / (In ΔT1 / ΔT2), где ΔT1 = T1 (температура на входе в горячий контур) — T4 (на выходе из горячего контура) и ΔT2 = T2 (на входе горячего контура) холодного контура) — Т3 (холодный контур на выходе);
• уровень загрязнения окружающей среды (R) — используется редко, так как этот параметр необходим только в отдельных случаях.

Видео «Как рассчитать теплообменник?»

Теплообменники с плавающей головкой

На заводах широко используются теплообменники с самокомпенсацией теплового расширения, которые называются теплообменниками с плавающей головкой.
Конструктивное отличие состоит в том, что они имеют температуру плавления головкой, которая не закреплена на корпусе устройства. Такая конструкция позволяет пучку труб свободно перемещаться во время линейного расширения труб, не создавая напряжений и не имея возможности свободно деформироваться.

Конструкция теплообменника типа ТП более широко применяется на нефтеперерабатывающих заводах. Их конструкция позволяет разобрать аппарат, чтобы очистить его от загрязнений.

Сферы применения

Пищевая промышленность. При изготовлении алкоголя, пива, растительного масла, сахара и молочных продуктов обязательно используются теплообменники. Здесь они предназначены для пастеризации продуктов, их охлаждения и последующего выпаривания. Для таких целей чаще всего используется паяный пластинчатый теплообменник, хотя также часто используется разборный теплообменник.

Металлургия. В металлургии охлаждение нужно как никакое другое. Это связано с тем, что печи, остекление, различные сантехнические системы и другие устройства выделяют огромное количество тепла. Для снижения этого показателя используются пластинчатые теплообменники, выполняющие функции охладителей. В качестве охладителей можно использовать паяные, сварные и даже спиральные теплообменники. Выбор устройства напрямую зависит от условий его эксплуатации.

Судостроение. Теплообменник также отвечает за охлаждение главного двигателя корабля и всей центральной системы. Здесь вместо обычной среды можно использовать морскую воду или моторные масла разной вязкости. Также на корабле теплообменники могут использоваться для поддержания работоспособности системы отопления, для горячего водоснабжения, но это относится только к большим судам.

Нефтегазовая промышленность. Пластинчатые теплообменники также используются для крекинга, охлаждения и нагрева масла. Часто такие теплообменники:

• низкое давление
• сеть
• химическая очистка воды

В таких теплообменниках принято использовать титановые пластины толщиной 7 миллиметров с давлением 25 бар. Для такого оборудования используются уплотнения из NBR или Viton, если требуются уплотнения, устойчивые к высокотемпературным условиям.

Совместное теплоснабжение. Водяное отопление, «теплый пол», горячее водоснабжение — тоже для всего этого используются пластинчатые теплообменники. Такое устройство способно работать при температуре до 150 градусов Цельсия, при давлении до 16 кПа. В таких теплообменниках используются пластины из антикоррозийной стали, толщина которых может достигать 5 миллиметров. Доступна прокладка из EPDM.

Подробнее о видах теплообменников

1. Разборные пластинчатые теплообменники (состоящие из отдельных пластин, ограниченных резиновыми прокладками, двух концевых камер, рамы и монтажных болтов)

2. Паяные пластинчатые теплообменники (состоящие из ряда гофрированных металлических пластин из нержавеющей стали, которые соединены между собой вакуумной сваркой медной или никелевой сваркой)

3. Сварные пластинчатые теплообменники предназначены для использования при чрезвычайно высоких температурах и давлениях в установках, где нельзя использовать прокладки. Эти теплообменники обладают высокой эффективностью, небольшими размерами и требуют минимального обслуживания. Материал пластины: нержавеющая сталь, титан, никелевые сплавы.

Рабочие среды: пар, газы и жидкости при высоких температурах, в том числе агрессивные, а также их смеси. Сварной ТО еще отличается от РПТО способом уплотнения пластин, в сварных машинах пластины сваривают со сталью, сформированные сварные кассеты собирают внутри стальных пластин. Они используются в процессах с агрессивными жидкостями, газообразными средами при высоком давлении.

4. Полусварные пластинчатые теплообменники. Точно так же, как и в сварочных машинах, пластины сваривают в кассеты, но способ соединения кассет — паронитовые соединения. Область применения — технические процессы с агрессивными средами. Полусварной пластинчатый теплообменник выполнен в виде конструкции из небольшого количества сварных модулей. А они, в свою очередь, соединяются посредством лазерной сварки в виде пары пластин. Вся конструкция собирается между концевыми пластинами на болтах. Между каждым сварным модулем устанавливается резиновая прокладка.

Такие теплообменники используются в особых случаях, когда в качестве теплоносителя будет использоваться вещество с очень высокой температурой, давлением, любым другим опасным параметром или просто опасное вещество. В этом случае он будет продвигаться в сварные каналы по теплообменным пластинам.

5. Кожухотрубные теплообменники (их основные элементы — трубные пучки, собранные в трубные решетки и помещенные в кожух, патрубки и концы трубок закреплены в трубных решетках расширением, сваркой, пайкой)

6. Спиральные теплообменники (поверхность нагрева образована двумя тонкими листами, приваренными к сепаратору (сердечнику) и свернутыми по спирали) В спиральном теплообменнике, в отличие от RPTO, используются только две пластины, намотанные на сердечник в спиральные и «упакованные» в сварной кожух.

Спиральные устройства используются в процессах с агрессивными жидкостями и высоким давлением (PS в настоящее время на нашем рынке остался только один производитель этих брендов — Alfa Laval. GEA и Sondex отказались выпускать эти устройства в дальнейшем. Исключительная компактность и надежность -очищающий эффект делает спиральные теплообменники Альфа Лаваль чрезвычайно универсальным устройством — они применимы как при работе с неоднородными жидкими средами, склонными к образованию отложений на теплообменных поверхностях, так и при наличии конденсации пара или газа в условия вакуума.

Теплообменник с линзовым компенсатором

Линзовые компенсаторы устанавливаются на устройства небольшого диаметра, работающие при низком давлении.
Увеличение или уменьшение длины труб из-за воздействия температуры компенсируется термокомпенсаторами на корпусе устройства.

Это устройство расширяет рабочий диапазон с точки зрения температуры, но ограничивает возможность использования с точки зрения давления.

Принцип работы

Основной элемент теплопередачи — жидкость. Жидкости движутся противотоком через каналы, образованные гофрированными пластинами, образующими каналы. Гофрированный слой у стены из-за большого расхода начинает принимать турбулентность. Каждая среда движется по тарелке, но с разных сторон, чтобы избежать перемешивания. Все пластины теплообменника одинаковы и их так же легко установить, как и сварной теплообменник. Благодаря этому устройство образует своеобразный пакет, в котором находятся 4 коллектора, предназначенные для вставки и снятия различных опор. В теплообмене участвуют все пластины, кроме крайних (первая и последняя).

Даже при самых низких значениях гидравлического сопротивления теплопередача может быть увеличена за счет мелкого потока и турбулентности. В то же время и турбулентность, и тонкий поток очищают пластины от нежелательных отложений и даже самых устойчивых отложений.

На передней и задней пластинах есть отверстия, которые соединяются с трубами и нагревают подставку. Трубы могут отличаться друг от друга способом соединения (например, есть тип с резьбой по ГОСТ № 6357 и с резьбой по ГОСТ № 12815). Оба зависят от типа устройства. Параллельно расположенные пластины теплообменника образуют каналы. Проходя по всем каналам, среда осуществляет теплообмен и покидает оборудование. Это означает, что пластины являются важнейшим элементом всего теплообменника. Их толщина всего 0,5 мм, изготавливаются из нержавеющей стали методом холодной штамповки. Между пластинами установлена ​​термостойкая резина, что сужает каналы. Входные и выходные отверстия усилены специальной прокладкой и кольцами соответственно спереди и сзади.

Выбор теплообменника зависит от его эксплуатационных требований. Чем они выше, тем больше нужно тарелок. Именно количество пластин отвечает за общую эффективность.

Рекуперативные (поверхностные) теплообменники

В рекуперативных теплообменниках холодная и горячая жидкость протекает через агрегат, не смешиваясь друг с другом. Передача тепла происходит через металлическую стенку. Примерами рекуперативных теплообменников являются котлы, нагреватели, чиллеры, испарители, конденсаторы и т.д.

Типы теплообменников по используемым средам

Среда:

• теплообменники жидкость — жидкость кожухотрубные и пластинчатые для систем горячего водоснабжения, охладители моторного масла;
• парожидкостные кожухотрубные нагреватели (пар в кожухе и жидкость в кожухотрубных). Деаэратор парового котла — смесительный теплообменник, включая отопительную воду;
• пар-пар — в стерилизаторах;
• парогаз: использование тепла выхлопных газов газовых турбин;
• газ-газ — конденсация, испарение;
• газ-жидкость — используется в теплообменниках-потребителях.

По направлению движения поверхностные теплообменники могут быть:

• противоток, в противотоке горячая и холодная жидкость движутся в противоположных направлениях.
• прямой поток, параллельный поток горячей и холодной жидкости в одном направлении. Это также называется параллельной потоковой передачей.
• поперечный поток, в устройстве поперечного потока горячие и холодные жидкости движутся под прямым углом друг к другу