Принцип работы кожухотрубчатого теплообменника. Кожухотрубный теплообменник: типы, устройство конструкции, принцип действия, маркировка

Кожухотрубные теплообменники первоначально были разработаны для крупных промышленных предприятий, где требовались нагреватели с большой площадью поверхности и высокой напорной способностью.

Принцип работы кожухотрубного теплообменника

Теплообменник — это устройство для передачи тепла от одной среды к другой. Основные типы конструкции этих аппаратов — регенеративные и анаэробные. Наиболее распространенным является регенеративный тип, в котором теплоносители разделены перегородкой. Наиболее распространенным регенеративным типом является кожухотрубный агрегат. Принцип работы кожухотрубного теплообменника основан на регенеративном теплообмене, что позволяет нагревать или охлаждать почти все среды до нужной температуры.

Кожухотрубный теплообменник предлагает:

нагрев, охлаждение или установку равновесия между температурами двух сред;
возможность обмена тепловой энергией между двумя средами, находящимися в разном агрегатном состоянии, – жидкостями, газами, парогазами;
возможность изменения физического состояния вещества.

Устройство может работать как нагреватель, испаритель и конденсатор. Преимущества:

надежность, прочность, относительно невысокая стоимость;
удобные для монтажа формы;
значительная площадь теплообмена при компактных габаритах;
работа с веществами в различных агрегатных состояниях;
механическая устойчивость к гидравлическим ударам;
возможность использования в загрязненных средах.

Это цельнометаллическое устройство имеет один существенный недостаток — значительный вес. Благодаря своим техническим параметрам, трубчатые теплообменники пользуются большим спросом в нефтехимической и горнодобывающей промышленности. А использование аппарата в различных и сложных условиях эксплуатации потребовало создания перечня модификаций, заточенных под решение конкретного круга задач.

Конструкция и принцип работы кожухотрубного теплообменника

Основные элементы, из которых состоит агрегат, независимо от его модификации:

цилиндрический кожух;
наружные патрубки – входящие и отводные;
пучок бесшовных труб одинакового диаметра, закрепленный решетками, трубы имеют диаметр 12-57 мм, могут располагаться вертикально или горизонтально;
днище – плоское или сферической формы.

Принцип действия:

в трубы поступает рабочий поток №1;
во внутреннюю полость цилиндра направляется поток среды №2;
среды обмениваются тепловой энергией через разделительную стенку без непосредственного контакта друг с другом, один поток охлаждается, второй нагревается.

Разновидности конструкций кожухотрубных теплообменников

В зависимости от назначения выбираются модели с жестким, полужестким или нежестким корпусом, с вертикальным или горизонтальным расположением, с одним или несколькими проходами. Определяется конфигурация устройства, его длина и количество труб:

скорость перемещения среды;
энергоэффективность;
коэффициент теплопередачи.

Металлы, используемые в конструкции агрегата, выбираются в соответствии со свойствами сред, с которыми будет контактировать агрегат. При проектировании новых модификаций разработчики постарались устранить главный недостаток этого агрегата — естественное расширение или сжатие стальных элементов при транспортировке холодных и горячих сред. Кожухотрубные теплообменники описанных ниже типов выпускаются серийно.

С температурными компенсаторами на корпусе

Такая конструкция типична для теплообменников, предназначенных для работы в условиях низкого давления и высоких температур. Линейные температурные деформации кожуха компенсируются с помощью компенсаторов — сильфонов, сальников, линзовых компенсаторов.

Система с плавающей головкой

Это устройство имеет плавающую головку, которая не закреплена на корпусе. Она используется для соединения трубок. Когда среда подвергается температурному воздействию, длина трубок изменяется, заставляя головку свободно перемещаться в корпусе. Такая конструкция обеспечивает отсутствие деформации корпуса и равномерное распределение напряжений. Она используется в процессах, в которых не происходит сильного загрязнения трубок или где возможна легкая очистка.

Все кожухотрубные теплообменники, особенно те, которые контактируют с загрязненными средами, требуют профилактических мер для обеспечения эффективной работы. К ним относятся тщательная очистка внутренней поверхности трубок во избежание риска повреждения и своевременное устранение утечек.

История

Кожухотрубный теплообменник — один из самых популярных типов теплообменников, изобретенный в начале 20-го века. Он был изобретен в начале 20-го века. Он назван так из-за тонких трубок внутри специального кожуха. Устройство было разработано для применения в промышленности и горнодобывающей отрасли. Он отличался от других устройств большей долговечностью и эффективностью теплопередачи. Однако он был очень большим и громоздким. Позже его уменьшили в размерах. Он мог обрабатывать больший объем среды за более короткое время. Его появление было связано с потребностью в теплообменниках с большими значениями и способностью работать при высоких давлениях.

Гораздо позже устройства стали использовать в испарителях и нагревателях, а также в нефтяной промышленности. Сегодня такие системы активно используются не только в промышленности, но и в быту. В настоящее время они используются в различных сферах. Их активно используют жилищные товарищества и коммунальные службы. Например, их используют для интеграции технических коммуникаций, а также для горячего водоснабжения. Также их используют при строительстве тепловых подстанций, эффективность которых превышает эффективность электросети.

Они широко применяются в нефтеперерабатывающей, газовой, отопительной, пивоваренной и пищевой промышленности. Они используются в качестве конденсаторов и теплообменников, теплообменников отработанных газов и нагревателей.

Устройство и принцип работы

Кожухотрубный теплообменник состоит из пучков труб, прикрепленных к трубным решеткам, состоящим из кожухов, обечаек и опор. Принцип работы очень прост. Функциональная система основана на движении горячего и холодного теплоносителя по различным каналам. В результате между стенками каналов происходит теплообмен. В распределительных камерах находятся входные и выходные патрубки теплоносителя. Задняя часть устройства является реверсивной. Опционально блок оснащается кронштейнами и монтажными опорами, которые позволяют устанавливать систему как вертикально, так и горизонтально.

Функция основной конструкции заключается в обеспечении внутреннего теплообмена без смешивания используемых продуктов. Теплоносители разделены, и в агрегате установлены перегородки. Тепло передается по различным трубам. Один из теплоносителей находится внутри трубы. Другой подается под давлением в пространство между трубами. Кумулятивное состояние носителей различно. Колпачки расположены на концах оболочки. Они полностью герметизируют ее. Для дополнительного монтажа могут поставляться кронштейны. Интенсивность теплопередачи увеличивается за счет труб со специальными ребрами. Если необходимо уменьшить теплопередачу, трубки снабжаются теплоизоляцией.

Это увеличивает аккумулирующую способность устройства. Иногда для системы может быть использовано специальное конструктивное решение. В этом случае используются трубы разного диаметра.

Плюсы и минусы

Популярность кожухотрубных теплообменников обусловлена рядом преимуществ. Их прочное положение на отечественном рынке обусловлено высокой устойчивостью к гидроударам. Они очень устойчивы к скачкам давления и могут выдерживать значительные нагрузки. В то же время для их работы не требуется чистая среда. Они доказали свою эффективность при работе с жидкостями без предварительной обработки. В этом отношении они превосходят свои аналоги, которые не могут работать в загрязненной среде. Кроме того, эти устройства отличаются высокой эффективностью и износостойкостью.

Они долговечны и при надлежащем уходе и обслуживании могут эксплуатироваться в течение многих лет без перерыва. Они безопасны в использовании и ремонтопригодны. Они способны бесперебойно работать даже в агрессивных средах и стоят дешевле многих аналогичных моделей. В то же время они имеют и некоторые недостатки. Самые главные из них — габариты и вес. Это затрудняет не только транспортировку, но и установку системы. Их невозможно установить в каждом помещении. Кроме того, они очень требовательны к металлу. Это увеличивает их стоимость

Их коэффициент теплопередачи сильно зависит от скорости движения среды. Со временем они могут застревать. Тем не менее, они являются лидерами в своем классе.

Конструкция и принцип работы

Кожухотрубный теплообменник разработан для простоты и надежности, с легким доступом к основным компонентам для обслуживания и ремонта. Принцип работы этого устройства также прост. Давайте подробнее рассмотрим структуру и принцип работы кожухотрубных теплообменников.

Это интересно: Виды фрез по металлу для фрезерного станка – классификация, особенности. Виды фрез по металлу.

Конструкция теплообменника

В целом, кожухотрубный теплообменник состоит из следующих компонентов:

распределительной камеры с входным и выходным патрубками;
оболочки, имеющей впускной и выпускной патрубки;
теплообменных труб;
трубных решеток;
задней (разворотной) камеры.

Основным преимуществом кожухотрубных теплообменников и главной причиной их популярности является простая и надежная конструкция. Кожухотрубный теплообменник состоит из распределительной камеры с теплообменными трубами, кожуха, который обычно имеет цилиндрическую форму, и специальных решеток.

На концах кожуха расположены крышки, которые полностью герметизируют корпус устройства. Кронштейны, входящие в комплект поставки, позволяют легко разместить теплообменник в горизонтальном положении. Кроме того, имеются кронштейны, позволяющие расположить агрегат по своему усмотрению.

Благодаря использованию оребренных трубок можно добиться увеличения интенсивности теплообмена. Если необходимо снизить интенсивность теплопередачи, трубки покрываются специальной теплоизоляцией. Таким образом, можно значительно увеличить аккумулирующую способность системы. В некоторых случаях применяются специальные конструктивные решения, при которых используются две трубы: труба меньшего диаметра вставляется в трубу большего диаметра.

Площадь теплообмена кожухотрубных теплообменников может составлять от 300 см2 до нескольких тысяч квадратных метров. В конденсаторе современной паровой турбины мощностью 300 МВт имеется более 20 000 трубок, а общая площадь теплообмена составляет около 15 000 м 2.

Корпус теплообменника изготовлен из толстого стального листа толщиной не менее 4 мм. Сетки изготавливаются из материала того же качества, но с минимальной толщиной 20 мм. Основным элементом конструкции является ряд трубок. Материал, из которого изготовлены трубки, должен обладать высокой теплопроводностью, чтобы устройство работало эффективно. Положение пучка труб в корпусе определяется одной или несколькими решетками.

Принцип действия

Принцип работы кожухотрубного теплообменника довольно прост. Среды внутри кожухотрубного теплообменника разделены таким образом, чтобы они не смешивались друг с другом. Теплообменными элементами являются трубки, расположенные между двумя рабочими средами.

Один из теплоносителей движется внутри трубок, а другой находится под давлением между трубками. Кожухотрубные теплообменники могут использоваться во всех агрегатных состояниях, паровых, газовых и жидких или их комбинации.

Типы кожухотрубных теплообменников

Кожухотрубные теплообменники могут иметь диаметр от 159 до 3 000 мм и общую длину от 0,1 до нескольких десятков метров. Максимальное давление в системе может достигать 160 кг/см2. В настоящее время наиболее распространены следующие типы теплообменников:

со встроенными трубными решетками. Конструкция таких устройств предусматривает жесткую сцепку всех деталей и узлов, входящих в состав агрегата. Основная область использования эти установок нефтеперерабатывающая и химическая промышленность. Такие теплообменники составляют 75% рыночных предложений. У рассматриваемого типа кожухотрубных теплообменников решетки труб приварены к внутренней поверхности кожуха, а тубы прочно скреплены с решетками. Такая компоновка обеспечивает надежную фиксацию и лишает элементы конструкции возможности свободного перемещения внутри кожуха;
с температурным компенсатором. Такие кожухотрубные аппараты с помощью продольной деформации или благодаря особым упругим вставкам, расположенных в расширителе возмещают тепловое расширение. Такая конструкция относится к классу полужестких;
с плавающей головкой. Под плавающей головкой имеется ввиду подвижная трубная решетка. Такая решетка имеет возможность свободного перемещения по системе вместе с крышкой. Аппарат отличается высокой стоимостью, однако этот недостаток полностью компенсируется высокой производительностью и надежностью;
С U-образной формой труб. В таких конструкциях оба конца трубы привариваются к одной решетке. Радиус изгиба трубы должен быть не менее 4 его диаметров. Такое конструктивное решение позволяет трубам свободно удлиняться;
С комбинированным наполнением. Конструкция таких аппаратов предусматривает наличие компенсатора. Кроме того, в их состав входит встроенная плавающая головка.

Кожухотрубные теплообменники можно разделить на 3 типа в зависимости от направления движения теплоносителя:

Одноточные.
Противоточные.
Перекрестноточные.

Теплообменники могут быть однонаправленными или двунаправленными.

В однонаправленных аппаратах теплоноситель циркулирует в замкнутом контуре. Примером может служить водонагреватель BBP, который широко используется в системах отопления. Такие устройства используются в помещениях, где интенсивность теплообмена не имеет принципиального значения (температура окружающей среды не сильно отличается от температуры теплоносителя).

Многоходовые устройства имеют поперечные или продольные перегородки, которые позволяют изменять направление потока хладагента. Такие теплообменники используются в тех областях, где интенсивность теплообмена особенно важна.

Принципы маркировки теплообменных аппаратов

Обозначения для кожухотрубных теплообменников теперь гармонизированы с международным стандартом TEMA, который устанавливает основные принципы маркировки этого типа оборудования.

Обозначения теплообменников стандарта TEMA

Типы лотков с торцевым креплением в соответствии с системой обозначений TEMA:

A — тип – канальный, крышка – съемная;
B — тип – колпак, крышка – сплошная;
C — полностью канальный тип, имеется трубная доска и съемная крышка;
N — полностью канальный тип, имеется трубная доска и несъемная крышка;
D — оснащен специальной головкой с крышкой для работы в условиях повышенного давления.

Типы крышек в соответствии с системой обозначений TEMA:

E — кожух с одним ходом в межтрубном пространстве;
F — кожух с двумя ходами в межтрубном пространстве с продольной перегородкой;
G — кожух с распределенным потоком;
H — кожух с двойным расширенным потоком;
J — кожух с разделенным потоком;
K — ребойлер;
X — кожух с поперечным потоком в межтрубном пространстве.

Типы задних крышек в соответствии с системой обозначений TEMA:

L — с фиксированной трубной доской, как в неподвижной головке типа А;
M —с фиксированной трубной доской, как в неподвижной головке типа В;
N — с фиксированной трубной доской, как в неподвижной головке типа N;
P — с плавающей головкой, уплотняемой снаружи;
S — с плавающей головкой с опорным устройством;
T — с плавающей головкой, которую можно извлечь из кожуха;
U — головка с U-образным трубным пучком;
W — головка с уплотняемой снаружи плавающей трубной доской.

Это интересно: Ветрогенератор на заднем дворе. Ветряной генератор своими руками.

Применение: нагрев жидкостей с низким давлением пара в корпусе; охлаждение газа или масла в корпусе.

Применение: Обычно используется на нефтеперерабатывающих заводах для высоких давлений в пространстве корпуса.

Описание: Съемный трубный пучок, внешняя решетчатая арматура, трубная решетка может быть изготовлена из кованой стали для соответствия требованиям расчетного давления в оболочке, может быть выполнена в различных вариантах отделки материала, максимально допустимое давление в трубах до 3000 psi, оболочка полностью герметична.

Применение: при использовании особо опасных газов, при повышенном давлении на участке трубы, когда нарушение герметичности должно быть обнаружено как можно быстрее.

Описание: неподвижная трубная пластина с неподвижным трубным пучком, вваренная непосредственно в оболочку, односторонняя или двухсторонняя конструкция.

Применение: химическая промышленность; рабочие среды — воздух (при повышенном давлении), азот (газ в трубках, фреон в оболочке).

Описание: U-образные трубки; съемный или фиксированный трубный пучок; многоходовая конструкция; большой диапазон рабочего давления как в оболочке, так и в трубках.

Применение: Химическая промышленность; нагреватели жидкости; различные типы испарителей.

Описание: Съемный трубный пучок; одноходовая или двухходовая конструкция; двойное уплотнение плавающей трубной пластины с «О» кольцами и резьбовыми зажимами со смотровыми отверстиями для обнаружения возможных утечек; размер кожуха от 6 до 42; широкий диапазон рабочего давления.

Эксплуатационные характеристики

Преимуществом кожухотрубного теплообменника является отличный срок службы. Для длительного и стабильного срока службы устройства требуется своевременное техническое обслуживание. Обычно трубы аппарата заполняются нефильтрованной жидкостью, что приводит к засорению и влияет на работу всей системы. Необходимо прочистить трубки и промыть другие компоненты.

Если необходим ремонт, то неизбежна диагностика. Это позволит выявить основные проблемы. Наиболее уязвимой частью системы являются трубы, которые чаще всего подвержены повреждениям.

Преимущества :

повышенная стойкость к гидроударам, что выгодно отличает устройства от аналогов;
способность функционировать в условиях, далеких от идеальных, с использованием сильно загрязненных веществ;
простота эксплуатации, механическая чистка и техническое обслуживание не представляют трудностей для персонала;
хорошая ремонтопригодность.

Последнее свойство особенно ценно при сравнении кожухотрубной системы с пластинчатой. Пластинчатые установки имеют сложные уплотнения и более склонны к засорению из-за малого сечения проточных каналов. Уплотнения приходится заменять при каждой чистке аппарата, что довольно дорого. Прокладки кожухотрубных теплообменников имеют более простую форму и поэтому легче заменяются. Количество прокладок меньше

Кроме того, пластинчатые теплообменники не подходят для использования в местах с жесткой водой, где нельзя исключить попадание механических частиц. Изделия с кожухотрубными теплообменниками не столь требовательны; они могут работать даже с морской водой и агрессивными жидкостями.

Недостатки :

низкий, по аналогии с пластинчатыми, коэффициент полезного действия. На этот показатель влияет меньшая площадь теплопередающей поверхности;
большие габариты. Из-за этого цена аппарата выше, равно как и расходы на его эксплуатацию;
теплоотдача сильно зависима от скорости движения жидкости.

Несмотря на эти недостатки, кожухотрубные теплообменники хорошо зарекомендовали себя на рынке. Они по-прежнему популярны и пользуются большим спросом.

Советы по выбору и эксплуатации

Если производительность теплообменника недостаточна, можно значительно улучшить его работу. Для этого существует несколько способов:

Использование специализированных смесей, в которые входят газы и жидкости.
Установка витых и профильных трубок.
Монтаж спиралевидных вставок. Они нужны для поперечного и продольного обтекания труб.
Создание вибрация для тех поверхностей, через которые осуществляется теплообмен.

В основном современные производители широко применяют такие способы, чтобы значительно улучшить характеристики отопительного прибора.

Чтобы правильно выбрать кожухотрубный теплообменник, важно знать, как рассчитать его оптимальную производительность для ваших целей.

Во-первых, необходимо решить, что будет циркулировать по трубкам — вода или газ. Для газообразных и жидких теплоносителей необходимо поддерживать разную скорость циркуляции. Например, для газа скорость должна составлять от 3 до 30 метров в секунду. Для жидкостей скорость должна составлять от 0,6 до 6 м/с.

Важно! Не следует забывать, что чем выше скорость циркуляции теплоносителя, тем выше затраты на электроэнергию. Поэтому ее можно немного уменьшить, чтобы прибор работал немного экономичнее.

Во-вторых, определитесь с материалом труб, по которым циркулирует теплоноситель в теплообменнике. На выбор влияет тип среды. Например, для агрессивных сред рекомендуется выбирать теплообменник с трубами из нержавеющей стали.

В-третьих, важным моментом при выборе является размер нагревателя. Поскольку кожухотрубные теплообменники обычно имеют большие размеры, важно заранее подготовить место для установки так, чтобы к устройству был доступ с обеих сторон.

В плане эксплуатации теплообменники этого типа неприхотливы. Что касается поломок, то специалисты рекомендуют приобретать кожухотрубные теплообменники со сменными трубками, так как это самый ненадежный элемент конструкции, который выходит из строя чаще всего. Важно знать, что после поломки и последующего ремонта тепловая эффективность аппарата снижается

Не рекомендуется проводить ремонт самостоятельно. Лучше нанять профессионала, имеющего опыт ремонта подобного оборудования. В противном случае можно повредить конструкцию и значительно снизить производительность кожухотрубного теплообменника.

Преимущества и недостатки

Эти агрегаты имеют ряд преимуществ, которые делают их достаточно конкурентоспособными на рынке теплообменников. Основные преимущества агрегата:

Конструкция обеспечена отличной стойкостью к гидравлическим ударам. У аналогичных систем этой характеристики нет.
Кожухотрубные теплообменники способны работать в экстремальных условиях или с продуктами, которые довольно сильно загрязнены.
Их очень просто эксплуатировать. Легко проводить механическую чистку оборудования, его плановое техническое обслуживание. Аппаратура имеет высокую ремонтопригодность.

Данный теплообменник имеет как преимущества, так и недостатки. Несмотря на все преимущества, у этого агрегата есть и недостатки. Их следует учитывать перед покупкой. В зависимости от предполагаемого использования могут потребоваться другие аналогичные системы.

Недостатки агрегата:

КПД ниже, чем у пластинчатых изделий. Это связано с тем, что у кожухотрубных обменников площадь поверхности, передающей тепло, меньше.
Имеет большие размеры. Это повышает его конечную стоимость, а также затраты на эксплуатацию.
Коэффициент теплоотдачи сильно зависит от того, насколько быстро перемещается агент.

Несмотря на все недостатки, кожухотрубные теплообменники заняли свою нишу на рынке теплообменников. Они остаются популярными и используются во многих отраслях промышленности.

Область применения

Кожухотрубные теплообменники используются как неотъемлемая часть сетей централизованного теплоснабжения. Они также используются в централизованных тепловых пунктах для снабжения горячей водой жилых домов. Индивидуальные теплообменники имеют явные преимущества перед централизованным тепло- и водоснабжением: они подают тепло в здания и другие объекты гораздо эффективнее, чем сеть централизованного теплоснабжения.

Это интересно: Все о ручных плиткорезах. Как выбрать плиткорез ручной.

Теплообменники этого типа также используются в нефтяной, химической и газовой промышленности. Они используются в отопительной промышленности, где теплоносители имеют высокую скорость передачи температуры. Но не только в этих отраслях используется оборудование данного типа. Их можно встретить во флэш-испарителях или конденсаторах с воздушным охлаждением, рекуперационных колоннах. Они используются в пивной промышленности и в пищевой промышленности.

Принципы маркировки теплообменных аппаратов

Обозначения теплообменников стандарта TEMA

Типы лотков с торцевым креплением в соответствии с системой обозначений TEMA:

A — тип – канальный, крышка – съемная;
B — тип – колпак, крышка – сплошная;
C — полностью канальный тип, имеется трубная доска и съемная крышка;
N — полностью канальный тип, имеется трубная доска и несъемная крышка;
D — оснащен специальной головкой с крышкой для работы в условиях повышенного давления.

Типы крышек в соответствии с системой обозначений TEMA:

E — кожух с одним ходом в межтрубном пространстве;
F — кожух с двумя ходами в межтрубном пространстве с продольной перегородкой;
G — кожух с распределенным потоком;
H — кожух с двойным расширенным потоком;
J — кожух с разделенным потоком;
K — ребойлер;
X — кожух с поперечным потоком в межтрубном пространстве.

Типы задних крышек в соответствии с системой обозначений TEMA:

L — с фиксированной трубной доской, как в неподвижной головке типа А;
M —с фиксированной трубной доской, как в неподвижной головке типа В;
N — с фиксированной трубной доской, как в неподвижной головке типа N;
P — с плавающей головкой, уплотняемой снаружи;
S — с плавающей головкой с опорным устройством;
T — с плавающей головкой, которую можно извлечь из кожуха;
U — головка с U-образным трубным пучком;
W — головка с уплотняемой снаружи плавающей трубной доской.

Применение: нагрев жидкостей с низким давлением пара в корпусе; охлаждение газа или масла в корпусе.

Описание: съемный трубный пучок, внешняя монтажная решетка, трубная решетка может быть изготовлена из кованой стали для соответствия требованиям расчетного давления в кожухе, может быть изготовлена в различных вариантах материала, максимально допустимое давление в трубках до 3000 psi, кожух полностью герметичен.

Применение: Химическая промышленность; нагреватели жидкости; различные типы испарителей.

Описание: Съемный трубный пучок; одно- или двухходовая конструкция; плавающая трубная пластина с двойным уплотнением с «круглыми кольцами» и спиральными опорами со смотровыми отверстиями для обнаружения возможных утечек; размер корпуса от 6 до 42; широкий диапазон рабочего давления.

Конструкция

1 — передняя камера; 2 — задняя камера; 3 — наружная прокладка головки; 4 — крышка головки; 5 — впускное/выпускное отверстие головки; 6 — неподвижная секция головки; 7 — трубы; 8 — крышка; 9 — пластина крышки; 10 — прокладка крышки со стороны неподвижной головки; 11 — прокладка крышки со съемной стороны — либо плавающей головки, либо трубной секции; 12 — впускное/выпускное отверстие корпуса; 13 — прокладка крышки корпуса; 14 — компенсатор напряжения; 15 — плавающая трубная пластина; 16 — крышка плавающей головки; 17 — прокладка крышки плавающей головки; 18 — прокладка крышки плавающей головки; 18 — прокладка крышки плавающей головки; 19 — отдельная прокладка для втулки задней плавающей головки; 19 — отдельная прокладка для втулки задней плавающей головки; 20 — прокладка направляющей опоры; 21 — крышка задней головки; 22 — трубчатая задняя головка (камера смешивания); 22 — трубчатая задняя головка (камера смешивания); 23 — прокладки; 24 — прокладка; 25 — прокладка задней головки; 26 — болты; 27 — шатуны и прокладки; 28 — опорные прокладки; 29 — распределительные пластины; 30 — продольные прокладки; 31 — ребро или прокладка головки; 32 — инспекционная муфта; 33 — разгрузочная муфта; 34 — муфта дозатора; 35 — монтажные колонки; 36 — монтажная отвертка.

Принцип работы

Принцип работы теплообменника с плавающей головкой заключается в том, что горячая и холодная жидкость поступают в соответствующие полости аппарата. Обычно горячая жидкость поступает в межтрубное пространство трубок, а холодная — в трубки, но может быть и наоборот, в зависимости от нескольких факторов: Рабочее давление, загрязненность среды и необходимость очистки, класс опасности потока и некоторые другие.

Кстати, прочитайте также эту статью: Перегородки для теплообменников.

При нагревании стенок трубы происходит линейное расширение, и трубный пучок удлиняется. Конструкция плавающей головки позволяет компенсировать это удлинение за счет свободного перемещения головки в задней камере теплообменника по мере удлинения или укорачивания трубок во время нагрева или охлаждения. Эта конструкция с плавающей головкой широко используется на нефтеперерабатывающих заводах благодаря своей надежности и простоте.

Как правило, эти одинаковые по размеру блоки часто группируются на нефтеперерабатывающих заводах вместе, образуя горизонтально установленные пары — сдвоенные теплообменники. Такое расположение позволяет уменьшить требуемую холодопроизводительность:

Место требуемое для установки;
Количество требуемой обвязки;
Улучшает доступ для обслуживания.

Характеристики теплообменников типа ТП

В таблице ниже приведены основные параметры теплообменников с плавающей головкой, используемых на нефтеперерабатывающих заводах.

Теплообменник с плавающей головкой предоставляет возможность извлечения трубного пучка из кожуха. Для этого необходимо сбросить давление и отделить аппарат от трубопровода, закрыв входной и выходной патрубки рабочей среды.

Ремонт теплообменника с плавающей головкой состоит из следующих этапов:

Очистка поверхности трубок от наружного и внутреннего загрязнения и коррозии;
Проверка целостности трубок, развальцовки, замена или заглушка трубок при необходимости;
Проверка герметичности фланцевых соединений и замена прокладок;
Гидравлические испытания аппарата;
Проверка резьбовых соединений.

Удаление трубного пучка является одной из самых сложных задач и требует поднятия тяжелых грузов.