Теплообменники с плавающей головкой

Теплообменники с плавающей головкой используются сравнительно часто. Многим специалистам и не только важно выяснить, что это такое. Внимания заслуживают также чертежи устройства и принцип работы теплообменного аппарата.

Термин «теплообменник с плавающей головкой» понять довольно просто даже неспециалистам. Такие приспособления призваны нагревать или остужать различные вещества. Конкретно модели с плавающей головкой являются логическим развитием традиционных кожухотрубных аппаратов (и одновременно их подвидом). Подобное оборудование работает весьма просто и понятно. Его удельная мощность довольно велика, высок обычно и КПД.

Отрегулировать и откалибровать его будет весьма просто. Однако повседневный уход и очистка весьма сложны. Оправдывается ли это быстрой окупаемостью, нужно решить самостоятельно.

Модели с плавающей головкой:

• отлично работают с высокотемпературными теплоносителями;
• могут использовать пар, нагретый выше критической температуры (обычно используемый в турбинах современного класса);
• достаточно надежны и имеют герметичные стыки;
• смогут без повреждений пережить много циклов прогрева и остужения;
• довольно масштабны и тяжелы;
• с трудом достигают повышенной плотности трубок внутри кожуха;
• сталкиваются с проблемами при выводе теплоносителя наружу (именно поэтому устройства выполняются обычно в двухходовом формате);
• могут выбрасывать теплоноситель за головку;
• поддерживают ввод и вывод циркуляционной среды по трубному пучку лишь с одной стороны корпуса (это свойство также является порой недостатком).

Конструкция теплообменного аппарата с плавающей головкой обеспечивает уверенную работу при сильном загрязнении рабочей среды. В этом случае даже значительная разница температуры кожуха и труб не помешает. В большинстве случаев инженеры выбирают оснащение гладкими трубами. При необходимости ставятся диафрагмированные трубы, дополненные накатными канавками кольцевой формы. Допускается эксплуатация в умеренных и тропических районах.

Соответственно этому, климатическая категория будет «У» или «Т». Критерии для ее назначения прописаны в ГОСТе 15150. Допустимая сейсмичность — не более 7 баллов (по используемой в России 12-балльной шкале).

Разница между традиционными кожухотрубными изделиями и устройствами с плавающей головкой довольно существенна. Различие таких теплообменных аппаратов выражается в конструктивной схеме. Вторая трубная доска не фиксируется жестко внутри корпуса. Она будет свободно висеть на трубном пучке, если это горизонтальный аппарат. В горизонтальном исполнении такая доска будет опираться на корпус скользящим способом.

К трубной доске присоединяют плавучую камеру. Она не выполняется с расчетом на четкое отделение от корпуса. Стык между этими деталями должен быть строго неподвижен и полностью герметичен.

Любой теплообменник независимо от конкретной модели отдает тепло рабочей среде либо отбирает у нее тепловую энергию. В обоих случаях задействуется обращающийся по трубам теплоноситель. Обычно там содержится вода или неядовитое вещество, кипящее при 60 градусах и выше. Внутри трубы содержится пара специальных решеток. Одна из этих решеток жестко крепится к корпусу и всегда неподвижна.

Вторая делается с расчетом на свободное передвижение по оси корпуса. Эта подвижность позволяет исключить повреждение кожухов. Трубы вследствие высокой температуры также деформированы не будут. В основном системы с плавающей головкой выполняют по одноходовой схеме. Это означает, что теплоноситель совершает только один ход по трубам.

Однако заказчики могут согласовать оформление многоходовой конструкции. Для такого случая ставят специальные перегородки. Необходимо учитывать опасность тепловых деформаций трубок. Из-за нее иногда применяют плавающие головки разрезного типа. Для многоходовых аппаратов это очень важно, если сечение составляет более 100 см, а еще если температура рабочей среды на входе и выходе будет различаться в большой степени.

Конструктивно все продумывают с расчетом на максимально простое техобслуживание. Очень важен быстрый демонтаж пучков труб и их замена. Далее представлен чертеж теплообменника с плавающей головкой, который имеет следующие характеристики:

• условное давление – 1600 кПа;
• теплообменная поверхность – от 10 до 977 кв. м.;
• длина труб теплообмена – 3 м;
• 2 хода по трубам;
• основной материал — углеродистая сталь.

К теплообменникам с плавающей головкой применяют нормы ГОСТа 14246 от 1979 года. Согласно этому стандарту, применяют сталь 16ГС, стали 10 и 20. Аналогичные материалы подбирают с учетом идентичных механических и коррозионных свойств. В зависимости от вида использованной стали конструкции применяют при различных рабочих температурах. Каждый обменный аппарат должен быть дополнен ответным фланцем.

Описываемые конструкции востребованы как инфраструктура инженерных систем ЖКХ. Их также ставят в тепловые пункты, откуда подают горячую воду конечным потребителям. В итоге индивидуальные теплопункты обеспечивают более эффективную работу, чем стандартные тепловые системы и каналы подачи горячей воды. Но на этом применение теплообменных устройств с плавающими головками не заканчивается. Их часто покупают предприятия по добыче нефти и природного газа, организации по переработке таких ресурсов.

Востребована подобная продукция и в химической промышленности. Независимо от отрасли ее применение актуально везде, где теплоносители передают высокую температуру. Такая аппаратура востребована также в конденсаторах-охладителях воздушного теплообмена. Встречают ее еще:

• в установках ректификации углеводородов и других органических веществ;
• в пищевой промышленности;
• в оборудовании пивзаводов;
• в металлургической отрасли.