Все о трубчатых теплообменниках

Нередко для осуществления правильной технологии производственного процесса необходимо надлежащее распределение температуры. Для этого используются теплообменники, представленные на современном рынке большим количеством типов и моделей. Одной из самых популярных разновидностей этих агрегатов являются трубчатые аналоги.

Трубчатые теплообменники выполняют весьма важную функцию – посредством своей работы передают тепло от одной среды к другой. Данный процесс имеет место как в пищевой, так и технической промышленности. Особенностью этих устройств является разнообразие моделей и видов, благодаря чему отечественный рынок включает в себя множество вариаций, доступных для потребителей. Технически трубчатые теплообменники работают за счет теплоносителя, отводя более высокую температуру на другую поверхность.

Как можно понять из названия, основным рабочим элементом являются трубы. Их количество и размеры зависят от моделей, их характеристик и сферы применения. Плюсом труб является большая площадь, за счет которой достигается высокая эффективность работы устройства. Расположение конструкции внутри изделия может быть самое разное – вертикальное, горизонтальное, U-образное. При этом имеются существенные отличия, так как изменяется скорость передачи тепла.

Все основные элементы теплообменника находятся в кожухе, за счет чего их называют кожухотрубными. Внутри него находится пучок трубок, в каждой из которых содержится поступающая жидкость. В зависимости от целей использования, её нужно охладить или нагреть. На другом конце теплообменника расположена трубка с теплоносителем, за счет чего осуществляется передача энергии и происходит необходимый процесс.

Чтобы отделить трубки друг от друга и поспособствовать передаче тепла, конструкция оснащена разделительной перегородкой. Более современные модели могут ее и не иметь, если технология работы этого не требует. Подобные модели называют обменниками смешения. Их схема выглядит как спираль из труб, где одна жидкость проходит рядом с другой, передавая ей энергию.

Все ключевые элементы располагаются на спиральном корпусе с определенной конфигурацией. Он служит не только как основа, но и держит трубы на расстоянии между собой.

Металлические полосы обеспечивают хорошую устойчивость, тогда как приваренные распорные штифты выполняют функцию разграничителей. Для обеспечения более стабильного рабочего процесса разные стороны каналов приварены прокладочными крышками, которые могут иметь плоскую или коническую форму.

Чтобы повысить герметичность конструкции, производители встраивают различные элементы в кожух. Это могут быть развальцовки, а также сальниковые уплотнения или крепления за счет сварки, применяющиеся при большом рабочем давлении.

Движение теплоносителя может совершаться в один или множество ходов. В первом случае все происходит по единственному направлению сечения – трубному и межтрубному. Как правило, такие изделия применяются в тех случаях, когда скорость движения внутри трубок позволяет иметь высокую эффективность.

Если же быстроты теплоносителя недостаточно, то рекомендуется применять многоходовые модели, выполняющие процессы в два или четыре хода. Конструкция таких теплообменников предусматривает разделение пучка труб на отдельные секции, по которым происходит основное движение.

Весьма интересны разновидности трубчатых теплообменников. Именно конкретные типы устройств дают понять, насколько разнообразной может быть конструкция агрегатов в соответствии с их сферами применения.

Первое разделение теплообменников состоит в способе передачи тепла.

• Поверхностные обмениваются температурой через разделяющую поверхность в виде глухой стенки. Таким образом, работа происходит лишь за счет эффективности площади труб, которая в данном случае имеет весьма серьезное значение. Поэтому при покупке подобных теплообменников количество трубок и их размеры являются одной из ключевых характеристик.

• Модели со смешением также популярны, так как при правильных условиях эксплуатации позволяют иметь неплохую скорость нагрева, что крайне важно в разных отраслях промышленности.

• Не стоит забывать и про регенеративные теплообменники. Хоть они используются не так часто, но все же задействуются в химическом производстве. Особенностью этого типа устройств является то, что в них обмен теплом осуществляется благодаря соприкосновению с ранее нагретыми частями конструкции. Ими выступают специальные насадки, заполняющие устройство и периодически подогреваемые иными теплоносителями. Можно сказать, что передача тепла происходит не напрямую, а опосредованно. В определенных условиях это может стать более удобным вариантом для эксплуатации.

Следующая классификация теплообменников заключается в их материале изготовления. Среди множества типов сырья стоит выделить несколько самых популярных. Первым является медь, которая имеет отличные теплопроводные характеристики. Как правило, из этого материала состоит не вся конструкция, а лишь некоторая рабочая поверхность трубок, ведь медь сама по себе дорога и её большое количество приведет к росту цены теплообменника. Нередко такие изделия становятся оптимальными вариантами тогда, когда необходимо нагреть быстротекущие жидкости.

Еще одним материалом изготовления является нержавеющая сталь. За нее говорит собственное наименование – полная защита от коррозии и её последствий. Также нержавейка хороша тем, что имеет небольшой вес относительно других металлов. Еще одним плюсом является небольшая цена, ведь основные преимущества этого сырья заключаются в его химическом составе, а не в изначальных физических свойствах, как у меди.

Среди прочих материалов изготовления можно выделить углеродистую сталь. Ее плюсами являются прочность, надежность, долговечность, а также хорошая степень обрабатываемости.

Не нужно забывать и про титан. Многие люди знают про то, что этот материал крайне прочен и легок, но также у него имеются определенные свойства, за счет которых этот металл активно используется в процессе обмена теплом. Все дело в том, что если вы собираетесь использовать устройство для бассейна, то титан химически не вступает в реакцию с хлоридами, содержащимися в морской воде. Это означает, что процесса взаимодействия не произойдет и не будет выделения хлороводорода.

Существуют теплообменники из разновидностей полипропилена и полимеров. Они предназначены для регенерации тепла в определенном температурном диапазоне. Конструкция таких устройств состоит из отдельных модулей, которыми можно управлять через электронную систему. При этом основным рабочим элементом выступает циркуляционный насос.

Следующей классификацией принято считать расположение труб внутри кожуха. Самым распространенным вариантом являются горизонтальные модели. Через них хорошо проходят жидкости разной густоты и состава, также просто внутреннее устройство, благодаря которому итоговую конструкцию можно расположить на нескольких стойках, тем самым придавая устойчивость агрегату.

Трубы могут быть и вертикальными, что встречается крайне редко. Но все же они применяются тогда, когда нужно произвести пастеризацию вязких масел. В этом случае скорость жидкости не важна, а поэтому можно прибегнуть к вертикальной конструкции.

U-образная форма теплообменника выгодна к использованию в ситуациях, когда нужно изменить температуру жидкостей и газов до определенных значений по давлению без смены агрегатного состояния.

Трубчатые теплообменники крайне популярны за счет своих положительных свойств, которые присущи далеко не всем ребристым аналогам. Благодаря прочности, высокой надежности и долгому эксплуатационному сроку данные изделия используются в разных сферах промышленности и сельского хозяйства. Также некоторые вариации кожухотрубных изделий эксплуатируются в быту. Но все ж чаще всего они применяются в крупных отопительных и производственных системах. За счет неплохой скорости нагрева такие устройства задействуются в узлах систем отопления многоэтажных домов и крупных зданий – торговых центров, складов, павильонов.

Крупные модели находят применение в тяжелой промышленности на перерабатывающих заводах и масштабных фабриках, где обеспечение правильного теплообмена напрямую влияет на результаты всего производства. Естественно, это касается и тех ситуаций, когда необходимо работать с жидкими маслами, смазками и иными веществами, являющимися обслуживающими по отношению к техническим установкам и станкам. В бытовой сфере трубчатые теплообменники можно встретить в системах кондиционирования воздуха, отвода тепла, охлаждения котлов, горячих ванн.

Кожухотрубные агрегаты отлично проявляют себя в ситуациях, когда нужно изменять температуру жидкостей разной степени вязкости. За счет этого они используются в пищевой промышленности. Примером может послужить молочное производство. Также это касается передачи тепла спиртовых изделий. Нередко подобные устройства можно встретить в горнодобывающей и нефтегазовой сферах промышленности, фармацевтике. Что касается быта, то трубчатые модели теплообменников задействуются при эксплуатации бассейнов, котлов, а также климатического оборудования.