Кожухотрубный теплообменник и его принцип работы – это то, что часто помогает нам в повседневной работе. Мы сталкиваемся с этим, когда подбираем оборудование для систем охлаждения, рассчитываем скорость теплообмена в трубах, планируем ремонт или думаем, как сократить расходы на работу холодильных установок.
Многие спрашивают: как вообще работает данное устройство и почему его выбирают для промышленных задач? Мы считаем, что разобраться в этом полезно каждому, кто хочет купить кожухотрубный теплообменник и использовать его с максимальной пользой. Давайте посмотрим, как он устроен и как работает.
Читайте также: какой теплообменник лучше пластинчатый или трубчатый
Содержание
Кожухотрубный теплообменник – принцип работы в основе технологии
Кожухотрубный теплообменник принцип работы строится на простом движении двух потоков. Внутри корпуса (кожуха) находятся трубки, по которым течет один теплоноситель. Вокруг этих труб движется второй теплоноситель.
Один поток горячий, другой холодный. Они не смешиваются, но через стенки труб происходит теплообмен. Вот и весь принцип. Иногда потоки идут навстречу друг другу – так теплопередача быстрее.
В учебнике «Thermal Engineering» (W. S. Janna, 2000, PWS Publishing Company, ISBN 9780534370142) подробно объясняется, что такой способ дает хороший результат при больших объемах жидкости и высоких температурах.
Принцип работы кожухотрубного теплообменника в системах охлаждения
Принцип работы кожухотрубчатого теплообменника особенно важен для холодильных машин и чиллеров, и мы часто сталкиваемся с этим в практике. Вот как это работает здесь: холодоноситель движется по трубкам, а снаружи труб его обтекает вода или другой теплоноситель, который нагревается и уходит дальше по системе.
Знаете что? Иногда жидкости движутся в одном направлении, иногда в противоположных. Встречный поток более эффективен, но требует тонкой настройки. В прямоточном режиме проще, но теплообмен чуть слабее.
В руководстве по эксплуатации Alfa Laval (Gasketed Plate-and-Frame Heat Exchangers Installation and Maintenance Manual, 2021) есть хорошие схемы, как выбрать направление потока.
Кожухотрубчатый теплообменник это промышленное решение
Кожухотрубчатый теплообменник это простой и надежный способ передать тепло. В промышленности такие теплообменники используют в чиллерах, системах кондиционирования, химическом производстве и пищевой отрасли.
Рекомендуем прочитать что такое промышленный теплообменник
Что нам особенно нравится – кожухотрубчатые теплообменники легко масштабировать. Можно увеличить количество труб и скорость потока, также можно менять длину корпуса.
Наш опыт показывает, что в системах с агрессивными жидкостями лучше использовать трубки из нержавеющей стали или меди. Вода с высоким содержанием солей быстро разрушает обычные сплавы.
Устройство кожухотрубчатого теплообменника – как его собирают
Устройство кожухотрубчатого теплообменника включает несколько основных деталей. Есть внешний кожух, внутри – трубный пучок, на концах – крышки с разделительными камерами.
Таблица основных элементов:
Элемент | Назначение |
Кожух | Корпус для второго теплоносителя |
Трубный пучок | Путь для первого теплоносителя |
Перегородки | Направляют потоки внутри кожуха |
Фланцы и крышки | Для обслуживания и подключения |
Между прочим, важна не только форма, но и шаг укладки труб – чем плотнее трубы, тем больше площадь теплообмена, но выше сопротивление потоку.
Конструкция кожухотрубного теплообменника и ее особенности
Конструкция кожухотрубного теплообменника может быть разной. Есть модели с прямыми трубками, с U-образными, с разборной или неразборной крышкой.
Наши эксперты считают, что разборная конструкция удобнее, если система работает с грязной водой или жидкостями, склонными к осадку. Неразборные ставят там, где нужна высокая герметичность и работа под давлением.
В каталоге Kelvion Heat Exchangers (Product Range, 2020) указано, что стандартный кожухотрубный теплообменник выдерживает давление до 16 бар и температуру до 200°C.
А теперь о выборе: если жидкость агрессивная – ставим специальные прокладки. Если она вязкая – увеличиваем диаметр трубок.
Как работает кожухотрубный теплообменник в разных условиях
Как работает кожухотрубный теплообменник зависит от параметров потока, температуры и качества жидкости.
Наши специалисты советуют: если в системе жесткая вода – ставьте фильтры и планируйте регулярную промывку. Если теплообменник долго не чистить, накипь снижает эффективность и повышает давление.
Многие говорят нам, что теплообменники быстро засоряются. Наш опыт показывает, что при правильной скорости потока и регулярном уходе кожухотрубный теплообменник служит 8–12 лет.
На основании наших исследований мы видим, что кожухотрубные теплообменники хорошо работают в системах охлаждения, которые мы проектируем и собираем уже более 11 лет. Мы используем их в чиллерах, в системах климат-контроля, в холодильных установках и видим, как меняются результаты в зависимости от качества воды, скорости потока и материала трубок.
Зачем мы вам это все рассказываем
Мы думаем, что простое объяснение сложных технических вещей помогает людям принимать взвешенные решения. Когда понятно, как работает кожухотрубный теплообменник, проще планировать обслуживание, выбирать нужную модель и общаться с подрядчиками.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Как работает кожухотрубный теплообменник при высоком давлении?
Кожухотрубные теплообменники могут работать при давлении до 16–20 бар. При этом важно правильно выбрать толщину стенок и тип прокладок, чтобы избежать утечек.
Как часто нужно чистить кожухотрубный теплообменник?
Рекомендуемая частота – один раз в год. Если вода жесткая или в системе много взвесей, то чистку проводят чаще. Это продлевает срок службы оборудования.
Какие жидкости можно использовать в кожухотрубном теплообменнике?
Внутри теплообменника можно использовать воду, гликоль, фреоны, масла и даже химические растворы. Главное – учитывать совместимость материалов и температуру, а также теплоемкость вещества.
Что лучше: кожухотрубный или пластинчатый теплообменник?
Пластинчатый компактнее, но кожухотрубный надежнее при больших объемах и высоких температурах. Также он заметно проще в ремонте и лучше переносит загрязнения.
Как выбрать диаметр трубок для кожухотрубного теплообменника?
Диаметр зависит от вязкости жидкости и скорости потока. Для воды используют трубки диаметром 12-20 мм. Для вязких жидкостей – больше.
Как понять, что кожухотрубный теплообменник засорился?
Основной признак – падение эффективности: хуже греет или хуже охлаждает. Также может вырасти давление в системе и появиться шум.
Список литературы
- Janna W. S. Thermal Engineering. PWS Publishing Company, 2000. ISBN 9780534370142
- Gasketed Plate-and-Frame Heat Exchangers Installation and Maintenance Manual, Alfa Laval, 2021
- Kelvion Heat Exchangers Product Range, 2020.
