Що таке кожухотрубний теплообмінник та як він працює? Це те, що часто допомагає нам у повсякденній роботі. Ми стикаємося з цим, коли підбираємо обладнання для систем охолодження, розраховуємо швидкість теплообміну в трубах, плануємо ремонт або думаємо, як скоротити витрати на роботу холодильних установок.
Багато хто запитує: як взагалі працює цей пристрій і чому його вибирають для промислових завдань? Ми вважаємо, що розібратися в цьому корисно кожному, хто хоче купити кожухотрубний теплообмінник і використовувати його з максимальною користю. Давайте подивимося, як він влаштований і як працює.
Читайте також: який теплообмінник кращий пластинчастий чи трубчастий
Содержание
Кожухотрубний теплообмінник – принцип роботи в основі технології
Кожухотрубний теплообмінник принцип роботи будується на простому русі двох потоків. Всередині корпусу (кожуха) знаходяться трубки, по яких тече один теплоносій. Навколо цих труб рухається другий теплоносій.
Один потік гарячий, інший холодний. Вони не змішуються, але через стінки труб відбувається теплообмін. Ось і весь принцип. Іноді потоки йдуть назустріч один одному – так теплопередача швидша.
В підручнику «Thermal Engineering» (W. S. Janna, 2000, PWS Publishing Company, ISBN 9780534370142) детально пояснюється, що такий спосіб дає хороший результат при великих об’ємах рідини і високих температурах.
Принцип роботи кожухотрубного теплообмінника в системах охолодження
Принцип роботи кожухотрубного теплообмінника особливо важливий для холодильних машин і чилерів, і ми часто стикаємося з цим на практиці. Ось як це працює тут: холодоносій рухається по трубках, а зовні труб його обтікає вода або інший теплоносій, який нагрівається і йде далі по системі.
Знаєте що? Іноді рідини рухаються в одному напрямку, іноді в протилежних. Зустрічний потік більш ефективний, але потребує тонкого налаштування. В прямотечійному режимі простіше, але теплообмін трохи слабший.
В керівництві з експлуатації Alfa Laval (Gasketed Plate-and-Frame Heat Exchangers Installation and Maintenance Manual, 2021) є хороші схеми, як вибрати напрямок потоку.
Кожухотрубний теплообмінник це промислове рішення
Кожухотрубний теплообмінник це простий і надійний спосіб передати тепло. В промисловості такі теплообмінники використовують в чилерах, системах кондиціонування, хімічному виробництві та харчовій галузі.
Рекомендуємо прочитати що таке промисловий теплообмінник
Що нам особливо подобається – кожухотрубні теплообмінники легко масштабувати. Можна збільшити кількість труб і швидкість потоку, також можна міняти довжину корпусу.
Наш досвід показує, що в системах з агресивними рідинами краще використовувати трубки з нержавіючої сталі або міді. Вода з високим вмістом солей швидко руйнує звичайні сплави.
Будова кожухотрубного теплообмінника – як його збирають
Структура кожухотрубного теплообмінника включає кілька основних деталей. Є зовнішній кожух, всередині – трубний пучок, на кінцях – кришки з розділювальними камерами.
Таблиця основних елементів:
Елемент | Призначення |
Кожух | Корпус для другого теплоносія |
Трубний пучок | Шлях для першого теплоносія |
Перегородки | Направляють потоки всередині кожуха |
Фланці та кришки | Для обслуговування та підключення |
До речі, важлива не тільки форма, але й крок укладання труб – чим щільніше труби, тим більша площа теплообміну, але вищий опір потоку.
Конструкція кожухотрубного теплообмінника та її особливості
Конструкція кожухотрубного теплообмінника може бути різною. Є моделі з прямими трубками, з U-подібними, з розбірною або нерозбірною кришкою.
Наші експерти вважають, що розбірна конструкція зручніша, якщо система працює з брудною водою або рідинами, схильними до осаду. Нерозбірні ставлять там, де потрібна висока герметичність і робота під тиском.
В каталозі Kelvion Heat Exchangers (Product Range, 2020) вказано, що стандартний кожухотрубний теплообмінник витримує тиск до 16 бар і температуру до 200°C.
А тепер про вибір: якщо рідина агресивна – ставимо спеціальні прокладки. Якщо вона в’язка – збільшуємо діаметр трубок.
Як працює кожухотрубний теплообмінник в різних умовах
Як працює кожухотрубний теплообмінник залежить від параметрів потоку, температури та якості рідини.
Наші спеціалісти радять: якщо в системі жорстка вода – ставте фільтри і плануйте регулярне промивання. Якщо теплообмінник довго не чистити, накип знижує ефективність і підвищує тиск.
Багато хто говорить нам, що теплообмінники швидко засмічуються. Наш досвід показує, що при правильній швидкості потоку та регулярному догляді кожухотрубний теплообмінник служить 8–12 років.
На основі наших досліджень ми бачимо, що кожухотрубні теплообмінники добре працюють в системах охолодження, які ми проектуємо та збираємо вже понад 11 років. Ми використовуємо їх в чилерах, в системах клімат-контролю, в холодильних установках і бачимо, як змінюються результати залежно від якості води, швидкості потоку та матеріалу трубок.
Навіщо ми вам це все розповідаємо
Ми думаємо, що просте пояснення складних технічних речей допомагає людям приймати зважені рішення. Коли зрозуміло, як працює кожухотрубний теплообмінник, простіше планувати обслуговування, вибирати потрібну модель і спілкуватися з підрядниками.
Часті запитання (FAQ)
Як працює кожухотрубний теплообмінник при високому тиску?
Кожухотрубні теплообмінники можуть працювати при тиску до 16–20 бар. При цьому важливо правильно вибрати товщину стінок і тип прокладок, щоб уникнути витоків.
Як часто потрібно чистити кожухотрубний теплообмінник?
Рекомендована частота – один раз на рік. Якщо вода жорстка або в системі багато завислих речовин, то чищення проводять частіше. Це продовжує термін служби обладнання.
Які рідини можна використовувати в кожухотрубному теплообміннику?
Всередині теплообмінника можна використовувати воду, гліколь, фреони, олії і навіть хімічні розчини. Головне – враховувати сумісність матеріалів і температуру, а також теплоємність речовини.
Що краще: кожухотрубний або пластинчастий теплообмінник?
Пластинчастий компактніший, але кожухотрубний надійніший при великих об’ємах і високих температурах. Також він помітно простіший в ремонті і краще переносить забруднення.
Як вибрати діаметр трубок для кожухотрубного теплообмінника?
Діаметр залежить від в’язкості рідини і швидкості потоку. Для води використовують трубки діаметром 12-20 мм. Для в’язких рідин – більше.
Як зрозуміти, що кожухотрубний теплообмінник засмітився?
Основна ознака – падіння ефективності: гірше гріє або гірше охолоджує. Також може вирости тиск в системі і з’явитися шум.
Список літератури
- 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.
