Кожухотрубные теплообменники

Теплообменник – это устройство для передачи тепловой энергии от жидкости или газа другой жидкости или газу без какого-либо контакта жидкостей или газов друг с другом. Одним из элементов конструкции стандартного кожухотрубного теплообменника является пучок труб, установленный внутри кожуха, или корпуса. По этим трубам проходит холодная вода, а горячая вода или газ проходят по внешней поверхности стенок труб, обеспечивая передачу тепла более холодной воде в трубах.

Для примера рассмотрим, как происходит этот процесс в плавательных бассейнах, где нагрев воды осуществляется от котла, работающего на газе, сжиженном углеводородном газе или биомассе. Теоретически самый эффективный способ нагрева воды в бассейне – это циркуляция воды бассейна непосредственно через котел. Однако в этом случае содержащиеся в воде химические препараты, используемые для очистки воды в бассейне, привели бы к быстрой коррозии и повреждению ответственных деталей котла, что, в свою очередь, означает преждевременный выход оборудования из строя и дорогостоящую замену.

Теплообменник, используемый в качестве «переходника» между контуром воды котла и контуром воды бассейна, обеспечивает защиту котла от повреждения и быстрый нагрев воды в бассейне до требуемой температуры; вода бассейна проходит через центральный «трубный сердечник», а горячая вода котла циркулирует по внешней поверхности стенок труб, передавая тепловую энергию воде бассейна.

Другие примеры применения теплообменников Bowman.

В условиях значительной разницы температур теплоносителя и охлаждаемой жидкости кожухотрубный теплообменник нередко представляет собой более эффективное с точки зрения затрат решение для охлаждения по сравнению с пластинчатым теплообменником. Это связано с малым диаметром канала для прохода теплоносителя внутри пластинчатого теплообменника, что приводит к высокой турбулентности и большому перепаду давления внутри устройства.

Как следует из названия, пластинчатый теплообменник состоит из ряда тонких металлических пластин. Обычно эти пластины имеют сложную штампованную конструкцию и изготавливаются из нержавеющей стали, а для обеспечения герметичности между ними устанавливаются резиновые прокладки. Пластины плотно прижаты друг к другу в жесткой раме и образуют параллельные каналы, по которым протекают жидкости, участвующие в теплообмене. Такая установка пластин обеспечивает чередование горячих и холодных каналов.

В отличие от пластинчатых теплообменников, кожухотрубные теплообменники состоят из двух основных элементов: наружного корпуса (или кожуха) и пучка труб (трубного сердечника) внутри кожуха. Теплоноситель проходит через трубный сердечник, а горячая жидкость поступает в кожух через входное отверстие и проходит по внешней поверхности трубного сердечника и вокруг него через ряд специальных перегородок, после чего выходит из кожуха через выходное отверстие. Для обеспечения максимальной эффективности теплопередачи горячая и холодная жидкости движутся через теплообменник в противоположных направлениях («противоток»). Более подробная информация о противотоке.

Основные преимущества пластинчатых теплообменников – это компактность и возможность увеличения размеров, однако при изменении потребностей в охлаждении обслуживание пластинчатых теплообменников будет обходиться дороже, чем обслуживание аналогичных кожухотрубных теплообменников, так как резиновые прокладки со временем твердеют, и их необходимо менять один раз в 2 года. Замена прокладок – это долгий и дорогостоящий процесс, требующий вывода теплообменника из эксплуатации на более длительный срок. Кроме того, обнаружить утечку в пластинчатом теплообменнике сложнее: для этого необходимо привлекать квалифицированную рабочую силу. А из-за более высокого сопротивления потока воды внутри теплообменника увеличивается вероятность образования накипи, что снижает эффективность работы установки.

В отличие от пластинчатых теплообменников, кожухотрубные теплообменники чрезвычайно просты в обслуживании: после снятия торцевых крышек трубный сердечник извлекают для очистки и планового обслуживания. Качественный кожухотрубный теплообменник, например, производства компании Bowman, имеет высокую эффективность теплопередачи и исключительную прочность, что обеспечивает длительный срок службы. Кожухотрубные теплообменники предназначены для работы в самых жестких условиях эксплуатации с различными теплоносителями (в том числе морской, минерализованной и загрязненной водой).

Более подробная информация о кожухотрубных теплообменниках Bowman.