Теплообменное оборудование

КОЖУХОТРУБЧАТЫЕ ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты применяются в нефтяной, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности для нагрева, охлаждения, конденсации и испарения жидкости, пара и их смесей.

По назначению кожухотрубчатые теплообменные аппараты делятся на теплообменники (Т), холодильники (Х), конденсаторы (К) и испарители (И); по конструкции — на аппараты с неподвижными трубными решетками (тип Н), с температурным компенсатором на кожухе (тип К), с плавающей головкой (тип П) и с U-образными трубами (тип У).

Теплообменники предназначены для нагрева и охлаждения различных сред с температурой теплообменивающих сред от минус 30 до +350oC, (типы ТН и ТК) и от минус 30 до +450oC (типы ТП и ТУ); холодильники - для охлаждения различных жидких или газообразных сред пресной, морской водой или хладагентами с температурой охлаждаемой среды в кожухе от 0 до +300oC (типы ХН и ХК) и от 0 до +400oC (тип ХП) и температурой охлаждающей среды в трубах от - 20 до +60oC; конденсаторы - для конденсации и охлаждения парообразных сред пресной, морской водой или другими хладагентами с температурой конденсируемой среды в кожухе от 0 до + 300oC (типы КН и КК) и от 0 до +400oC (тип КП) и температурой охлаждающей среды в трубах от -20 до +60oC; испарители - для нагрева и испарения различных жидких сред с температурой греющей и испаряемой сред от минус 30 до +350oC (типы ИН и ИК) и от - 30 до +450oC (типы ИП и ИУ); холодильные конденсаторы (тип КТ) - для сжижения хладагента в аммиачных и углеводородных (пропан, пропилен) холодильных установках общепромышленного назначения, работающих в пределах температур конденсируемого хладагента от 0 до +100oC, при температуре охлаждающей среды от минус 40 до +50oC; холодильные испарители (тип ИТ) - для охлаждения воды и растворов давлением до 0,6 МПа (6 кгс/см2) в аммиачных и углеводородных (пропан, пропилен) холодильных установках общепромышленного назначения, работающих в пределах температур насыщения от +40 до минус 40oC; жидких технологических сред давлением 1-2,5 МПа (10— 25 кгс/см2) в установках, работающих в пределах насыщения от +40 до минус 60oC.

Теплообменные аппараты типов П и У применяются при значительной разности температур стенок кожуха и труб, а также в случае необходимости механической чистки трубного пучка снаружи.

Теплообменные аппараты изготовляются: по расположению - вертикальными (типы Н, К и П) и горизонтальными (типы Н, К, П и У);по числу ходов в трубном пространстве - одноходовыми (типы Н и К), двухходовыми (типы Н, К, П и У), четырехходовыми (типы Н, К и П) и шестиходовыми (типы Н, К и П);по компоновке - одинарными и сдвоенными; по материалу основных узлов и деталей - с деталями трубного и межтрубного пространств из углеродистой или коррозионностойкой стали; с деталями трубного пространства из коррозионностойкой стали, а межтрубного пространства - из углеродистой стали; с трубами из латуни или алюминиево-магниевого сплава и деталями межтрубного пространства из углеродистой стали.

Теплообменные аппараты изготовляются с кожухами диаметром - 159, 273, 325, 400, 426, 600, 630, 800, 1000, 1200 и 1400 мм (для типов Н и К),- 1600, 1800 и 2000 мм (для типа Н), - 325, 400, 426, 500, 530, 600, 630, 800, 1000, 1200 и 1400 мм (для типов П и У) - 800, 1000, 1200, 1600, 2400, 2600 и 2800 мм (для испарителей типов П и У).

Для стандартных теплообменных аппаратов типов Н и К применяют трубы 20х2 и 25х2 мм; для аппаратов типа П — трубы 20х2, 25 х2 и 25х2,5 мм; для аппаратов типа У - трубы 20х2 мм.В кожухотрубчатых теплообменных аппаратах с неподвижными трубными решетками и с температурным компенсатором на кожухе трубы расположены по вершинам равностороннего треугольника. В кожухотрубчатых теплообменниках с U-образными трубами, теплообменниках и холодильниках с плавающей головкой трубы расположены по вершинам квадрата или равностороннего треугольника; в конденсаторах с плавающей головкой - по вершинам равностороннего треугольника; в испарителях с паровым пространством по вершинам квадрата. Трубы в трубных решетках крепятся методом развальцовки или обварки с подвальцовкой в соответствии с ОСТ 26-02-1015-85.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты предназначены для нагрева, охлаждения, конденсации и испарения жидкости, газа, пара и их смесей в нефтяной, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности.

НПО "СФЕРА" имеет опыт и может изготовить аппараты с неподвижными трубными решетками (тип Н), температурным компенсатором на кожухе (тип К), с плавающей головкой (тип П) и U-образными трубами (тип У) на основании технических условий ТУ 3612-024-00220302-02, ТУ 26-02-1102, ТУ 3612-023-00220302-01, ТУ 3612-005-00220302-98, ТУ 3644-006-00220302-99, ТУ 3612-007-00220302-98, ТУ 3612-013-00220302-99.

По согласованию возможно изготовление нестандартных теплообменных аппаратов на основании индивидуальных технических проектов заказчика:

• с неподвижными трубными решетками и температурным компенсатором на кожухе (для чистых сред при разности температур кожуха и труб, не превышающей 30-70oС) диаметром 159, 273, 325, 426, 600, 800, 1000, 1200 и 1400 мм согласно ТУ 3612-024-00220302-02;
• с плавающей головкой (для загрязненных сред при больших разностях температур кожуха и труб) и U-образными трубами (для чистых сред при больших разностях температур кожуха и труб) диаметром 325, 426, 530, 600, 800, 1000, 1200 и 1400 мм (ТУ 3612-023-00220302-01);
• с паровым пространством (для отпаривания тяжелых нефтепродуктов или для нагрева жидких нефтепродуктов) диаметром 800, 1000, 1200, 1600, 1800 и 2000 мм (ТУ 3612-013-00220302-99);
• специального назначения (ТУ 3612-007-00220302-98): термосифонные (для нагрева и испарения сырьевых смесей, подаваемых в колонные аппараты) диаметром 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000 и 2200 мм;
• вакуумные (для конденсации паров под вакуумом) диаметром 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800 и 2000 мм

Теплообменные аппараты подразделяются:

• по назначению - на теплообменники (Т), холодильники (X), конденсаторы (К) и испарители (И);
• по конструкции - на аппараты с неподвижными трубными решетками (тип II), температурным компенсатором на кожухе (тип К), с плавающей головкой (тип П) и U-образными трубами (тип У);
• по расположению - на вертикальные (В) и горизонтальные (Г);
• по числу ходов в трубном пространстве - на одноходовые и многоходовые;
• по компоновке - на одинарные, сдвоенные или блоки;
• по материальному исполнению - основные узлы и детали из углеродистой, легированной, низколегированной, коррозионностойкой стали, латуни и титана. Разрешается изготовлять сборочные единицы из материала других марок по ОСТ 26-291- 94.

Расположение отверстий в опорах под фундаментные болты для горизонтальных аппаратов и размещение поперечных перегородок должно соответствовать техническим условиям.

По требованию заказчика могут быть внесены изменения, предусмотренные соответствующими техническими условиями.

Комплект поставки: аппарат в собранном виде с ответными фланцами, прокладками, запасными крепежными деталями и прокладками.

По требованию заказчика для аппаратов типов П и У могут быть поставлены трубные пучки.

Аппараты, изготовляемые по техническим условиям, заказываются по опросному листу. Заказы на сдвоенные аппараты, изготовляемые по ТУ 3612-024-00220302-02 и ТУ 3612-023-00220302-01, принимаются по альбому типовых конструкций (АТК) 24.202.09-90; заказы на блоки из аппаратов принимаются по АТК 24.202.10-90.

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ

Выбор диаметра и длины труб

Трубы изготавливают из горячекатаной стали Вст3, из низколегированных и высоколегированных сталей.

Для жидкостей диаметр труб принимается 20-56 мм, для газов 40-76 мм.

Длина трубного пучка 2-5 м.

Если длина теплообменника получилась неконструктивно велика, то делают многоходовой теплообменник. Для того, чтобы обеспечить в трубах турбулентный режим движения теплоносителя, рекомендуется принимать следующие скорости:

• для жидкостей 0,3-2 м/с;
• для газов 8-25 м/с.

Факторы, влияющие на выбор теплообменников

• давление и температура;
• поверхность теплообмена;
• конструкционный материал;
• наличие температурных напряжений и необходимость их компенсаций.

Расположение труб в трубной решетке

1. По вершинам равностороннего треугольника. Самый компактный и распространенный способ;

dн - наружный диаметр трубы

2. По вершинам квадрата. Применяется, если используется загрязненный теплоноситель в межтрубном пространстве.

3. По концентрическим окружностям.

Способы закрепления труб в трубной решетке

1. Развальцовка (а, б, в, е)

Самый распространенный способ.

Материал трубки раскатывается роликом вальцовки, доводится до пластичного состояния, соединяясь с материалом трубной решетки.

Для уменьшения опасности пробоя развальцовки в трубной решетке протачиваются канавки диаметром 0,3-0,8 мм. В канавки затекает материал труб при развальцовке. При данном способе крепления, если произойдет потеря плотности развальцовки, трубку можно заменить и осуществить развальцовку заново.

Максимальный перепад давления 1 МПа. Глубина развальцовки 1,5dн.

Со стороны межтрубного пространства необходимо оставить неразвальцованный поясок.

2. Сварка (г, д)

Достоинство этого способа - перепад давлений практически неограничен, но заменять трубки нельзя (недостаток).

3. Пайка (ж)

Применяется в медных аппаратах, где крепятся медные трубки к латунным трубным решеткам.

4. Склейка (з)

Применяется для труб из полиэтилена.

5. Сальниковое крепление.

Применяется для труб из керамики и чугуна.

КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ