Какой теплообменник лучше?

Нагрев и охлаждение жидкостей является необходимым этапом в ряде технологических процессах. Для этого используются теплообменники. Принцип действия оборудования основан на передаче тепла от теплоносителя, функции которого выполняет вода, пар, органические и неорганические среды. Выбирая, какой теплообменник лучше для конкретного производственного процесса, нужно базироваться на особенностях конструкции и материала, из которого он изготовлен. Следует также учитывать, что на поверхности рабочих частей со временем образуются отложения. Это приводит к снижению КПД оборудования. Возможность чистки один из ключевых критериев покупки той или иной модели.

Какие бывают теплообменники? Наиболее распространены конструкции трубчатого и пластинчатого типа.

Теплообменники «труба в трубе»

Устройство, включает две трубы разного диаметра, вставленных одна в другую. Посредством муфтовых соединений отдельные участки собираются в змеевик, обеспечивая нагревающему или охлаждающему агенту достаточный путь. Секции располагаются одна над другой. Схема работы противоточная: теплоносители движутся навстречу друг другу. При этом холодная жидкость подводится снизу, и по мере нагревания поднимается вверх. Вход горячего пара устраивается сверху. Остывая, он конденсируется и отводится в нижней точке устройства.

Теплообменники этой конструкции применяются в пищевой, в частности молочной и винодельческой промышленности, а также используются для процессов, выполняемых на открытых площадках. Оборудование характеризуется высоким коэффициентом теплопередачи и может работать под высоким давлением.

Чистка труб выполняется механическим способом на ровных участках.

Кожухотрубные теплообменники

Конструкция кожухотрубного теплообменника состоит из цилиндрического резервуара и встроенной в него трубной секции. Направление потоков – поперечно-прямоточное и поперечно-противоточное.

Спектр применения кожухотрубных теплообменников широк: химическая, пищевая, нефтяная промышленность и др. Их также используют в качестве испарителей и конденсаторов. В зависимости от условий эксплуатации оборудование устанавливается горизонтально или вертикально. При необходимости обеспечить более длинный поток кожухотрубные теплообменники собирают в секции. В многоходовых моделях обеспечивается жесткая фиксация корпуса и трубной секции. Такие модули могут работать при незначительной разнице температур теплоносителей. В противном случае их дополнительно оснащают компенсаторами, сдерживающими термическое напряжение и препятствующее деформации.

Выбирая, какой материал теплообменника лучше, следует учитывать агрессивность среды, в которой он работает. В связи с тем, что доступ к трубкам ограничен, крайне нежелательным является образование на них отложений. Чистка аппарата производится химическим путем, и если используются кислоты, то оптимальным вариантом будет стойкая нержавеющая сталь.

Пластинчатые теплообменники

Теплообменник имеет реберную конструкцию, собранную из отдельных гофрированных пластин толщиной 0,4-1 мм, стянутых между двумя плитами и зафиксированных резьбовыми шпильками. Пластины имеют отверстия, которые при сборке образуют щелевые каналы для подачи теплоносителей. Герметичность обеспечивают контурные уплотнительные прокладки из резины или полимеров установленные на каждой пластине в специальные углубления. Пластины изготавливают методом штамповки из титана, меди, стали марок AISI304, AISI316, графита, уплотнители – из полимеров или каучука. Направление потока – противоточное. Какой должен быть теплообменник зависит от сред, с которыми он контактирует. Количество пластин в установке определяется производственными мощностями.

Коэффициент теплопередачи пластинчатых конструкций в 3 и более раза выше чем трубчатых. Эффективность достигается за счет большей площади теплообмена. При этом оборудование имеет компактные габариты. Сфера применения: коммунальное теплоснабжения, пищевая, металлургическая, нефтегазовая промышленность, судостроение и т.д. Ограничения касаются температуры и давления.

Чистка и обслуживание теплообменника выполняется с его разборкой. Некоторые сложности в процесс могут возникнуть при подгонке уплотнительных прокладок.

Материалы

При изготовлении теплообменников используют металлические и неметаллические материалы.

• Медь – подходит для неагрессивных сред.
• Латунь – стоит дешевле меди, но имеет более низкую теплопроводность. Некоторые сплавы устойчивы к морской воде и высоким температурам.
• Сталь – подходит для работы в агрессивных средах. Характеристики зависят от легирующих составляющих.
• Титан – легкий, прочный, термостойкий, невосприимчивый к щелочам и кислотам металл.
• Неметаллические органические (графит пластмассы) и неорганические (силикаты, керамика) используют в особо агрессивных средах.

Вас может заинтересовать:

Теплообменное оборудование
Кожухотрубные теплообменники