Конструкции кожухотрубных теплообменников

Теплообменные аппараты являются самыми многочисленными среди других аппаратов технологической установки НПЗ и могут достигать от 40 до 50% по массе и стоимости всего оборудования.

В зависимости от технологического процесса осуществляется теплообмен между двумя потоками один из которых нагревается за счет тепла другого, одновременно охлаждая второй. Процессом теплообменника может являться нагрев холодного потока, охлаждение горячего, либо тот и другой процесс одновременно.

Высокоэффективность теплообменных аппаратов дает возможность снизить потребление энергоресурсов на производстве.

Большинство теплообменников применяемых нефтепереработки – кожухотрубчатые жесткого типа с компенсаторами на корпусе, U-образными трубами, с плавающей головкой. Они состоят из распределительной камеры, оснащёнными патрубками, цилиндрического корпуса с патрубками и трубных решеток. Такая конструкция имеет большую площадь теплообмена между продуктами и малые габаритные размеры.

Теплообменник с жесткотрубной конструкцией

Рассмотрим принцип работы теплообменника с жестким методом крепления труб в трубных решетках – ТН.

В трубное пространство подаётся холодный теплоноситель через распределительную камеру. Поток проходит первый ход по трубам, разворачивается в задней камере и поступает во второй ход.

Межтрубное пространство – прохождение продукта

В межтрубное пространство направляется горячий продукт через входной патрубок. Внутри корпуса аппарата монтируются перегородки, чтобы удлинить путь прохождения продукта, создать турбулентность и снизить вероятность отложения механических примесей в корпусе ставятся поперечные перегородки. Они, также, предотвращают изгибание труб.

Во время контакта продуктов с разными температурами через стенки трубного пучка происходит теплообмен. Горячий охлаждается холодный нагревается.

Недостатки жесткотрубных теплообменников ТН

Из-за отсутствия свободного хода пучка теплообменных труб максимальная разница температур сред ограничена, как правило не более 40 – 50 градусов Цельсия в зависимости от используемых конструкторских материалов. При большой разнице температур продуктов, более 50 градусов, происходит деформация аппарата, которая может вызвать его разрушение.

Теплообменник с линзовым компенсатором

Линзовые компенсаторы устанавливают на аппаратах небольшого диаметра и работающих при невысоком давлении.
Увеличение или уменьшение длины труб из-за температурного воздействия компенсируется температурными компенсаторами на корпусе аппарата.

Такой аппарат расширяет диапазон работы по температуре, но ограничивает возможность применения по давлению.

Теплообменники с плавающей головкой

На заводах широко применяются теплообменные аппараты с самостоятельной компенсацией термических расширений, которые называют теплообменники с плавающей головкой.
Конструктивное отличие в том, что они имеют плав. головку, которая не прикреплена к корпусу аппарата. Такая конструкция позволяет трубному пучку свободно передвигаться при линейном расширении труб, не создавая напряжений и имея возможность свободно деформироваться.

Конструкция теплообменников типа ТП получила наибольшее распространение на НПЗ. Их конструкция дает возможность разобрать аппарат для его очистки от загрязнений.

Характеристики теплообменных аппаратов типа ТН, ТК, ТП, ТУ

ВИДЕО: виды и конструкция ТА