Чтобы передать тепловую энергию необходим теплообменник. Данное устройство просто незаменимо, когда требуется нагреть определённое пространство или наоборот, вывести из него лишнее тепло. Наиболее эффективно этот процесс протекает при использовании одновременно двух сред. Они могут быть одинаковыми по своим физическим свойствам, а могут и быть совершенно разными. Так для передачи тепла часто используется вода, но нередко теплоносителем выступают пар и газ. Чтобы данные среды приносили максимальную пользу, требуется соответствующий агрегат. Такой, как кожухотрубный теплообменник. Именно он может с максимальной эффективностью передавать температуру между разными типами сред.

Варианты кожухотрубных теплообменников

Сегодня можно найти большое количество вариантов исполнения кожухотрубных теплообменников. Производители стараются предложить покупателю самый лучший и эффективный вариант, полностью отвечающий задачам, поставленными пользователями. Но все теплообменники данного типа можно поделить на три категории:

• Прямоточные;
• Противоточные;
• Перекрёстноточными.

Согласно названиям, в теплообменнике выполняется направление движения сред, участвующих в передаче температуры. Большого увеличения эффективности способ подачи теплоносителя не даёт, но благодаря этому изменяется конструкция кожухотрубного теплообменника, что позволяет расположить само устройство на месте установки.

Кожухотрубные теплообменники могут изготавливаться как для горизонтальной установки, так и для вертикальной. Но какой способ размещения не был бы выбран, строение устройства будет предполагать:

• Прямое расположение труб внутри теплообменника;
• Расположение труб в виде змеевика.

Разница между двумя типами теплообменников заключается в количестве трубных решёток. В первом случае их устанавливается две штуки, а у варианта со змеевиком такое приспособление будет только одно. От этого расположения зависит и количество выходов из устройства, по которым будет двигаться теплоноситель, наполняющий кожухотрубный теплообменник.

Что касается скорости передвижения, то она зависит только от количества труб, установленных внутри корпуса теплообменника. Большое количество элементов позволяют значительно увеличить площадь теплообмена, а значит, существенно повысить эффективность агрегата. Помимо этого, подобные устройства должны выдерживать большое давление, с которым подаётся теплоноситель. Для этого корпус теплообменника может иметь толщину 4 мм и больше. Стенки труб, которыми наполнено устройство, также должны соответствовать рабочему давлению.

Положительные стороны кожухотрубных теплообменников

Благодаря своим конструкционным особенностям, кожухотрубные теплообменники обладают огромным количеством положительных сторон. Среди них следует выделить:

• Стабильность работы при гидравлических ударах;
• Возможность работать при высоких температурах и давлении;
• Низкая стоимость агрегата;
• Неприхотливость к рабочей среде;
• Высокий показатель эффективности.

Давление и стабильность рабочей среды в трубопроводе не всегда является стабильным. Поэтому возможность работать в условиях различных скачков всегда будет большим плюсом для любого типа теплообменников. Но наиболее высокую стабильность работы показывают именно кожухотрубные устройства.

Нельзя не отметить и хорошую функциональность при контакте с высокими температурами. Данный показатель позволяет использовать в качестве теплоносителя не только жидкости, но и пар. А если учесть работоспособность при высоком давлении, то подобные теплообменники становятся лидерами среди всех агрегатов, передающих температуру от одной среды к другой.

Добавляет популярности и низкая стоимость данных агрегатов. Если провести сравнение с другими типами теплообменников, то ни одни из них не сможет поравняться с кожухотрубными. Минимальные цены обусловлены возможностью использования готовой продукции массового изготовления. Конструкция подобного теплообменника достаточно проста, несмотря на всю технологичность этого изделия. Уменьшение стоимости достигается и за счёт упрощения конструкции, но без потери эффективности и длительности эксплуатации.

Важным положительным качеством подобных теплообменников является возможность продуктивно и бесперебойно работать при любом качестве теплоносителя. Устройства абсолютно не «капризны», что позволяет им оставаться эффективными даже в агрессивной среде. Безусловно в таких условиях трубы будут постепенно заполняться налётом. Но его можно прочистить, как механическим путём, так и физико-химическим. При этом не потребуется привлекать стороннюю организацию, так как все работы выполняются имеющимся персоналом.

Благодаря большому количеству труб, расположенных внутри корпуса теплообменника, передача температуры от теплоносителя сторонней среде производится максимально эффективно. Огромная полезная площадь, а также использование рельефных элементом, приближают показатель эффективности к лучшим образцам, имеющихся у аналогичных устройств других типов. При создании турбулированных потоков жидкости, достигается процесс самоочистки труб внутри теплообменника. Данное свойство позволяет работать с грязным теплоносителем, при этом сам процесс может быть длительным и бесперебойным.

Все перечисленные характеристики дают возможность пользователю использовать теплообменник с минимальными затратами на эксплуатацию и обслуживание. Высокая степень надёжности устройства и длительный срок службы делают кожухотрубные теплообменные агрегаты наиболее перспективными, несмотря на присутствующие на рынке аналогичные образцы.

Недостатки кожухотрубных теплообменников

При наличии большого количества положительных сторон использования кожухотрубного теплообменника, у него имеются и существенные минусы. Среди них часто отмечают:

• Огромные габариты изделия;
• Малоэффективность проводимого ремонта;
• Снижение эффективности работы после проведения очистки труб агрегата.

Из-за невозможности быстро провести ремонтные работы, кожухотрубные теплообменники должны иметь некоторый запас, чтобы обеспечить необходимую площадь передачи температуры. Эта особенность делает данные устройства чрезмерно большими. Поэтому причине пользователи могут отказаться от использования подобных теплообменников, так как у них просто не хватает свободного места для размещения агрегата.

При выходе из строя труб, отвечающих за передачу температуры от теплоносителя принимающей среде, самым распространённым способом ремонта является простая заглушка. Это связано с конструктивными особенностями агрегата. Дело в том, что трубы на поддерживающей решётке крепятся путём развальцовки, что не позволяет быстро заменить их. К тому же на данную операцию может потребоваться значительное количество времени, которого нет при постоянной работе теплообменника. А использовать несколько устройств может не позволить полезная площадь помещения из-за больших габаритов агрегата.

Со временем трубы могут заполниться налётом, закупорившим проход жидкой среды. Поэтому их требуется прочищать. Но данная операция может привести к снижению эффективности теплообменника. Нередки случаи, когда трубы просто заглушают, используя запас для продолжения работы.

Ещё одним минусом является металлоёмкость конструкции. Корпус и трубы изготавливаются из разного типа материалов, в основе которых лежит металл. Чтобы создать необходимый запас площади передачи температуры, количество элементов увеличивается, что вызывает рост габаритов всего изделия. А для работы с высоким давлением требуется достаточная толщина стенок сосуда и находящихся в нём деталей. Всё это увеличивает расход металла, которое в свою очередь может привести к значительному удорожанию теплообменника.

Материалы для изготовления кожухотрубных теплообменников

Самым распространённым материалом для изготовления кожухотрубных теплообменников является сталь. При этом используются только марки с повышенным содержанием углерода, чтобы элементы могли функционировать в агрессивной среде при повышенных температурах и давлении. Также кроме углеродистой стали широко используются:

• Нержавеющая сталь;
• Медь;
• Латунь;
• Титан.

Использование нержавеющей стали и цветных металлов для производства элементов кожухотрубных теплообменников обусловлено их возможностью вести бесперебойную работу, находясь в постоянном контакте с агрессивными средами. Чем лучше материал противодействует разрушительному воздействию, тем более долгим будет срок его эксплуатации.

Титановые элементы имеют высокую стоимость. Немного им уступают медные изделия. Поэтому наиболее часто из этих материалов изготавливают только отдельные детали кожухотрубного теплообменника, а для производства основной массы используют металлы, имеющие наименьшую стоимость. Наиболее часто корпус агрегата изготавливают из углеродистой или нержавеющей стали. Так достигается снижение цены на кожухотрубные теплообменники.