Разбор различий между кожухотрубным и трубчатым теплообменниками 

С развитием химической промышленности снижение энергопотребления становится ключевой потребностью предприятий. Теплообменники, как критическое оборудование, напрямую влияют на производственную эффективность и контроль затрат. Однако многие предприятия при выборе оборудования не понимают, следует ли выбирать трубчатый или кожухотрубной теплообменник. В данной статье разберём различия между ними с точки зрения способа эксплуатации, эффективности теплообмена и степени удобства очистки, чтобы предоставить практические рекомендации для выбора предприятиями.

I. Способ эксплуатации

С внешнего вида трубчатый и кожухотрубной теплообменники практически не отличаются, но существуют значительные различия в циркуляции внутренних сред. Обычно в трубчатом теплообменнике промышленные сырьевые материалы движутся по трубному пространству (то есть внутри труб), а охлаждающая среда — по корпусному пространству (т.е. через промежуток между трубами и корпусом). Напротив, в кожухотрубном теплообменнике охлаждающая среда протекает по трубному пространству, а промышленные сырьевые материалы — по корпусному.

Такой дизайн с разным направлением движения сред основан в первую очередь на учете факторов, таких как производственная эффективность и свойства текучих сред для различных продуктов. Например, некоторые коррозионные материалы, проходя по корпусному пространству, могут вызвать серьезную коррозию корпуса. В то время как движение по трубному пространству удобно для замены и обслуживания, что позволяет снизить затраты на техническое обслуживание оборудования.

II. Температурно-рассширительные напряжения и эффективность теплообмена

Трубный бандл трубчатого теплообменника тщательно соединен с трубными пластинами, которые свариваются с торцами корпуса. На крышке и корпусе соответственно расположены патрубки для входа и выхода текучих сред. Для интенсификации теплообмена снаружи труб обычно устанавливаются перегородки (отражатели), перпендикулярные трубному бандлу. Однако так как трубы и трубные пластины соединены с корпусом в виде жесткой конструкции, при значительной разнице температур между текучими средами внутри и вне труб возникают значительные температурно-рассширительные напряжения. Эти напряжения могут привести к искажению и деформации труб, даже к их отрыву от трубных пластин, а в тяжелых случаях — к повреждению всего теплообменника, что нарушит непрерывность промышленного производства.

Кожухотрубной теплообменник состоит из корпуса, трубного бандла для теплообмена, трубных пластин, перегородок (отражателей) и коллекторов и других компонентов. В цилиндрическом корпусе смонтирован трубный бандл, торцы которого закреплены на трубных пластинах. Две среды — горячая и холодная — одна движется внутри труб (трубный поток), другая — вне труб (корпусной поток). Перегородки, установленные в корпусе, эффективно увеличивают скорость движения корпусаного потока, заставляя его несколько раз поперечно проходить через трубный бандл и интенсифицировать турбулентность. Таким образом повышается локальный коэффициент теплообмена внешней поверхности труб и улучшается общая эффективность теплообмена. В сравнении с трубчатым теплообменником кожухотрубной вариант благодаря особенностям конструктивного дизайна обладает относительным преимуществом в отношении сопротивления температурно-рассширительным напряжениям.

III. Степень удобства очистки и обслуживания

Трубчатый теплообменник имеет простую и компактную конструкцию, низкую себестоимость производства, поэтому широко используется в промышленных сценариях с строгим контролем затрат. Однако у него есть явный недостаток — механическая очистка внешней поверхности труб затруднена. Для обработки промышленных текучих сред, склонных к накипе и содержащих примеси, это может привести к накоплению накипи на внешней поверхности труб, снижению эффективности теплообмена и увеличению затрат на техническое обслуживание оборудования.

Трубы кожухотрубного теплообменника на трубных пластинах располагаются по двум схемам: правильный треугольник и квадрат. Расположение по правильному треугольнику делает пространство вне труб более компактным, повышает турбулентность корпусаного потока и увеличивает локальный коэффициент теплообмена, поэтому подходит для рабочих условий с высокими требованиями к эффективности теплообмена. В то время как квадратное расположение удобно для очистки внешней поверхности труб и более подходит для промышленных текучих сред, склонных к накипе. В реальном промышленном производстве материалы в химической, нефтяной и других отраслях часто содержат примеси и легко образуют накип на поверхности теплообменников — в таких случаях преимущество кожухотрубного теплообменника в удобстве очистки становится очевидным.

Итогом можно сказать, что трубчатый и кожухотрубной теплообменники имеют свои уникальные преимущества и области применения в промышленности. Для предприятий химической отрасли при выборе теплообменника необходимо комплексно учитывать такие факторы, как технологические требования, свойства текучих сред, стоимость оборудования, сложность обслуживания и другие, чтобы выбрать оборудование, соответствующее потребностям собственного производства. Шаньдун Боюй на протяжении всего времени внимательно следит за тенденциями развития промышленности и изменениями потребностей предприятий, постоянно осуществляет технологические инновации и модернизацию продукции. Мы помогаем промышленным предприятиям снизить производственные затраты, повысить производственную эффективность и способствуем достижению устойчивого развития всей промышленной отрасли.