Кожухотрубные теплообменники составляют около 90% от общего количества теплообменников, используемых в промышленности, что делает их наиболее широко используемым типом теплообменников.

Типичные конструктивные формы кожухотрубных теплообменников включают теплообменники с фиксированной трубной решеткой, теплообменники с U-образными трубками, теплообменники с плавающей головкой, сальниковый теплообменник, котеловые ребойлеры, теплообменники с двойной трубной решеткой, теплообменники с распорной трубной решеткой, гибкую трубную решетку. теплообменники и спирально-витые теплообменники.

1. Теплообменник с фиксированной трубной решеткой.

Теплообменник с фиксированной трубной решеткой (рис. 1) представляет собой фиксированное соединение (цельное или зажимное) между двумя концевыми трубными решетками и кожухом.

Это наиболее широко используемый тип теплообменника. Два конца теплообменной трубки закреплены на трубной решетке, приваренной к корпусу.

Теплообменники с фиксированной трубной решеткой подходят для различных случаев:

1)В ситуациях, когда разница температур между металлом на стороне трубки и корпуса не очень велика, а давление высокое. Когда разница температур между металлом на стороне трубы и корпуса велика, давление не может быть слишком высоким, поскольку большая разница температур неизбежно приведет к увеличению компенсатора, который имеет плохую устойчивость к давлению.

2) В связи с невозможностью механической очистки стороны корпуса необходимо, чтобы среда со стороны корпуса была чистой; Или в ситуациях, когда накипь может возникнуть, но ее можно удалить с помощью химической очистки.

Преимущества:

1) Он имеет простую конструкцию, меньшее использование поковок и низкую стоимость производства.

2) Сторона трубы может быть разделена на несколько проходов различной формы, а сторона корпуса также может быть разделена на два прохода.

3) Площадь теплопередачи на 20–30 % больше, чем у теплообменника с плавающей головкой.

4) Утечка в байпасе относительно невелика.

Недостатки:

1) Не подходит для ситуаций, когда существует значительная разница в деформации теплового расширения между теплообменными трубками и цилиндрами со стороны корпуса, поскольку между трубной решеткой и концом трубы может легко возникнуть напряжение из-за разницы температур, что приведет к повреждению.

2) После коррозии трубы происходит слом оболочки, а срок службы компонентов оболочки определяется сроком службы трубы, поэтому срок службы оборудования относительно невелик.

3) Оболочку невозможно очистить, и осмотр затруднен.

2. П-образный трубчатый теплообменник.

П-образный трубчатый теплообменник (рисунок 2) представляет собой теплообменную трубку, два конца которой закреплены на одной трубной решетке, жестко соединенной с обечайкой (цельной или зажатой).

U-образные трубчатые теплообменники можно использовать в следующих ситуациях.

1) В трубопроводе течет чистая жидкость.

2) Давление в трубопроводе особенно велико.

3) В ситуациях, когда существует большая разница температур между металлом на стенках трубы и корпуса, а теплообменники с фиксированными трубчатыми пластинами не могут даже соответствовать требованиям с компенсаторами.

Преимущества:

1) Свободное плавание на конце U-образной теплообменной трубки устраняет проблему перепада температур и может использоваться для двух сред с большой разницей температур. Разница температур между металлом на стороне трубки и корпуса не ограничена.

2) Пучок трубок можно вытащить, чтобы облегчить частую очистку внешней стенки теплообменной трубки.

3) Имея только одну трубную пластину и небольшое количество фланцев, конструкция проста и имеет мало точек утечек, что приводит к снижению стоимости.

4) Он может работать при высокой температуре и высоком давлении и обычно подходит для t ≤ 500 ℃ и p ≤ 10 МПа.

5) Может использоваться в ситуациях, когда образование накипи на стенках корпуса относительно сильное.

Недостатки:

1) Если скорость потока в трубе слишком высока, это приведет к серьезной эрозии U-образного изгиба, что повлияет на срок его службы. Особенно для труб с низким R необходимо контролировать скорость потока внутри трубы.

2) Трубопровод не подходит для ситуаций с сильными солеотложениями.

3) Из-за ограничения Rmim U-образных трубок и большого расстояния между ними количество трубок в теплообменнике с фиксированной трубной решеткой немного меньше.

4) При протечке теплообменной трубки, за исключением внешней П-образной трубки, она не подлежит замене и может быть только заблокирована.

5) Центральная часть пучка труб имеет большие поры, и жидкость склонна к коротким замыканиям, что влияет на эффект теплопередачи. Поэтому следует добавить перегородки для уменьшения коротких замыканий.

6) Из-за большой мертвой зоны подходит только для внутренней направляющей трубки.

7) Количество теплообменных трубок, расположенных на трубной решетке, относительно невелико.

8) U-образный изгиб крайней трубы из-за большого пролета без опоры должен вызывать проблемы с вибрацией, вызванной жидкостью.

9) При наличии требований к коррозии под напряжением следует уделить пристальное внимание.

3. Теплообменник с плавающей головкой.

Теплообменник с плавающей головкой (рис. 3) представляет собой зажимной тип, в котором один конец трубной решетки жестко соединен с кожухом, а другой конец трубной решетки с плавающей головкой (включая крышку с плавающей головкой, опорное устройство и т. д.) свободно плавает внутри тубусной коробки. Следовательно, нет необходимости учитывать напряжение из-за разницы температур, поскольку между металлическими стенками трубы и стенками оболочки существует большая разница температур.

Преимущества:

1) Пучок трубок можно вытащить для облегчения очистки трубок и корпуса.

2) Стенка корпуса и стенка трубы не ограничены разницей температур.

3) Он может работать при высокой температуре и высоком давлении, обычно t ≤ 450 ℃ и p ≤ 6,4 МПа.

4) Может использоваться в ситуациях сильного образования накипи.

5) Может использоваться в сценариях коррозии трубопроводов.

Недостатки:

1) Трудно принять меры, если во время работы уплотняющей поверхности плавающей головки внутри среды корпуса происходит утечка.

2) Сложная конструкция, высокий расход металлического материала и высокая стоимость.

3) Конструкция плавающей головки сложна и влияет на количество расположенных труб.

4) Приспособление для испытания под давлением, используемое при испытаниях под давлением, является сложным.

5) Металлические материалы потребляют большое количество и имеют на 20% более высокую стоимость.

сальниковый теплообменник

Один конец трубной решетки жестко прикреплен к оболочке (зажимного типа), а другой конец трубной решетки свободно плавает внутри сальниковой коробки.

Трубный пучок можно удлинить и использовать для двух сред с большой разницей температур. Конструкция также проще, чем у теплообменника с плавающей головкой, что упрощает изготовление и делает его более экономичным, чем теплообменник с плавающей головкой. Поскольку пучок трубок можно вытащить, его легко обслуживать и чистить. Подходит для использования в средах с сильной коррозией.

4.1 Внешний насадочный теплообменник (рис. 4)

Подходит для оборудования диаметром менее DN700 мм, рабочее давление и температура не должны быть слишком высокими. Обычно он используется в ситуациях, когда p ≤ 2,0 МПа.

4.2 Теплообменник сальниковой коробки с выдвижной трубной решеткой

В месте уплотнения на внутренней стороне упаковки по-прежнему будет наблюдаться явление течения между средой на стороне трубки и корпуса, что не подходит для ситуаций, когда среда на стороне трубки и корпуса не может смешиваться.

4.2.1 Теплообменник с одинарным сальником (рисунок 5)

В месте уплотнения на внутренней стороне упаковки по-прежнему будет наблюдаться явление потока между средой на стороне трубки и корпуса, что не подходит для ситуаций, когда среда на стороне трубки и корпуса не может смешиваться.

4.2.2 Теплообменник с двойным сальником (рисунок 6)

Конструкция в основном герметизирована внутренним кольцом для предотвращения внутренних и внешних утечек, а внешнее кольцо используется в качестве вспомогательного уплотнения для предотвращения внешних утечек. Между внутренним и внешним уплотнительными кольцами установлена труба для отвода утечек для соединения с вентиляционной магистралью низкого давления. Данную конструкцию можно использовать для сред средней вредности, взрывоопасных и других сред.

5. Кребойлер для чайника 

Котел-ребойлер (рис. 7) представляет собой фиксированное соединение (зажимного типа) между одним концом трубной решетки и кожухом, а другой конец представляет собой пучок труб U-образной или плавающей головки. Сторона корпуса представляет собой одинарную (или двойную) наклонную конусную оболочку с испарительным пространством, поэтому температура и давление на стороне трубы выше, чем на стороне корпуса. Обычно среда на стороне корпуса нагревается средой на стороне трубки. Р ≤ 6,4 МПа.

Преимущества:

1) Подходит для ребойлеров с нижним расположением и сифонным ребойлером с боковой линией.

2) Экономия более 25% веса оборудования.

3) Хорошая коррозионная стойкость.

4) Имеет эффект самоочистки. В ситуациях, когда существует большая разница температур между трубкой и стороной корпуса.

5) Общий коэффициент теплопередачи увеличился более чем на 40%.

6) В ситуациях с высокой скоростью испарения (30-80%).

7) В ситуациях, когда жидкая фаза рекипяченной технологической среды используется в качестве продукта или требует высоких требований к разделению.

8) Хорошая коррозионная стойкость.

Недостатки:

1) На оборудовании для тяжелой нефти, таком как оборудование для переработки остаточной нефти и сырой нефти, история применения отсутствует.

2) Не подходит для сред с влажным сероводородом.

6. Двойной трубчатый теплообменник.

Теплообменник с двойной трубной решеткой (рис. 8) имеет по две трубные решетки с каждой стороны, и один конец теплообменной трубки соединен с обеими трубными решетками одновременно. В основном используется для смешивания среды между трубкой и корпусом, что может привести к серьезным последствиям. Но производство сложно; Высокие требования к дизайну.

1) Предотвращение коррозии: Смешивание двух сред со стороны трубки и корпуса может вызвать сильную коррозию.

2) Охрана труда: Один маршрут является высокотоксичной средой, а попадание в другой маршрут может привести к обширному загрязнению системы.

3) С точки зрения безопасности, смешивание среды на стороне трубки и на стороне корпуса может привести к возгоранию или взрыву.

4) Загрязнение оборудования: Смешивание сред со стороны трубки и корпуса может вызвать полимеризацию или образование смолоподобных веществ.

5) Отравление катализатора. Добавление другой среды может вызвать изменения в работе катализатора или химических реакциях.

6) Реакция восстановления: когда среда на стороне трубки и на стороне корпуса смешивается, это приводит к прекращению или ограничению химической реакции.

7) Загрязнение продукта: смешивание среды в трубке и корпусе может привести к загрязнению продукта или снижению его качества.

6.1 Теплообменник с фиксированной трубной решеткой и двойной трубной решеткой (рис. 9)

6.2 Двухтрубный пластинчатый U-образный теплообменник (рис. 10)

6.3 Котёл-ребойлер с двухтрубными U-образными трубками (рис. 11)

7.Тянутый трубчатый теплообменник

Теплообменник с выдвижной трубной решеткой (рис. 12) имеет более тонкую трубную пластину, обычно от 12 до 18 мм.

7.1 К конструктивным типам относятся:

(1) Лицевая сторона (Германия): Трубная решетка приваривается к уплотнительной поверхности фланца оборудования (рис. 12а).

(2) Вкладной тип (бывший СССР) Стандарт ГОСТ): Трубная решетка приваривается к плоской поверхности уплотнительной поверхности фланца оборудования (рисунок 12б).

(3) Угловая сварка (ранее разработанная Шанхайским фармацевтическим проектным институтом): трубная решетка приваривается к корпусу (рис. 12c).

7.2 Область применения:

1) Расчетное давление: со стороны трубы и со стороны корпуса не должно превышать 1,0 МПа соответственно;

2) Диапазон температур: расчетный диапазон температур для стороны трубки и корпуса составляет от 0 ℃ до 300 ℃; Средняя разница температур стенок между теплообменной трубкой и корпусом не должна превышать 30 ℃;

3) Диапазон диаметров: внутренний диаметр корпуса не должен превышать 1200 мм;

4) Длина теплообменной трубки: не более 6000 мм.

5) Теплообменные трубы должны быть изготовлены из легких трубок и иметь коэффициент линейного расширения, близкий к коэффициенту линейного расширения материала оболочки (разница значений между ними не должна превышать 10%).

7.3. Компенсаторы не следует устанавливать.

8. Гибкий трубчатый теплообменник.

Подходит для горизонтальных кожухотрубных котлов остаточного (утилизаторного) тепла с газом в качестве среды на стороне трубы и насыщенным водяным паром, образующимся на стороне корпуса.

Соединение трубной решетки типа I с оболочкой (каналом) (см. рисунок 13а) и соединение трубной решетки типа II с оболочкой (каналом) (см. рисунок 13б).

Применимый объем:

1) расчетное давление со стороны трубы не должно превышать 1,0 МПа, расчетное давление со стороны обечайки не должно превышать 5,0 МПа, а давление со стороны обечайки должно быть больше давления со стороны трубы;

(1) Тип I используется для расчетного давления трубы менее или равного 0,6 МПа;

(2) Тип II используется для трубопроводов с расчетным давлением менее 1,0 МПа.

2) Диаметр корпуса и длина теплообменной трубки составляют 2500 мм и 7000 мм соответственно.

9. Эффективный теплообменник со спирально-навитыми трубками.

Чтобы сэкономить инвестиции в оборудование, максимальная площадь теплопередачи теплообменных трубок расположена в пределах ограниченного объема корпуса теплообменника, что повышает эффективность теплопередачи. Поэтому появился кожухотрубный теплообменник с намотанной трубкой (рис. 16). Этот тип теплообменника представляет собой многослойную теплообменную трубку небольшого диаметра из нержавеющей стали с несколькими головками, намотанную и приваренную к стержню стержня, как показано на рисунке 16.

10. Гофрированный теплообменник из аустенитной нержавеющей стали.

1) Применимый объем:

(1) Расчетное давление не должно превышать 4,0 МПа;

(2) Расчетная температура не должна превышать 300 ℃;

(3) Номинальный диаметр не должен превышать 2000 мм;

(4) Номинальный диаметр не должен превышать произведение расчетного давления в 4000 раз.

2) Неподходящие случаи

(1) Среды с чрезвычайной или очень опасной токсичностью;

(2) Взрывоопасные среды;

(3) В ситуациях, когда существует тенденция к коррозии под напряжением.

Уси Чанжунь обеспечил высокое качество трубные решетки, насадки, фланцыи поковки для теплообменников, котлов, сосудов под давлением и т. д. по индивидуальному заказу для многих известных нефтехимических предприятий в стране и за рубежом. Среди наших клиентов PetroChina, Sinopec, Chevron, Bayer, Shell, BASF и т. д. Отправьте свои чертежи по адресу sales@wuxichangrun.com Мы предоставим вам лучшее предложение и продукцию высочайшего качества.