Способы размещения и крепления труб в кожухотрубчатом теплообменнике

Кожухотрубчатый теплообменник относится к типу поверхностного рекуперативного теплообменного оборудования, в котором процесс теплообмена совершается через стенки теплопередающих поверхностей. В отличие от регенеративных теплообменников, где теплообменные процессы проходят попеременно, в рекуперативных агрегатах теплообменные среды постоянно взаимодействуют друг с другом через теплопередающие поверхности.

Основные элементы кожухотрубчатого теплообменника – это трубные пуки, трубные решетки, крышки и перегородки в самих крышках и межтрубном пространстве. Способ крепления в межтрубном пространстве может быть различным. Целесообразность использования того или иного метода крепления труб может установить расчет теплообменников.

Как правило, трубы кожухотрубчатого теплообменника размещают по схеме оптимального вписывания в какую-либо геометрическую фигуру. Чаще всего трубы размещают по периметру правильного шестиугольника либо по концентрической окружности. В самых редких случаях трубы размещаются по периметру прямоугольника. Это делается в агрегатах, где необходимо обеспечить удобную чистку труб.

Но в основном поиск разных способов размещения труб в межтрубном пространстве направлен на то, чтобы сделать теплообменный агрегат как можно более компактным. Размещение труб по периметру шестиугольника обеспечивает наиболее компактное размещение. Поэтому этот способ используется чаще всего.

Крепление труб в кожухотрубчатом теплообменнике

Крепление труб в кожухотрубчатых теплообменниках в некоторых случаях осуществляется развальцовкой. Наиболее прочное соединение достигается, если в трубных решетках устраиваются отверстия с кольцевыми канавками.

Используется также крепление при помощи сварки. Это допустимо в агрегатах, где условия протекания теплообменных процессов допускают использование жестких конструкций. Медные и латунные трубы крепятся при помощи пайки.

Одно из наиболее редких типов крепления труб кожухотрубчатого теплообменника – соединение с помощью сальников. В этом случае трубы внутри трубной решетки могут свободно перемещаться в продольном направлении. Такое крепление позволяет быстро заменять трубы кожухотрубчатого теплообменника, если возникает такая необходимость. Температурные деформации труб также сводятся к минимуму при таком способе крепления. Единственный его минус – дороговизна. А поскольку при расчете теплообменников учитываются и экономические факторы, то такой способ крепления выбирается реже. Кроме того, останавливает сложность этого способа крепления труб и его недостаточная надежность.

Выбор того или иного способа размещения труб в межтрубном пространстве кожухотрубчатого теплообменника – это способ сделать агрегат надежным, компактным и эффективным.

Для повышения интенсивности теплообмена в трубном и межтрубном пространстве дополнительно устанавливают перегородки. В большинстве кожухотрубчатых теплообменников устанавливаются перегородки сегментные, спиральные и диско-кольцо.

Правда, при применении многих видов перегородок, теряется равномерность скорости движения теплоносителей. Это приводит к образованию отложений на стенках, что впоследствии снижает тепловую мощность агрегата. Отложения на стенках теплообменных агрегатов часто становятся причиной изменения гидродинамического режима перемещения среды, заданного при расчете теплообменников. Избежать этого помогает размещение витых перегородок в межтрубном пространстве.

За счет этого движение сред в межтрубном пространстве становится макровихревым. Это приводит к тому, что теплоотдача увеличивается несколько раз (от трех до пяти). Одновременно с увеличением интенсивности теплообменных процессов происходит выравнивание скорости движения среды. Это исключает риск образования отложений и потенциального снижения теплообменной мощности.

Вариантов размещения и крепления труб в кожухотрубчатом теплообменнике множество. При расчете теплообменников учитываются все факторы, которые влияют на тепловую мощность теплообменных агрегатов.