Что такое кожухотрубный теплообменник: устройство, термины и обозначение

Кожухотрубный (кожухотрубчатый) теплообменник — аппарат, в котором тепло переходит от одной среды к другой через стенки теплообменных труб. По ГОСТ 31842-2012 у него два пространства: трубное — со стороны внутренней поверхности труб, и межтрубное — между наружной поверхностью труб и кожухом. Среды разделены стенкой труб и трубными решётками и в штатной работе не смешиваются.

Ниже — из чего аппарат состоит в терминах стандарта, почему трубное и межтрубное пространство считают как две отдельные полости, что означает первая буква типа и как прочитать обозначение. Как выбрать между типами ТН, ТК, ТП и ТУ, разобрано в отдельной статье.

Из чего состоит: термины ГОСТ 31842-2012

Кожух — цилиндрическая часть аппарата из одной или нескольких сваренных между собой обечаек. Внутри него стоит трубный пучок: теплообменные трубы, трубные решётки и перегородки. Трубная решётка крепит трубы и разделяет теплообменивающиеся среды.

Распределительная камера направляет поток по теплообменным трубам; бывает разъёмной — открытой с обоих торцов, со съёмной крышкой, — и неразъёмной, с приварным днищем. Поперечные и продольные перегородки распределяют поток в межтрубном пространстве, опорная поддерживает пучок, а сливная держит уровень жидкости в межтрубном пространстве горизонтального аппарата.

Корпус, распределительную камеру и их крышки соединяют аппаратными фланцами. В неразъёмном аппарате трубный пучок вместе с кожухом образует трубчатку, а в разъёмном пучок вставляют внутрь корпуса.

Трубное и межтрубное пространство — две полости с разными требованиями

Каждое пространство — отдельная полость со своей средой, давлением и температурой. Поэтому в документах аппарата группу по ГОСТ 34347-2017 и группу среды по ТР ТС 032/2013 указывают отдельно для трубного и для межтрубного пространства.

Пример из наших документов — теплообменный аппарат 325ТНВ. В трубном пространстве смесь азотной и серной кислот, класс опасности 2, расчётное давление 1,6 МПа: группа аппарата по ГОСТ 34347-2017 — 1. В межтрубном пространстве вода, расчётное давление 0,5 МПа: группа 4. По таблице 19 ГОСТ 34347-2017 радиографией или ультразвуком проверяют не менее 100 % длины доступных для контроля стыковых, угловых и тавровых сварных соединений одной полости и не менее 25 % — другой.

Отсюда правило для заявки: давление, температуру и среду всегда указывают для каждого пространства, а не одним значением на аппарат.

Назначение — первая буква типа

В обозначении по ТУ 3612-001-85873787-2020 первая буква — назначение аппарата: Т — теплообменник, Х — холодильник, К — конденсатор, И — испаритель. Конструкция у них та же: холодильник охлаждает продукт водой или другим хладагентом, конденсатор переводит пары в жидкость, испаритель — жидкость в пар за счёт тепла теплоносителя.

Вторая буква — конструкция: Н — неподвижные трубные решётки, К — компенсатор на кожухе, П — плавающая головка, У — U-образные трубы. Поэтому буква К встречается дважды: первой она означает конденсатор, второй — компенсатор. Тот же ТУ охватывает испарители с паровым пространством ИП и ИУ, теплообменники «труба в трубе» ТТ и аппараты ТСН и ТТЗ — по техническому проекту и по заданию заказчика.

Чем конструкции различаются на деле и какую выбрать под разницу температур, давление и чистку, разобрано в статье ТН, ТК, ТП или ТУ: как выбрать тип.

Общие пределы по ТУ 3612-001

ТУ 3612-001-85873787-2020 задаёт общие для всех типов пределы: вместимость от 0,005 до 75 м³, рабочее и расчётное давление до 16 МПа в трубном и межтрубном пространстве, рабочая температура до 700 °C, минимальная — минус 60 °C, расчётный срок службы до 20 лет и не более 1000 циклов нагружения за весь срок.

Это рамка документа, а не предел каждого типа. Конкретные ряды диаметров, давлений и длин труб заданы в технических условиях на конструкции: для ТН и ТК — до 4,0 и 1,6 МПа, для ТП — до 8,0 МПа. По аппарату ТН ряд такой: наружный диаметр кожуха из труб — 159, 273, 325, 426 и 630 мм, внутренний диаметр сварного кожуха — 400, 600, 800, 1000 и 1200 мм, теплообменные трубы — 20 × 2 и 25 × 2 мм.

Как прочитать обозначение

Возьмём пример из технических условий — Холодильник 800 ХКВ-0,6-1,6-М3/25Г-4-2-Т:

• 800 — диаметр кожуха, мм;
• Х — холодильник, К — с компенсатором на кожухе, В — вертикальный;
• 0,6 — условное давление в трубах, МПа;
• 1,6 — условное давление в кожухе, МПа: его пишут, только если оно отличается от давления в трубах;
• М3 — шифр материального исполнения по таблице технических условий;
• 25Г — наружный диаметр теплообменных труб 25 мм, трубы гладкие;
• 4 — длина труб, м;
• 2 — число ходов по трубам;
• Т — климатическое исполнение.

Если в обозначении одно давление, оно одинаково для труб и кожуха. Это частая причина путаницы в заявках: давление кожуха не указали — значит, его приравняли к давлению труб.

Что указать в опросном листе

Опросный лист к ТУ 3612-001 заполняют отдельно для трубного и межтрубного пространства по таким полям:

• рабочее и расчётное давление;
• температуры среды на входе и выходе, максимальная и минимальная температура стенки, расчётная температура, минимально допустимая температура стенки под рабочим давлением;
• среда — физическое состояние, наименование и состав, температура кипения при 0,07 МПа, класс опасности, взрыво- и пожароопасность, коррозионность и скорость коррозии;
• основной материал и материал прокладок.

Одним значением на аппарат указывают поверхность теплообмена, тип крепления труб в трубных решётках — развальцовка или сварка с последующей развальцовкой, — таблицу штуцеров и характеристику места установки.

Скачайте опросный лист, заполните его отдельно для трубного и межтрубного пространства и приложите к заявке — инженеры ПЗЭМ подберут тип аппарата и материальное исполнение.