Малый кожухотрубный теплообменник | Компактный / Блочный | С неподвижными трубными решетками / U-образные трубы | Материалы: УГЛ / 304 / 316L / Ti
Обзор – Компактный кожухотрубный теплообменник
Малый кожухотрубный теплообменник – это компактное теплообменное устройство, предназначенное для низких и умеренных нагрузок, где ограничены площадь установки, время монтажа и капитальные затраты. Типичные диаметры корпуса составляют от DN100 до DN500, а площади теплопередачи – от 1 м² до 50 м² на единицу.
Данный продукт разработан и изготовлен в соответствии со стандартами TEMA Class C или B, ASME Section VIII Division 1 и GB/T 151. Он подходит для охлаждения технологических сред, кондиционирования проб, охлаждения гидравлического масла, отбора проб пара, работы в пилотных установках и вспомогательных системах на крупных предприятиях.
Типичные применения
| Применение | Жидкость со стороны труб | Жидкость со стороны корпуса | Типичная нагрузка |
|---|---|---|---|
| Маслоохладитель гидравлического масла | Гидравлическое масло | Охлаждающая вода | 5 – 50 кВт |
| Пробоотборник | Технологическая проба | Охлаждающая вода | 1 – 10 кВт |
| Отбор проб пара | Пар / конденсат | Охлаждающая вода | 2 – 20 кВт |
| Реактор пилотной установки | Технологическая среда | Нагревающая или охлаждающая среда | 5 – 100 кВт |
| Маслоохладитель компрессора | Смазочное масло | Охлаждающая вода | 10 – 80 кВт |
| Вспомогательный маслоохладитель турбины | Турбинное смазочное масло | Охлаждающая вода | 20 – 150 кВт |
| Линия дозирования химикатов | Химический раствор | Охлаждающая или нагревающая жидкость | 1 – 30 кВт |
Типы конструкций
Неподвижные трубные решетки (TEMA L / M / N)
Трубы закреплены с обоих концов в неподвижных трубных решетках
Корпус и трубные решетки сварены или скреплены болтами
Подходит для чистых сред со стороны корпуса и умеренных перепадов температур
Самая низкая стоимость и простейшая конструкция
U-образные трубы (TEMA U)
Трубы изогнуты в U-образную форму, оба конца закреплены в одной трубной решетке
Трубы свободно расширяются, компенсируя большой перепад температур
Пучок труб съемный для очистки со стороны корпуса
Подходит для больших перепадов температур и высоких давлений со стороны труб
Плавающая головка (TEMA P / S / T)
Одна трубная решетка неподвижная, одна плавающая
Пучок труб полностью съемный для механической очистки с обеих сторон
Подходит для сред с отложениями и больших перепадов температур
Выше стоимость, чем у неподвижных или U-образных труб
Параметры проектирования
| Параметр | Диапазон | Примечание |
|---|---|---|
| Диаметр корпуса | DN100 – DN500 | Компактная площадь |
| Наружный диаметр труб | 12,7 мм – 25,4 мм | Меньший наружный диаметр для более высокого давления |
| Толщина стенки труб | 1,0 мм – 2,5 мм | Согласно ASME VIII-1 UG-27 |
| Длина труб | 500 мм – 3 000 мм | Ограничено транспортировкой и погрузочно-разгрузочными работами |
| Площадь теплопередачи | 1 м² – 50 м² | На единицу |
| Расчетное давление (со стороны труб) | До 4,0 МПа | Возможно большее значение по специальному проекту |
| Расчетное давление (со стороны корпуса) | До 2,5 МПа | Возможно большее значение по специальному проекту |
| Расчетная температура | -20°C до +400°C | Зависит от материала |
| Шаг труб | 1,25 × – 1,5 × наружный диаметр труб | Треугольное или квадратное расположение |
| Количество ходов труб | 1, 2 или 4 | Согласно тепловому расчету |
| Количество ходов корпуса | 1 или 2 | Согласно тепловому расчету |
Выбор материалов
Материалы труб и трубных решеток
| Материал | Спецификация | Диапазон температур | Применение |
|---|---|---|---|
| Углеродистая сталь | SA-179 / SA-106 Gr.B | -20°C до +425°C | Вода, масло, пар, чистые среды |
| Нержавеющая сталь 304 / 304L | ASTM A213 | -196°C до +400°C | Слабокоррозионные среды, чистый пар |
| Нержавеющая сталь 316 / 316L | ASTM A213 | -196°C до +400°C | Органические кислоты, солевые растворы, хлориды ≤ 200 ppm |
| Титан Gr.2 | ASTM B338 | -40°C до +230°C | Морская вода, рассол, среды с высоким содержанием хлоридов |
Материалы корпуса
Углеродистая сталь SA-516 Gr.70 для некоррозионных сред со стороны корпуса
Нержавеющая сталь 304L / 316L для коррозионных сред со стороны корпуса
Материал корпуса может отличаться от материала труб для оптимизации стоимости
Материалы прокладок
| Тип прокладки | Диапазон температур | Предел давления | Применение |
|---|---|---|---|
| Неасбестовое волокно | -40°C до +250°C | ≤ 4,0 МПа | Общее применение |
| Спирально-навитая (нерж. сталь + графит) | -196°C до +450°C | ≤ 10,0 МПа | Высокие температура и давление |
| PTFE оболочка | -40°C до +200°C | ≤ 2,0 МПа | Коррозионные среды и среды высокой чистоты |
Параметры теплового расчета
| Параметр | Типичный диапазон | Примечание |
|---|---|---|
| Общий коэффициент теплопередачи (вода-вода) | 800 – 1 500 Вт/м²·K | Зависит от скорости и загрязнения |
| Общий коэффициент теплопередачи (масло-вода) | 200 – 600 Вт/м²·K | Зависит от вязкости масла |
| Общий коэффициент теплопередачи (пар-вода) | 1 000 – 2 500 Вт/м²·K | Зависит от качества пара |
| Скорость со стороны труб (жидкость) | 0,5 – 2,5 м/с | Более высокая скорость увеличивает КТП, но также и перепад давления |
| Скорость со стороны корпуса (жидкость) | 0,3 – 1,5 м/с | Ограничено допустимым перепадом давления |
| Допустимый перепад давления со стороны труб | 20 – 50 кПа | Согласно требованиям применения |
| Допустимый перепад давления со стороны корпуса | 20 – 50 кПа | Согласно требованиям применения |
| Коэффициент загрязнения (вода) | 0,0001 – 0,0003 м²·K/Вт | Согласно таблице TEMA |
| Коэффициент загрязнения (масло) | 0,0002 – 0,0005 м²·K/Вт | Согласно таблице TEMA |
Стандартные конфигурации
Неподвижные трубные решетки – Болтовое соединение крышки
Корпус: Бесшовная труба или листовой прокат
Трубная решетка: Закреплена болтами между фланцем корпуса и фланцем канала
Канал: Болтовое соединение крышки с фланцевыми соединениями
Соединения: Резьбовые NPT или фланцевые согласно ASME B16.5
Типичное применение: Охлаждение воды, смазочного масла, охлаждение проб
U-образные трубы – Съемный пучок
Корпус: Бесшовная труба с фланцевым соединением на одном конце
Трубная решетка: Одна неподвижная трубная решетка
Пучок труб: Съемный для очистки со стороны корпуса
Соединения: Фланцевые согласно ASME B16.5
Типичное применение: Большой перепад температур, паровая среда
Блочный агрегат
Теплообменник, установленный на стальной раме с трубопроводами, клапанами и контрольно-измерительными приборами
Включает: Термометры, манометры, расходомеры и регулирующие клапаны по мере необходимости
Размеры блока: Обычно от 1,0 м × 0,8 м до 2,5 м × 1,5 м
Предусмотрены проушины для подъема при транспортировке и монтаже
Типичное применение: Пилотные установки, вспомогательные системы, удаленные объекты
Изготовление и контроль
Соединение труба-трубная решетка
Только развальцовка: Гидравлическая развальцовка при 160 – 200 МПа, выдержка 5 – 8 секунд
Только сварка: Стыковая сварка GTAW, катет 1,5 – 2,0 мм
Сварка + развальцовка: Уплотнительная сварка плюс развальцовка для циклической нагрузки
100% контроль методом капиллярной дефектоскопии сварных швов
Испытание на вырыв первого изделия, целевое значение ≥ 20 МПа для углеродистой стали
Гидравлические испытания
Испытательное давление: 1,3 × расчетное давление согласно ASME VIII-1 UG-99
Время выдержки: ≥ 30 минут
Приемка: Нулевой перепад давления и отсутствие видимых утечек
Испытательная среда: Чистая вода с ингибитором коррозии
Проверка размеров
Диаметр и длина корпуса
Расположение отверстий в трубной решетке
Ориентация и вылет патрубков
Общие габариты и расположение проушин для подъема
Документация, поставляемая с изделием
Сертификаты на материалы согласно EN 10204 3.1 или 3.2
Паспорт теплообменника TEMA, заполненный согласно проекту
Отчет о проверке размеров
Отчет о гидравлических испытаниях с диаграммой давления
Отчеты о неразрушающем контроле (PT и RT) по выполненным работам
Спецификация процедуры сварки и протокол аттестации процедуры
Исполнительный чертеж
Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию
Чек-лист выбора – Малый кожухотрубный теплообменник
Наименования сред со стороны труб и корпуса
Температуры на входе и выходе для обеих сторон
Расчетное давление для обеих сторон
Расчетная температура для обеих сторон
Требуемая тепловая мощность в кВт
Допустимый перепад давления для обеих сторон
Предпочтения по материалам труб и корпуса
Предпочтения по типу TEMA: Неподвижные трубы, U-образные трубы или плавающая головка
Тип соединения: Резьбовое или фланцевое
Монтаж: Отдельно стоящий или блочный
Требования к контрольно-измерительным приборам
Применимый стандарт: TEMA, ASME VIII-1 или GB/T 151
Заявление об ограничениях проектирования – Малый кожухотрубный теплообменник
Малый кожухотрубный теплообменник имеет следующие ограничения:
Он предназначен только для указанного давления и температуры. Эксплуатация вне этих пределов аннулирует гарантию на конструкцию.
Конструкция с неподвижными трубными решетками может потребовать компенсатор температурных расширений, если перепад температур между трубами и корпусом превышает 60°C для углеродистой стали или 40°C для нержавеющей стали.
Не рекомендуется содержание твердых частиц в среде со стороны труб более 2% по весу без предварительной фильтрации.
Механическая очистка со стороны труб требует прямых труб и доступа к обеим поверхностям трубных решеток. Пучки U-образных труб не могут быть механически очищены внутри труб.
Для сред с отложениями рекомендуется конструкция с плавающей головкой или U-образными трубами со съемным пучком.
Вода для гидроиспытаний для нержавеющей стали должна иметь содержание хлоридов ≤ 50 ppm для предотвращения коррозионного растрескивания под напряжением.
Блочные агрегаты требуют ровного основания и достаточного доступа для обслуживания.
