Требования, предъявляемые к кожухотрубным теплообменникам

1. Конкурентоспособный кожухотрубный теплообменник для коммунального хозяйства должен быть оснащен трубами, профилированными таким образом, чтобы рост гидравлического сопротивления ненамного превышал рост теплоотдачи вследствие применения турбулизаторов потока. Это достигается накаткой на внешней поверхности трубы кольцевых или винтообразных канавок, вследствие образования которых на внутренней поверхности трубы образуются плавно очерченные выступы небольшой высоты, интенсифицирующие теплоотдачу в трубах. Накатка кольцевых турбулизаторов с точки зрения теплоотдачи более эффективна, чем накатка винтообразных канавок, т.к. коэффициент теплоотдачи в трубах может быть увеличен в 2,1-2,5 раза против 1,4-1,9 раз при росте гидравлического сопротивления трубного пучка в 5-7 раза против 4-6 раз по сравнению с гладкой трубой (если в случае применения гладких труб вклад трубного пучка в потери давления трубного тракта составляет около 70%, то в случае применения труб с кольцевой накаткой он увеличивается до 95%). Для сравнения укажем, что применение вставок, закручивающих поток в трубах, приводит к росту теплоотдачи на 30-40% при увеличении потерь давления в 3,5-5,5 раз.

2. Немаловажным является вопрос о диаметре и материале теплообменных труб. Все теплообменники для нужд отопления и ГВС ориентированы на латунную трубку с наружным диаметром 16 мм и внутренним диаметром 14 мм. Латунь слабо корродирует в среде котловой и сетевой воды, а большой внутренний диаметр трубки увеличивает жесткость трубы и облегчает механическую очистку трубного пространства. Последнее обстоятельство в недалеком прошлом было важнее соображений конкурентоспособности и достижения высоких массогабаритных показателей теплообменника. Известно, что чем меньше диаметр труб и толщина их стенки, тем выше коэффициенты использования массы и объема ТА. Известны теплообменники с наружным диаметром труб 6,3 или 8 мм, но в этих аппаратах очистка трубного пространства механическим способом затруднена. По мнению авторов статьи, конструкция кожухотрубного ТА должна позволять выполнять очистку трубного пространства от загрязняющих отложений как химическим, так и механическим способами, трубы при этом должны быть достаточно жесткими во избежание их существенного прогиба после нескольких лет эксплуатации. Таким требованиям отвечают трубы с наружным диаметром 12 мм и толщиной стенки 1 мм. Накопленный опыт эксплуатации теплообменника с такой трубкой позволил нам перейти впоследствии на толщину стенки 0,8 мм.

Выполненный нашими специалистами мониторинг рынка производителей труб позволил выбрать в качестве заменителя латуни нержавеющую сталь аустенитного класса 08...12Х18Н10Т, которая за исключением особых случаев практически не корродирует в сетевой и котельной воде, в том числе при организации щелочных режимов водоподготовки, и обладает низкой адгезией к взвешенным частицам и кристаллам накипи. Стремление избавиться в конструкции ТА от коррозионных пар повлекло за собой выбор для трубных решеток, фланцев, перегородок, корпусов и патрубков ТА сталь 12Х18Н10Т и способ закрепления труб в трубных решетках – сваркой в среде аргона. Такой же способ, обеспечивающий высокую прочность и герметичность, целесообразно использовать и для других постоянных соединений ТА.

3. Кожухотрубный теплообменник для коммунального хозяйства целесообразно выпускать не в секционном исполнении, а как обособленный ТА в своем корпусе и с необходимыми патрубками. При недостающей площади поверхности теплообмена для реализации больших тепловых потоков или при больших потерях давления отдельные ТА могут быть объединены в блоки с параллельным или последовательно-параллельным соединением их трактов. При этом блоки должны иметь минимум обвязки.

 Теплобменник ЗАО ЦЭЭВТ - надежность и качество