Теплообменное оборудование для ОК-500

Наружный диаметр трубок кожухотрубчатого теплообменного аппарата может составлять 20 мм или 25 мм.

Приёмосдаточные испытания теплообменника проводятся в несколько этапов:

1. Проверка наличия шильды. Это специальная табличка, в которую заносят данные о приборе и его полное название.
2. Установка оборудования и подготовка его к первоначальному запуску. Во время запуска проверяют герметичность устройства. Давление и температура не должны подниматься выше максимальных показателей, которые указываются на шильде.
3. Остывание агрегата до температуры в помещении, где монтировали прибор.
4. Спуск жидкости по любому из каналов теплообменника. Для этого задействуют специальный дренажный кран, который перекрывает контуры арматурным вентилем.
5. Постепенное повышение давления в канале с веществом. При этом смотрят, чтобы уровень гидравлического давления оставался в пределах нормы, обозначенной в пользовательской инструкции.
6. Проверка на герметичность пустого контура на нижнем патрубке.
7. Повторение этапов после замены пустого контура на полный и наоборот. Обычно испытательное давление подаётся на каждый корпус не более получаса.

Эти этапы повторяются для каждого контура теплообменника, и каждый из них должен подвергаться испытанию в течение приблизительно полутора часов.

Для подготовки к ремонту теплообменного аппарата необходимо выполнить следующие действия:

1. Сбросить давление теплоносителя, чтобы безопасно слить жидкость из трубок и кожуха.
2. Отсоединить от корпуса трубопроводную арматуру, установить заглушки на трубопроводах, по которым циркулирует теплоноситель.
3. Продуть полости всех компонентов конструкции газом (азот) или паром, затем промыть водой и продуть воздухом.
4. Взять пробы на содержание опасных веществ.
5. Планировать схему ремонта и получить разрешение на проведение огневых работ в случае их необходимости.
6. Подготовить акт, подтверждающий передачу оборудования ремонтной бригаде.

Некоторые критерии эффективности теплообменного аппарата:

• Энергетический коэффициент (критерий Кирпичёва). Характеризует соотношение теплоты, переданной в аппарате, и затрат мощности на преодоление гидравлических сопротивлений в каналах аппарата. Чем больше значение коэффициента, тем лучше способ интенсификации теплообмена и конструкция аппарата.
• Средний коэффициент теплопередачи. Отражает тепловую эффективность аппарата и равен количеству теплоты, переданной за единицу времени от одного теплоносителя к другому через единицу поверхности теплообмена при средней разности температур теплоносителей в 1 °С.

Основные показатели тепловых аппаратов:

• коэффициент полезного действия;
• производительность (ёмкость, площадь поверхности);
• удельная металлоёмкость (материалоёмкость);
• удельная мощность (энергоёмкость);
• коэффициент использования;
• коэффициент загрузки;
• удельный расход энергии.

Для изготовления теплообменных аппаратов используют различные материалы, например:

• Углеродистая сталь. Самая распространённая марка — ст. 20 (или котельная труба 20К). Трубки из неё применяют для не очень агрессивных сред, в коммунальных хозяйствах, энергетике, технологических теплообменниках.
• Нержавеющая сталь. Чаще всего используются нержавеющие трубки из сталей 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т и их зарубежных аналогов — AISI 321 и AISI 304. Нержавеющие трубки обладают большим ресурсом, чем из углеродистой стали, но их стоимость выше.
• Латунь, медь и их сплавы. Теплообменные аппараты из цветных сплавов встречаются в основном на флоте, так как они наименее чувствительны к солёной воде.
• Кислотостойкие и специальные стали. В специальных теплообменных аппаратах, где используются очень агрессивные среды, можно встретить трубки из материалов: 15Х5М, 10Х17Н13М2Т, 08Х21Н6М2Т, 08Х22Н6Т.

Выбор материала зависит от определённых параметров и в каждом случае индивидуален.

Оребрение теплообменного аппарата нужно для увеличения площади теплообмена. Ребра на поверхности трубы увеличивают контактную площадь среды, что позволяет более эффективно передавать тепло.

Некоторые другие преимущества оребрения:

• Повышение механической прочности и устойчивости к коррозии. Присутствие рёбер на поверхности трубы увеличивает её жёсткость и способность выдерживать высокое давление. Кроме того, рёбра создают дополнительный защитный слой, предотвращающий проникновение агрессивных сред и коррозию поверхности трубы.
• Снижение температурного расширения стенок трубы. Благодаря рёбрам тепловые напряжения, возникающие в процессе теплообмена, могут быть снижены, что увеличивает долговечность теплообменного аппарата.
• Снижение гидравлического сопротивления и энергопотерь в трубопроводе. Благодаря улучшенной турбулентности потока, рёбра способствуют более плавному и эффективному движению жидкости или газа, что приводит к снижению потерь давления.

Для повышения эффективности теплообменника можно предпринять следующие шаги:

• Применить ультразвук. Этот метод позволяет повысить тепловой поток, но может привести к разгерметизации теплообменника.
• Увеличить разность температур между теплоносителем и поверхностью материала за счёт увеличения температуры теплоносителя.
• Использовать вибрацию для теплообменных поверхностей. Вибрация позволяет увеличить теплосъём до 20% с единицы поверхности при небольших тепловых потоках.
• Оребрить наружную область трубок. Замена труб круглого сечения в теплообменнике на витые трубы позволяет не только повысить эффективность теплообмена, но и уменьшить массу аппарата.
• Установить механические турбулизирующие вставки. Этот метод считается наиболее простым и эффективным, поскольку вставки не влияют на герметичность и надёжность работы аппарата.
• Предотвращать загрязнения и профилактировать аппараты от образования солей, шлама и коррозии. Для этого применяется химическая или физическая очистка.
• Продуть трубы. Это устранит накопившиеся газы, которые снижают процесс теплообмена при конденсации пара.
• Использовать специальные теплоносители с повышенной теплопроводностью.
• Проверить все регулирующие и балансировочные клапаны на линиях подачи теплоносителя к теплообменнику. Они должны быть открыты и свободны для подачи теплоносителя в теплообменник.
• Изолировать теплообменник специальным кожухом из изоляционного материала. Это особенно важно в холодильных системах, так как избыток тепла или холода не должен уходить в атмосферу.

Выбор метода зависит от конкретных условий и возможностей предприятия.

Некоторые основные неисправности теплообменных аппаратов:

• Протечки. Могут быть вызваны коррозией металла пластин или трубок, механическими повреждениями поверхности теплообменника, неправильным монтажом соединений.
• Перепад давления. Если давление в подающей сети резко возрастает, жидкость не может увеличить скорость циркуляции. Происходит гидроудар, разрыв стенок пластин, трубок теплообменника, деформация уплотнений или монтажных прокладок.
• Повреждение поверхности пластин и трубок. Повреждение защитного слоя вызывает коррозию, образование каверн и трещин.
• Неправильный гидравлический и тепловой расчёт. Если диаметр и расположение каналов не соответствует рабочим нагрузкам, то снижается эффективность теплообмена, КПД оборудования, возрастают риски протечек и деформации пластин.
• Неправильный монтаж. Перекос, неправильная установка уплотнений, изменение чередования пластин теплообменника, неправильная или слабая фиксация, плохая затяжка соединений вызывает протечки, завоздушивание теплообменника.
• Попадание воздуха в теплообменные каналы. Воздушные пробки в каналах теплообменников появляются из-за износа, деформации уплотнений пластин теплообменника, нарушения герметизации соединений.

Для диагностики и устранения неисправностей теплообменного оборудования рекомендуется обратиться к специалисту.

Перегородки в теплообменном аппарате предназначены для двух основных целей:

• Поддержка и увеличение жёсткости конструкции трубного пучка.
• Улучшение обтекания труб и увеличение теплоотдачи межтрубного пространства.

По расположению перегородки можно разделить на:

• поперечные
• продольные

Маслоохладитель нужен для охлаждения гидравлической жидкости в гидросистеме и в случаях, когда недостаточно объёма гидравлического бака. Он позволяет поддерживать заданную температуру рабочей жидкости, что увеличивает срок службы гидравлического оборудования. Без маслоохладителя эксплуатация гидравлической системы может привести к повышенному износу трущихся деталей и к их преждевременному выходу из строя.