Как подобрать теплообменник по типу и производительности

Теплообменники являются критически важным оборудованием в технологических процессах. При этом для любой сферы применения обычно есть выбор из нескольких типов оборудования. Отправной точкой может стать сравнение моделей по соответствию ключевым критериям: тепловая нагрузка, температуры рабочих сред, скорость потоков и др. Но на практике лучший тип теплообменника будет зависеть от многих переменных, поэтому мы рекомендуем сразу обратиться за профессиональным расчетом и подбором мощности.

Особенности разных типов теплообменников

Кожухотрубный

• Наиболее распространенный тип теплообменника в химической и добывающей промышленности, энергетике.
• Доступны готовые модели.
• Эффективен для рабочих сред жидкость / жидкость, нагрева и охлаждения газов.
• Максимальные показатели температуры и давления: до 600 ℃, до 100 МПа.
• Предельные размеры: диаметр кожуха до 2 м; длина до 9 м (горизонтальные теплообменники); площадь теплопередачи до 4000 м².

Пластинчатый разборный

• Более компактный размер, повышенная теплопередача, более простое обслуживание по сравнению с кожухотрубным.
• Наиболее эффективен, когда скорости горячей и холодной рабочих сред находятся в пределах 20% друг от друга.
• Как правило, используется для работы со средами жидкость / жидкость.
• Максимальные показатели температуры и давления: до 180 ℃, до 20 бар.
• Площадь теплопередачи: до 2800 м².
• Обычный перепад давления: 70 - 100 кПа.
• Износ металлических пластин может быть ограничивающим фактором в условиях циклического изменения температуры или давления.
• Разборная конструкция позволяет увеличить мощность за счет дополнительных пластин.
• Параметры пластинчатых теплообменников не подходят для работы со средами, содержащими твердые частицы: расстояние между пластинами (1,5 – 5 мм) способствует легкому накоплению загрязнений.

Спиральный

• Сравнительно компактный размер, меньшая уязвимость к загрязнениям, снижение эксплуатационных расходов.
• Особенно эффективен при работе со шламами, вязкими жидкостями и жидкостями с твердыми частицами во взвешенном состоянии (при условии регулярной механической очистки теплообменника).
• Максимальные показатели температуры и давления: до 300 ℃, до 25 бар.
• Площадь теплопередачи: до 500 м².

Критерии выбора теплообменника

• Функция, которую будет выполнять оборудование (конденсация, испарение, охлаждение и т. д.).
• Максимальное давление, допустимые перепады давления в теплообменнике.
• Температура сред на входе и выходе из теплообменника.
• Пропускная способность оборудования.
• Требования к материалам.

Резкие перепады температур или едкие среды могут потребовать специальных материалов. Уплотнения разборного пластинчатого теплообменника должны быть совместимы с рабочими средами. Если греющая или охлаждаемая жидкость подвержена загрязнению, может потребоваться коррозионностойкий материал.

• Ограничения пространства для установки могут повлиять на выбор типа теплообменника. Помните, что более низкие температуры рабочих сред требуют более крупных габаритов теплообменного оборудования.
• Требования к обслуживанию. Например, частая замена пластин и уплотнений при работе с агрессивными средами могут сделать пластинчатый теплообменник невыгодным вариантом из-за высокой стоимости владения.

Дополнительные критерии могут помочь в оценке наилучшего варианта. В первую очередь, это будущая масштабируемость, общая стоимость покупки и эксплуатации.

Когда стоит выбирать пластинчатый теплообменник

Благодаря эффективности и легкости обслуживания разборный пластинчатый теплообменник часто рассматривается как приоритетный вариант для самых разных областей применения — от коммунальных служб, ОВиК, систем охлаждения до бассейнов. В каких условиях пластинчатый теплообменник действительно будет лучшим выбором?

• Меньшие габариты и легкая модификация делают пластинчатые теплообменники подходящими для условий ограниченного пространства, при этом сохраняется возможность масштабирования (всегда можно добавить дополнительные пластины). Кожухотрубные агрегаты имеют фиксированную производительность на момент установки.
• Пластинчатые теплообменники до пяти раз эффективнее кожухотрубных (речь о моделях, которые поместились бы в том же пространстве, а не о сверхмощных промышленных установках). Во многих случаях можно рекуперировать больше тепла, заменив существующие кожухотрубные модели на компактные пластинчатые.
• Простое обслуживание: пластины легко доступны для осмотра, очистки или замены. Их можно чистить быстрее и проще, чем крупные кожухотрубные агрегаты. Основные факторы, влияющие на стоимость владения пластинчатым теплообменником, — это замена уплотнений и пластин.
• Монтажники могут собирать и разбирать пластинчатые теплообменники на месте. Вес агрегатов составляет около 6% от веса сопоставимых кожухотрубных моделей.

Преимущества кожухотрубных теплообменников

• За счет достаточно большого диаметра труб кожухотрубные модели лучше подходят для работ с жидкостями, содержащими твердые частицы, например, для соков с мякотью на пищевых производствах.
• Благодаря простой надежной конструкции (оболочка с пучками труб внутри) кожухотрубные теплообменники могут осуществлять передачу тепла под более высоким давлением, чем пластинчатые.
• Важным преимуществом кожухотрубных моделей является меньшая вероятность критического загрязнения обрабатываемыми жидкостями — соответственно, меньше риск снижения производительности и расходы на обслуживание.
• Добавление перегородок в кожух может увеличить турбулентность потока и снизить вероятность прилипания частиц к внутренней части кожуха или внешней поверхности трубок.

Любые советы, как правильно выбрать теплообменник, будут достаточно условными. Решающую роль часто играют нюансы использования и условий эксплуатации.

Допустим, рабочие температуры меняются в зависимости от сезона. Необходимо будет рассчитать как зимнюю, так и летнюю нагрузку на теплообменник. Наиболее эффективной будет модель, способная при одинаковом типе уплотнений и рифлении пластин обрабатывать рабочие среды до заданных показателей в оба сезона.

Точность расчета зависит от множества факторов и переменных. Специалист учтет все значимые параметры, чтобы вы могли избежать лишних затрат и продлить срок службы оборудования.