1. Типи теплообмінних пристроїв
2. Теплообмінні апарати кожухотрубчатого типу
3. Теплообмінники на нафтопереробних підприємствах

Як використовується теплообмінник в нафтопереробці?

Теплообмінник являє собою пристрій, за допомогою якого відбувається теплообмін між теплоносіями з різними температурами.

За таким критерієм, як принцип дії, вони поділяються на регенератори і рекуператори.

В останніх, між рухомими теплоносіями, є стінка. Такий тип конструкції є найбільш поширеним. У регенераторах теплоносії з різними температурами по черзі входять у контакт з однією і тією ж поверхнею.

теплообмінне обладнання

Призначення теплообмінників полягає в проведенні теплообмінних процесів, якщо є необхідність підвищити або знизити температуру робочого середовища з метою її подальшої переробки або утилізації.

Типи теплообмінних пристроїв

Теплообмінники класифікують за такими критеріями:

• за типом їх конструкції:

1. пристрою, зроблені з труб (кожухотрубчасті, зрошувальний, змієвиковий, погружной типи, а також типи «труба в трубі» і з повітряним охолодженням);
2. пристрою, в яких теплообмінна поверхня зроблена з листових матеріалів (стільникові, спіральні та пластинчасті);
3. теплообмінники, поверхня яких виготовлена ​​з неметалічного матеріалу (скляні, пластмасові, графітні і так далі).

• по виду свого призначення:

1. підігрівачі;
2. холодильники;
3. конденсатори;
4. випарники.

№ Корисна інформація 1 по напрямку в них потоків теплоносіїв

1. противоточного типу;
2. прямоточного типу;
3. теплоносії перехресного струму і так далі.

У нафтопереробної та хімічної промисловості приблизно 80-т відсотків теплообмінників відносяться до апаратів так званого кожухотрубчатого типу. Їх досить просто виготовляти, вони відрізняються високим ступенем надійності і одночасно є в достатній мірі універсальними.

Теплообмінні апарати змеевиковую конструкції і конструкції «труба в трубі» в загальній кількості продукції, що випускається теплообмінної апаратури займають приблизно 8 відсотків, а чавунні зрошувальні пристрої - приблизно 2 відсотки.

Теплообмінні апарати кожухотрубчатого типу

Кожухотрубчасті пристрої, як було сказано вище, поширені найбільш широко. Вони застосовуються як охолоджувачі, нагрівачі і конденсатори не тільки в промисловості, але і на транспорті, і працюють як з рідкими, так і з газоподібними рідкими середовищами.

Основні елементи конструкції кожухотрубчасті теплообмінників:

1. корпус, званий кожухом;
2. трубний пучок;
3. патрубки;
4. камери-кришки;
5. запірна арматура;
6. регулююча арматура;
7. апаратура для поточного контролю процесу;
8. опори, які тримають пристрій;
9. каркас.

Кожух такого теплообмінника зварюється в циліндричній формі з одного або декількох листів (як правило - сталевих). При визначення необхідної товщини стінки кожуха, в першу чергу враховується значення максимального тиску робочого середовища, яке виникає в міжтрубному просторі, а також діаметром самого пристрою.

Дно камер може мати сферичну форму (для зварних камер), або еліптичну форму (для штампованих). Плоскі днища зустрічаються набагато рідше. Товщина днища повинна бути або дорівнює, або перевищувати товщину стінок корпусу.

Вертикально розташованим теплообмінникам віддається перевага, оскільки при горизонтальному розташуванні потрібно значно більша площа, та й розташування в робочому приміщенні вертикальних пристроїв є більш зручним.

Пучок теплообмінного апарату може виготовлятися з гладких безшовних труб, зроблених з різних матеріалів (сталь, латунь або мідь). Їх форма може бути як прямий, так і U- або W-подібної, а діаметр варіюється від декількох до 57 міліметрів. Довжина коливається від декількох сантиметрів до шести, а то і дев'яти метрів. Діаметр корпусу може доходити до 1,4 метра, а іноді - і більше.

Елементи конструкції теплообмінного апарат кожухотрубчатого типу

У пристроях холодильного типу також використовуються кожухотрубні і секційні конструкції, обладнані низькими накатними ребрами поздовжньої, радіальної та спіралевидної форми. Значення висоти поздовжнього ребра, як правило, не більше 12-ти - 25-ти міліметрів, а цей показник для виступу катаних труб становить від півтора до трьох міліметрів (при кількості ребер від 600 ло 800 штук на один метр довжини).

Зовнішній діаметр труб з накатними нізкорадіальнимі ребрами, як правило, майже не відрізняється від цього значення для виробів з гладкою поверхнею, однак значення загальної площі теплообмінної поверхні при використанні ребристих поверхонь збільшується в півтора - два з половиною рази. Особлива форма такої теплообмінної поверхні значно підвищує теплову ефективність пристрою при роботі з різними середовищами, що відрізняються один від одного своїми теплофізичними характеристиками.

Залежно від того, яка конструкція гладкого або накатного пучка, труби можуть закріплюватися таким чином (як в одно-, так і в двотрубних решітках):

• за допомогою розвальцьовування;
• за допомогою разбортовкі;
• звареним способом;
• із застосуванням технології спайки;
• сполуками сальникового типу.

Останній метод закріплення, як найбільш витратний і складний, застосовується набагато рідше інших, хоча таке з'єднання дозволяє трубах переміщатися в поздовжній площині при теплових подовженнях.

Способи розміщення труб в трубних решітках:

• шаховий (по вершинах і сторонам шестикутників правильної форми);
• коридорний (по вершинах і сторонам квадратів);
• круглий (в формі концентричній окружності);
• по вершинах і сторонам шестикутників, діагональ яких зміщена на кут β.

Перший спосіб розміщення труб на площі трубної решітки використовується частіше інших. Прямокутний тип розміщення частіше застосовується в теплообмінниках, призначених для роботи із забрудненими рідинами, оскільки таке розміщення значно полегшує очищення міжтрубному простору.

Спосіб розміщення, при якому труби на решітці розміщуються по вершинах і сторонам шестикутника з діагоналлю, зміщеною на кут β, застосовується в кожухотрубних конденсують пристроях з горизонтальним розташуванням, оскільки такий спосіб розміщення дає можливість зменшити на зовнішній поверхні труб значення термічного опору, яке викликається утворенням плівки конденсату. При цьому в просторі між трубами решітки залишаються вільні проходи, через які проходить пар.

У випадках, кого обидві решітки прямого трубного пучка затискають між нижніми і верхніми фланцями кришок і корпусу апарату, такі теплообмінники мають жорстку конструкцію. Апарати з жорсткою конструкцією використовуються, якщо різниця температур, якими володіють корпус і труби, порівняно невелика (в межах 25-ти - 30-ти градусів Цельсія), а так само якщо і при виробництві корпусу, і при виготовленні труб застосовувалися матеріали з близькими показниками коефіцієнтів їх подовження.

В процесі проектування теплообмінних апаратів обов'язково розраховуються значення напруг, які виникають в процесі теплових подовжень, що відбуваються з трубами трубної решітки. Особливо важливо розрахувати напруги в тих місцях, де труби з'єднуються з поверхнею решітки.

За розрахованим заздалегідь значенням напруг при проектуванні кожного конкретного теплообмінника можна відразу визначити, підходить для конкретних цілей пристрій з жорстким типом конструкції чи ні. Якщо така конструкція непридатна, є варіанти теплообмінників кожухотрубчатого типу з нежестким видом конструкції.

У випадках застосування в теплообмінних пристроях труб U-подібної або W-подібної форми, обидва кінці таких труб кріпляться однією (в основному - верхній) трубній решітці. Кожна з таких труб в пучку має можливість вільно подовжуватися, незалежно від теплових подовжень інших труб решітки або інших елементів конструкції пристрою. Варто сказати, що навіть при наявності істотних теплових подовжень напружень в місцях з'єднання труби з поверхнею трубної решітки, а також в місцях з'єднання самих ґрат з кожухом - не виникає.

Теплообмінники такого типу застосовуються у випадках, якщо значення тиску оброблюваних теплоносіїв досить високо. Однак, теплообмінні пристрої з вигнутими трубами визнати беззастережно кращими не можна, оскільки при їх виготовленні виникають труднощі зі створенням різних радіусів вигину, а також в процесі їх експлуатації такі труби складно замінювати і дуже незручно чистити.

У кожухотрубних апаратах, в яких використовуються подвійні труби, кожен елемент конструкції являє собою дві труби: зовнішню, в якій нижній кінець є закритим; і внутрішню (з відкритим кінцем). На внутрішній трубі (як правило - меншого діаметру) верхній кінець закріплюється або розвальцювальні способом, або за допомогою зварювання, на поверхні верхньої трубної решітки. Трубу більшого діаметра закріплюється на поверхні нижніх грат. Такий монтаж дозволяє будь-якому двотрубному елементу конструкції пристрою вільно подовжуватися, про це теплові напруги - не виникають.

Нагрівається технологічне середовище проходить по внутрішній трубі, а після цього за допомогою кільцевого каналу, що з'єднує внутрішню і зовнішню трубу, переходить далі. Від гріючого середовища до нагрівається тепловий потік передається через стінку труби, яка є в конструкції зовнішньої. Крім цього, в процесі теплопереносу також бере участь і поверхню труби внутрішньої, оскільки значення температури нагрівається середовища, що проходить через кільцевий канал, більше значення температури цієї ж середовища, яка знаходиться в трубі, що є внутрішньою.

Теплообмінники на нафтопереробних підприємствах

На НПЗ в складі будь-якої технологічної лінії є теплообмінник. Нафтопереробка є сферою, де без таких пристроїв - просто не обійтися.

Кількість теплообмінників на підприємствах, що виробляють первинну нафтопереробку, в основному залежить від:

• обсягу продукції, що випускається;
• кількості застосовуваних переробних технологій.

Чим більше підприємство випускає продукції, тим більше на ньому технологічних ліній, а чим більше таких ліній - тим більше потрібно теплообмінних пристроїв.

Якщо розглядати конкретні цифри, то розкид кількості цих апаратів на підприємствах нафтопереробки дуже великий - від двох до 1 тисячі 250-ти. В середньому, один переробне підприємство має в складі свого обладнання 406 теплообмінних пристроїв.

Технологічними середовищами, з якими працюють на НПЗ такі апарати, є:

• бензини;
• дизельні палива;
• гас;
• сира нафта;
• нафтові масла;
• мазути;
• гудрони;
• бітуми;
• пар;
• етилен;
• пропілен;
• фенол-ацетон;
• парафін.

Найчастіше такими середовищами є бензини, дизпаливо, гас, масла, мазути і нафту-сирець. Тиск в теплообмінниках, що застосовуються на НПЗ, варіюється від трьох до сорока атмосфер. Найбільш поширені агрегати з тисками від 10-ти до 25-ти атм.

Діаметри патрубків теплообмінних пристроїв на НПЗ коливаються від 350-ти до 1 000 - 1 200 міліметрів. Набагато рідше зустрічаються діаметри 1 400, 1500 і 2 000 міліметрів. Найпоширеніші кожухотрубні теплообмінники - з патрубками 325 міліметрів. Температури робочих середовищ на НПЗ варіюються від 50-ти до 450-ти градусів Цельсія.

Теплообмінник для опалення невеликої майстерні. 2 частина.