Являются объектами, у которых суммарная занимаемая площадь теплообменного оборудования превышает аналогичный показатель любых других установок. Считается, что тенденция увеличения мощности единичного блока сжижения будет сдерживаться сложностью изготовления требуемого низкотемпературного теплообменника. Так, крупнейшие в мире теплообменники спроектированы и изготовлены фирмой Air Products .
Представление об основных характеристиках можно получить из нижеследующей таблицы, в которой представлены расчетные данные для базового завода СПГ производительностью 5 млрд.м 3 в год.
| Некоторые расчетные данные для теплообменников в различных циклах сжижения | |||
| Характеристики | Оптимизированный классический каскадный цикл | Однопоточный каскадный цикл (ОКЦ) | Однопоточный каскадный цикл с предварительным пропановым охлаждением |
| Площадь поверхности криогенного теплообменного оборудования, тыс.м 2 | 160 | 320 | 180 |
| в том числе ребристо-трубчатых теплообменников | 65 | 35 | 55 |
| Суммарная масса теплообменников, изготовленных из стали и алюминия, тыс.т | 15 | 14,5 | 14,8 |
Наименьшую массу при максимальной площади поверхности имеет теплообменное оборудование с однопоточным каскадным циклом. Это парадоксальное положение объясняется тем, что количество единиц теплообменного оборудования в этом случае минимально, а их размеры максимальны, что приводит к относительному уменьшению массы кожухов теплообменных аппаратов и соединительных трубопроводов и, как следствие, снижению общей массы.
Проектирование любых низкотемпературных теплообменников связано с противоречивыми требованиями. С одной стороны, необходимо обеспечить минимум разности температур потоков на теплом конце теплообменника и минимум потерь давления в теплообменнике, так как эти величины в значительной степени определяют энергетические затраты. С другой стороны, требуется создать конструкцию с минимальной массой. Однако как уменьшение разности температур, так и снижение потерь давления (снижение скоростей потоков и, как следствие, уменьшение коэффициентов теплоотдачи) приводят к росту площади теплообменной поверхности и массы аппаратов.
Требование минимизации массы имеет особое значение для крупных установок. Поэтому в блоках заводов СПГ нашли применение наиболее эффективные теплообменники: витые и пластинчатые (или пластинчато-ребристые ).
ВИТЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ
Широкое распространение витых теплообменников в криогенной технике, обусловленное их относительной компактностью и эффективностью (коэффициенты теплоотдачи в витых теплообменниках в среднем в 1,5-2 раза выше, чем в кожухотрубных) послужило предпосылкой для их применения на заводах СПГ. В частности, они использованы на заводах СПГ Skikda-1,2,3 в Брунее и Ливии, использующих однопоточный каскадный цикл (ОКЦ) и ОКЦ с предварительным пропановым охлаждением.
1 – прокладка,
2 – сердечник,
3 – трубная доска.
Принципиальных отличий от общеизвестных конструкций эти теплообменники не имеют. Как и все подобные теплообменники, они изготовляются путем намотки труб на сердечник. Между слоями труб и между отдельными трубами с помощью прокладок оставляются небольшие зазоры. Трубы и прокладки между слоями выполняются из алюминия, трубные доски и корпуса – из алюминия или нержавеющей стали.
Однако изготовить витые теплообменники для крупных заводов СПГ может незначительное количество фирм как из-за размеров этого вида оборудования, так и из-за особенностей распределения потоков хладагента в межтрубном пространстве.
Эффективность витых теплообменников может быть существенно увеличена путем покрытия труб пористым слоем, который наносится газопламенной металлизацией . Применение теплообменников с пористой поверхностью в установках СПГ производительностью 625 тыс.м 3 газа/ч позволяет снизить общую площадь поверхности теплообмена в 3,8 раза (со 149 до 39 тыс.м 2), а площадь поверхности испарителей-конденсаторов ОКЦ в 5,4 раза (со 135 до 25 тыс.м 2).Пористые поверхности интенсифицируют процесс парообразования при кипении хладагента. При этом толщина металлизированного слоя составляет 0,25-0,5 мм при пористости 50-65% по объему. Металлизированный слой может наноситься на трубы из любых материалов. Ухудшение свойств слоя в течение нескольких лет эксплуатации не наблюдается. В выборе напыляемого материала мнения исследователей расходятся. Так, фирмы США Linde Division of Union Carbide Corporation и Wolverine Tube division of Universal Oil Products из числа испытанных материалов: алюминия, меди, чугуна, нержавеющей стали – выбрали медь. При этом отмечено увеличение скорости парообразования в 6 раз. Имеются указания на целесообразность применения алюминия.
Процесс металлизации достаточно прост, может быть реализован даже в полукустарных условиях и широко применяется для нанесения защитных антикоррозионных и антифрикционных покрытий на различные конструкции и их элементы. Поэтому можно предположить, что в ближайшие годы он получит распространение при изготовлении витых теплообменников-испарителей и конденсаторов установок СПГ.
ПЛАСТИНЧАТЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ
Появление алюминиевых пластинчато-ребристых теплообменников относится к 50-м годам. В настоящее время их преимущества считаются неоспоримыми, несмотря на то, что внедрение их происходило с трудом из-за скептического (и как теперь стало ясно, неоправданного) отношения многих специалистов.
Широкое применение пластинчатых теплообменников началось после отработки технологии изготовления низкотемпературных аппаратов, в том числе витых теплообменников, из . Стимулом к использованию алюминия как конструкционного материала были значительные стоимость и масса конструкций из нержавеющей стали и сплавов на основе меди. Поэтому первоначально из алюминия были изготовлены крупнотоннажные конструкции (ректификационные колонны, змеевиковые теплообменники, многотрубчатые конденсаторы), и только после этого алюминий стал преобладающим материалом при выпуске установок средней и малой производительности. Помимо некоторого снижения стоимости алюминиевые конструкции, и, главным образом пластинчатые теплообменники, позволяют резко снизить объем, массу, а следовательно, и общую теплоемкость аппаратуры.
Снижение общей теплоемкости в свою очередь позволяет значительно сократить время и отогрева установок, что имеет особое значение для установок большой производительности, так как дает возможность более быстро проводить ремонтно-восстановительные операции при неполадках в криогенном оборудовании.
Конструкция пластинчатого теплообменника такова: между двумя алюминиевыми листами, плакированными малокремнистым силумином, укладывается гофрированный тонкостенный, также плакированный лист, образующий ребра. Полученный пакет представляет собой отдельный элемент теплообменника. Несколько пакетов накладываются один на другой, сжимаются и направляются в соляную ванну для пайки. Вследствие того, что плакирующее покрытие имеет более низкую температуру плавления (на 50-80°), в ванне происходит прочное соединение каждого ребра с соответствующим ограничивающим листом. После охлаждения и сушки к теплообменнику привариваются распределительные коллекторы. Направление каналов в различных пакетах может быть как параллельным, так и поперечным, поэтому один теплообменник может быть предназначен для теплообмена двух-шести потоков.
Схема пластинчатого теплообменника, А и В — плоскости сечения
Один м 3 пластинчатого теплообменника соответствует 1000-1500 м 2 теплообменной поверхности при плотности 240-1300 кг/м 3 (нижняя граница площади соответствует давлению 25 бар и более), причем удельная стоимость его на единицу теплообменной поверхности может быть в три раза меньше, чем для спирального теплообменника.
Более низкая удельная стоимость позволяет принимать в установках, выполненных на базе пластинчатых теплообменников, недорекуперацию в пределах 1,5-3° по всей теплообменной поверхности. При этом снижается энергоемкость холодильного цикла и сокращаются потери от внешнего теплопритока (ввиду уменьшения объема). Представление о преимуществах пластинчатых теплообменников дает нижеследующая таблица, в которой проведено сопоставление в процентах некоторых характеристик витых и пластинчатых теплообменников крупной воздухоразделительной установки производительностью 10 тыс.м 3 /ч кислорода.
| Сопоставление характеристик пластинчатых и витых теплообменников | |||
| Наименование оборудования | Характеристики теплообменников, % (пластинчатые/витые) | ||
| Потери напора потока | Объем | Масса | |
| Холодильники компрессоров | 90 | 73,5 | 23,3 |
| Регенераторы | 158,2 | 9,8 | 11,8 |
| Переохладитель | |||
| жидкого азота | 79,5 | 12,7 | 31,6 |
| жидкого воздуха | 166,5 | 20,5 | 65,0 |
| Конденсатор-испаритель | 82,7 | 11,6 | 26,7 |
| Всего оборудования по блоку разделения | – | 63,5 | – |
Применительно к крупным установкам пластинчатые теплообменники обладают еще одним преимуществом: они позволяют резко сократить номенклатуру используемого теплообменного оборудования путем объединения однотипных теплообменников в группы с общими коллекторами. При этом упрощается монтаж и достигается более рациональное использование объема низкотемпературного блока. Ниже на рисунке показан блок из десяти теплообменников для завода СПГ Skikda
-4 (цикл фирмы Pritchard
).
Пластинчатый теплообменник блока сжижения установки Skikda-4
1 – жидкий хладагент, направляемый в дроссельный вентиль; 2 – жидкий хладагент, выходящий из сепаратора; 3 – пары хладагента, выходящие из сепаратора; 4 – СПГ; 5,6 – обрабатываемый газ; 7 – подаваемый жидкий хладагент; 8 – подаваемые пары хладагента; 9 – природный газ, поступающий на сжижение; 10 – пары хладагента, подаваемые к компрессору.
Особенно перспективно применение пластинчатых теплоооменников в установках с регенераторами, например, для осушки и вымораживания С0 2 , где они позволяют снизить в несколько раз среднюю разность температур потоков, улучшить условия самоочищения, на 10% повысить выход чистых продуктов и в 2-3 раза поднять производительность цикла переключения.
Помимо уменьшения массы конструкций, применению алюминия благоприятствуют его хорошая стойкость к коррозии и истиранию и, что особенно важно для теплообменных устройств, высокая теплопроводность и повышенная прочность при низких температурах. Так, предел прочности алюминиевого сплава 5083 (стандарт США) 2800 кгс/см 2 при обычных условиях с понижением температуры до 78°К увеличивается на 40%. Интересно отметить, что для судовых низкотемпературных конструкций из алюминия управление береговой охраны США разрешило принимать с соответствующими ограничениями повышенные допустимые напряжения при низких температурах.
Воздушные конденсаторы
Конденсатор входит в число важнейших частей парокомпрессионной холодильной установки, без которых невозможно осуществление холодильного цикла. Конденсатор представляет собой теплообменный аппарат, который отводит теплоту от холодильного агента в тепловоспринимающую среду, как правило, это воздух или вода. Во многих схемах холодильный агент в конденсаторе не только изменяет своё агрегатное состояние, но и переохлаждается в виде жидкости.
Градирни вентиляторные
Градирня - эффективное устройство незначительного охлаждения тёплой воды. Конструкции градирен очень разнообразны – какие-то из них по виду и принципу действия можно отнести к обычным теплообменным аппаратам (например, сухие охладители), а какие-то сделаны из железобетона и обеспечивают расход до 60 м3/с. В градирнях, рассчитанных на большую мощность, используют непосредственный контакт атмосферного воздуха с водой.
Драйкулеры
В условиях современной промышленности для поддержания многих
технологических процессов, в том числе холодильных, есть необходимость в
использовании оборотной воды. Охлаждение оборотной воды эффективно с
помощью такого теплообменного оборудования как градирни, сухие или вентиляторные. В случаях,
когда нужна небольшая производительность, используют сухие градирни, или драйкулеры.
Теплообменники
Теплообменное оборудование, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Применяется в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве.
Теплообменные оборудование – теплообменные аппараты
Теплообменный аппарат – устройство для переноса тепловой энергии от оборудования к промежуточному теплоносителю, или наоборот. Теплообменное оборудование широко используется как в отопительных, так и в охлаждающих системах. Существует несколько различных видов теплообменного оборудования, по сути выполняющих одну и ту же задачу – передачу тепловой энергии. Но каждый вид теплообменного оборудования имеет свою специфику и применяется там где наиболее эффективен.В условиях современного рынка лидером по производству качественного теплообменного оборудования является Европа. Именно оттуда к нам пришло, пожалуй, самое большое количество известных брендов. С каждым годом заводы ЕС продолжают совершенствовать свои технологии и делают теплообменное оборудование всё более качественным, упрощая при этом технологию, что положительно влияет на ценовые предложения. Именно поэтому необходимо точно подобрать теплообменный аппарат для решения именно ваших задач и изготовленное надёжным производителем. Опираясь на многолетний опыт, наша компания предоставит вам эту возможность.
Теплообменник – это специальное оборудование, предназначенное для обмена энергией между жидкостями без их смешения. Приспособление применяется в различных сферах человеческой жизни, в том числе:
отопление зданий;
работа промышленного технического оборудования и аппаратуры;
обогрев бассейна;
работа саун.
Современные механизмы эффективнее справляются с большими нагрузками, не вызывая аварийных ситуаций и поломок. Важным правило является для промышленных предприятий и коммунальных хозяйств, работа которых требует больших затрат тепловой энергии.
Пластинчатые аппараты имеют следующие преимущества:
выгодная цена;
компактность;
минимальное содержания металла.
Специалисты советуют купить теплообменник нового поколения при реконструкции зданий и сооружений, ведь его установка и эксплуатация поможет предприятию сэкономить время и денежные средства. Инженерные системы любых типов позволяют устанавливать новые модели оборудования без ущерба для продуктивности производственного процесса. Грамотный подход к выбору устройств поможет контролировать все этапы производственного процесса.
Сегодня самыми востребованными аппаратами на рынке являются разборные и паяные типы. Их используют в следующих целях:
формирование местной отопления;
налаживание подачи воды;
регулирование системы кондиционирования;
нагрев воды в бассейне.
Принцип работы техники
Каждый вид теплообменного оборудования имеет преимущества и недостатки. Несмотря на это, три типа имеют схожий принцип работы.
Основу механизма пластиночного агрегата образуют попарно сформированные пластины, которые имеют непосредственную связь с каналами для жидкостей. Резервуары для воды не имеют соединения между собой, что позволяет исключить необходимость смешения жидкостей.
В кожухотрубных приборах процесс обмена тепловой энергией осуществляется внутри кожуха через специальные соединения труб. Специалисты рекомендуют уточнить все детали эксплуатации и установки перед тем, как приобретать агрегат.
Цена теплообменника зависит от ряда характеристик:
мощность;
продуктивность;
качество материалов;
страна производителя;
наличие сертификатов качества и соответствия;
сложность строения.
Пластинчатое оборудование разборное
Соединение пластин аппарата осуществляется в печи вакуумной. Тонкий процесс соединения элементов конструкции обеспечивает высокую герметичность труб и эффективность использования техники. Эксплуатировать высокотехнологичное оборудование можно до десяти лет.
Преимущества:
срок эксплуатации;
прочность материалов;
исключение поломок.
Кожухотрубные теплообменники
Трубы внутри механизма - спиральные или прямые. Увеличение тепловой подачи осуществляется за счет размещения перегородок внутри конструкции.
Преимущества:
нержавеющие материалы;
доступное обслуживание;
устойчивость к коррозии.
Разборные аппараты
Каждая из пластин оснащается резиной, обладающей свойствами термостойкости. Выбор материалов для уплотнения основывается на агрегатном состоянии веществ, которые проходят через каналы.
Преимущества:
- доступное обслуживание;
- механическая очистка;
- срок эксплуатации.
Теплообменные аппараты – агрегаты, с помощью которых выполняется теплообмен между двумя рабочими средами с разными температурами. Промышленное теплообменное оборудование делится на два типа: поверхностного и контактного действия.
Агрегаты поверхностного типа делятся на теплообменники рекуперативные и регенеративные. В первом случае рабочие среды сохраняют направление потока, обмениваясь теплом сквозь стенки труб, причем температура стенок также остается неизменной. Во втором случае обмен теплом происходит посредством элемента, называемого насадкой – через нее попеременно проходят оба теплоносителя, сначала один отдает насадке свое тепло, а затем уже насадка сама отдает ранее полученное тепло второму теплоносителю. Контактные (смесительные) теплообменники подразумевают непосредственный контакт двух рабочих сред для обмена теплом между ними.
В холодильном оборудовании под теплообменником чаще всего подразумевается холодильной установки, где в качестве двух рабочих сред выступают воздух и какой-либо хладагент (вода, диоксид углерода, аммиак, прочие смеси). Хладагент передает тепло окружающей среде посредством перехода фазового перехода в газообразную форму после получения тепловой энергии от воздуха.
Что такое теплообменное оборудование? Это центр всех процессов в большинстве сфер человеческой деятельности. Теплообменники способны передавать холод или тепло от одного края системы ко второму. Благодаря использованию этих элементов, можно добиться максимальной эффективности производства.
Сам механизм теплообменника представляет собой сложную систему. Монтаж необходимо производить при полном соблюдении всех правил и требований безопасности. Осуществлять подобные работы самостоятельно нельзя.
Существует множество видов теплообменников от производителей, однако самыми распространенными являются пластинчатые. Они состоят из двойной защиты, которая гарантирует сохранность продукции.
Теплообменники холодоснабжения – это устройство, которое обеспечивает циркуляцию тепла от горячей среды к холодной. Теплоносителем может выступать жидкость, пар или газ. Теплообменники могут не только нагревать определенный участок, но и охлаждать его. Процесс охлаждения используется в химической, нефтехимической и пищевой сферах.
ПрофХолодСистемс предлагает большой ассортимент экономичного, эффективного и надежного теплообменного оборудования в Москве, которое с легкостью может помочь в решении поставленных задач. Продукция, реализуемая компанией ПрофХолодСистемс, обладает всеми необходимыми сертификатами качества и большим сроком гарантии. Мы предлагаем свои услуги по доставке и монтажу. Среди самых распространенных вариантов, которые вы можете найти в наших каталогах, есть пластинчатые, сварные и полусварные теплообменники.
Преимущества работы с нами:
- Большой выбор прокладок и пластин, которые будут находиться внутри механизма.
- Все теплообменники, которые мы реализуем, удобно чистить и использовать.
- Благодаря скромным размерам, размещение возможно в любом помещении.
- Вы можете в любой момент изменить принцип работы теплообменника.
Производство теплообменников направлено на такие сферы:
- Пищевая промышленность, которая включает в себя производство молочных продуктов, напитков и т.д.
- Нефтеперерабатывающая сфера.
- Сфера энергопроизводства.
- Системы отопления, кондиционирования, вентиляции.
- Медицинская и фармацевтическая сфера.
Различают следующие виды теплообменников:
Нужна помощь в подборе теплообменного оборудования? Просто обратитесь к менеджеру, и он поможет подобрать эффективное решение, подходящее под ваши требования. Мы готовы предложить не только типовые изделия, которые всегда имеются в наличии, но и спроектировать и реализовать индивидуальный проект любой сложности.
Теплообменное оборудование - аппараты с помощью которых передаётся тепло между средами в промышленном производстве.
Наша организация осуществит поставку любого теплообменного оборудования. Специалисты помогут подобрать оптимальный вариант. Но перед непосредственным исполнением заказа следует осуществить расчёт теплообменного оборудования , необходимо указать следующие характеристики теплоносителей: род, расходы, температуры, допустимое гидравлическое сопротивление, рабочее давление, плотность, теплоёмкость, теплопроводность, кинематическую вязкость. От этих характеристик зависит какой тип теплообменного оборудования наиболее подходит для вашей цели.
Теплообменники делятся на поверхностные и смесительные. Поверхностные в свою очередь бывают следующих типов.
Кожухотрубный теплообменник , который ещё имеет название многоходовой. Чтобы повысить коэффицент теплоотдачи движение наружной среды постоянно изменяют, применяя перегородки. Идеально подходят для осуществления теплообменных операций между жидкостями, парами и газами. Чаще всего применяются в пищевой, химической, газовой, нефтяной промышленности и в теплоэнергетике.
Пластинчатый теплообменник . Промышленное теплообменное оборудование такого типа изготавливается из тонколистой стали. Чаще всего их применяют в системе вентиляции зданий, теплопунктах отопления, коммунальной энергетике.
Пластинчато-ребристый теплообменник. Одно из наиболее компактных устройств. Часто используются в отоплении и как аппараты воздушного охлаждения.
Кожухопластинчатый теплообменник - это сварной пакет пластин. Используется в холодильной, нефтяной, химической промышленности, в системах вентиляции и на теплообменных пунктах.
Витой теплообменник . При распространении тепла используется трубное и межтрубное пространство. Применяются для разделения газовых смесей.
Спиральный теплообменник . Нагревают и охлаждают жидкости. С помощью них очищают сточные воды, так же используются во многих видах промышленной индустрии, в том числе и в горнодобывающей.
