Теплообменник с плавающей головкой: устройство и принцип работы

Теплообменник с плавающей головкой – один из разновидностей кожухотрубчатых аппаратов, призванный остужать или нагревать рабочую среду. Теплообменные процессы осуществляются, как правило, при участии воды и пара (либо другого газа). Особенностью конструкции теплообменника с плавающей головкой выступает способность работать даже с сильно загрязненными жидкостями. За счет этого упрощается его использование и обслуживание, расширяется сфера применения в целом. В статье рассмотрим, из каких основных элементов состоит аппарат, где устанавливается и как функционирует.

Назначение теплообменников с плавающей головкой

То, для чего нужна плавающая головка в теплообменниках, определяет их широкое применение. Аппараты используются для проведения технологических процессов в условиях поддержания конкретной температуры. Тепловую энергию, получаемую в результате теплообмена, утилизируют с пользой. Сферы эксплуатации теплообменников этого типа:

• химические производства;

• нефтегазовые, нефтеперерабатывающие заводы;

• газовая промышленность;

• жилищно-коммунальное хозяйство (для установки в тепловых пунктах, откуда горячая вода поступает конечным потребителям);

• пищевая отрасль;

• металлургия;

• заводы по производству пива;

• комплексы ректификации углеводородов, прочей органики и др.

Высокая востребованность агрегатов с плавающей головкой объясняется их преимуществами, среди которых:

• Надежность. Теплообменники выдерживают перепады давления и температуры, сильную вибрацию, гидроудары.

• Универсальность в плане рабочей среды. Аппараты не теряют в функциональности при работе с маслами, морской и речной водой, химически активными и нефтяными продуктами, в том числе с агрессивными жидкостями.

• Простота обслуживания. Трубный пучок не нуждается в специальном уходе, очистка осуществляется быстро химическим либо механическим способом и требуется нечасто.

• Длительная эксплуатация. Срок службы теплообменников составляет от 20-25 лет.

Устройство теплообменников с плавающей головкой

Конструкция теплообменника с плавающей головкой почти такая же, как у традиционного аппарата. Основные элементы – это кожух (корпус), трубный пучок, патрубки, трубные доски. В чем заключается разница? У обычного агрегата обе доски жестко зафиксированы, а устройство теплообменника с плавающей головкой предполагает, что вторая доска не закреплена, а висит на трубном пучке, опираясь на кожух скользящим методом. К трубной доске надежно крепят плавучую камеру. 

Для чего нужна плавающая головка в теплообменнике? При нагревании рабочей жидкости тепло передается и трубам, вследствие чего они разогреваются и удлиняются. Свободно двигающийся элемент как раз позволяет это делать. Сами трубы бывают гладкими или с диафрагмой. Подвижность доски по оси корпуса сводит риск его повреждения или деформации труб из-за высокой температуры почти к нулю. 

Как правило, устройство теплообменника с плавающей головкой предполагает одноходовую схему. Однако под заказ можно произвести и многоходовый аппарат, в таком случае в него добавляются перегородки. Для повышения безопасности при работе плавающие головки иногда делают разрезными. Это особенно актуально для многоходовой техники с сечением от 100 см, а также при большой разнице температуры рабочей среды на вводе и выводе.

Плавающая головка бывает в двух исполнениях – с возможностью извлечения пучка труб, не демонтируя саму головку, и без таковой. Первый вариант менее распространен, так как в нем присутствуют байпасные потоки, снижающие тепловую эффективность конструкции. Второй тип применяется на большинстве предприятий. 

Принцип работы теплообменника с плавающей головкой

Как функционирует устройство? Принцип работы теплообменника с плавающей головкой почти такой же, как у других аналогичных аппаратов. В трубы поступает вода или другая жидкость (носитель тепла), циркулирует там, нагревая газ, пар или воду, находящиеся в межтрубном пространстве. Бывает и наоборот: среда, которая закачивается в корпус, выступает носителем тепла и нагревает воду, залитую в трубы.

Расположение аппарата может быть вертикальным либо горизонтальным (что чаще), принцип работы теплообменника с плавающей головкойот этого не меняется. На крупных предприятиях агрегаты одной ориентации и одного размера иногда собирают в комплексы, получая сдвоенные установки. Такое решение может сэкономить место для монтажа, количество обвязки, а также упрощает доступ к механизмам для профилактического обслуживания и ремонта.

Аппараты с плавающей головкой допустимо эксплуатировать в тропическом и умеренном климате, они маркируются соответствующими буквами (Т и У). Граничная сейсмическая активность в регионе – 7 баллов по 12-балльной шкале.