Виды теплообменников делят по контакту сред. В смесительных среды сходятся напрямую, в поверхностных тепло идёт через стенку. Дальше аппараты различают по конструкции: пластинчатые, кожухотрубные, «труба в трубе», регистры, воздушные. В таблице видно, какой тип берут под воду, пар, вязкий продукт и грязную среду.
Виды теплообменников по контакту сред
Смесительные аппараты передают тепло при прямом контакте. Пар входит в воду, вода встречается с воздухом, среды смешиваются и дальше идут вместе.
Так работают градирни, барботажные и сопловые подогреватели, барометрические конденсаторы. Аппарат простой, но смешанную среду потом не разделить.
Поверхностные аппараты разделяют среды стенкой: трубой или пластиной. В рекуперативных потоки идут одновременно, и тепло переходит через стенку всё время.
Это почти всё, что стоит в цеху: пластинчатые, кожухотрубные, «труба в трубе», регистры.
В регенеративных одна и та же поверхность сначала забирает тепло у горячей среды, потом отдаёт холодной. Потоки идут по очереди, их переключают. Так устроены регенеративные воздухоподогреватели котлов и регенераторы стекловаренных печей.
Ещё два признака встретятся в опросном листе: направление потоков и назначение. Потоки в аппарате идут в противотоке, прямотоке или с перекрёстным током. Противоток даёт большую среднюю разность температур при тех же температурах на входе и выходе, его и закладывают в расчёт.
По назначению аппарат называют подогревателем, холодильником, конденсатором или испарителем. На конструкцию это влияет меньше, чем среда.
Конструкции, с которыми работают на производстве
На производстве встречаются семь конструкций. Разница между ними видна по среде, по режиму и по тому, как аппарат чистят.
| Конструкция | Среда и параметры | Когда выбирать | Что важно при обслуживании |
|---|---|---|---|
| Пластинчатый разборный | Вода, растворы, молоко, сок, пиво. Среда чистая, без волокна и абразива. Пакет гофрированных пластин стянут плитами, герметичность держат резиновые прокладки. Пластины из AISI 304 или AISI 316. | Нужна большая поверхность в малом объёме, а пакет часто разбирают под мойку: ГВС, ИТП, пищевые линии. | Разбирают вручную, меняют прокладки, промывают пластины. Нужна площадка под отвод плиты, иначе пакет не открыть. |
| Пластинчатый паяный | Хладагент, гликоль, масло, вода в контуре охлаждения. Пакет спаян, прокладок нет. Давление и температуру держит выше разборного. | Компактные контуры: чиллеры, тепловые насосы, где разборка не нужна и место дорого. | Промывают только химией, без разборки. При плотном засоре или течи аппарат меняют. Медный припой не терпит аммиака. |
| Пластинчатый сварной | Агрессивные и горячие среды, пар, давление выше, чем у разборного. Каналы сварены, прокладок нет. | Одна сторона агрессивная или горячая, нужна нулевая утечка. У полусварного пластины спарены и сварены, второй контур на прокладках и разбирается. | Разобрать нельзя или можно частично. Смотрят перепад давления, промывают химией. |
| Кожухотрубный | Пар, вода, масло, химия, вязкие и загрязнённые среды. Трубный пучок в кожухе, перегородки, один или несколько ходов. Ст20, 09Г2С, 12Х18Н10Т. | Высокие давление и температура, грязная среда, пар, когда пластинчатый забивается или не держит режим. | Пучок вынимают и чистят трубы механически. Нужна площадка длиной с пучок. Проверяют трубную решётку и развальцовку. |
| «Труба в трубе», аппарат | Вязкие, пищевые, масляные, кристаллизующиеся среды. Небольшой расход, высокое давление в тонкой трубе. Две трубы, потоки в противотоке. | Вязкий продукт, малый расход, высокое давление, когда нужен ремонт по секциям. | Секции соединены калачами: меняют участок, а не весь аппарат. Промывают обе полости, смотрят герметичность межтрубного пространства. |
| Регистр, змеевик | Вода или пар. Обогрев ёмкостей, баков, мазута, гальванических ванн. Гладкие трубы с коллекторами или гнутая труба. | Греть или охлаждать прямо в ёмкости, когда компактный аппарат не поставить. Малые нагрузки, простой ремонт. | Обрастает продуктом снаружи, чистят механически. Швы опрессовывают, смотрят крепления внутри бака. |
| Воздушный | Воздух, дымовые газы, пар, вода, масло. Оребрённые трубки, вентилятор, корпус. | Нет воды для охлаждения или нужен нагрев воздуха: АВО на компрессорной, калорифер приточки. | Оребрение забивается пылью и пухом, чистят сжатым воздухом или водой. Смотрят вентилятор и подшипники. Водяной контур зимой сливают, иначе вода замёрзнет. |
Спиральные и пластинчато-кожуховые аппараты в таблицу не попали: их берут под пульпу, шлам и кристаллизующиеся среды.
Чем аппарат «труба в трубе» отличается от обогреваемого трубопровода
Название одно, задачи разные. Обогреваемый трубопровод везёт продукт по трассе и держит его температуру: наружная труба работает кожухом, в межтрубном пространстве идёт греющий теплоноситель.
Аппарат «труба в трубе» меняет температуру продукта. У него считают тепловую нагрузку и поверхность теплообмена, как у любого теплообменника.
| Что сравниваем | Аппарат | Обогреваемый трубопровод |
|---|---|---|
| Что считают | Тепловую нагрузку и площадь поверхности | Теплопотери трассы и расход греющего |
| Наружная труба | Корпус второго контура с патрубками | Кожух по всей длине, защита от утечки |
| Сборка | Секции и калачи, длина по расчёту | Узлы и километры трассы, компенсаторы, уклоны, дренажи |
| Результат | Продукт заданной температуры на выходе | Та же температура продукта в конце трассы |
| Испытания | Полости аппарата на прочность и плотность, паспорт изделия | Участки трассы и межтрубное пространство на герметичность, исполнительная документация |
Сходство в сборке: две трубы, внутреннюю центрируют распорками, швы варят и проверяют. Дальше пути расходятся.
Требования к устройству и эксплуатации технологических стальных трубопроводов на взрывопожароопасных и химически опасных производствах задаёт ГОСТ 32569-2013 (действует, проверено 28.10.2026). Про обогреваемую трассу у нас есть отдельный материал: обогреваемый трубопровод «труба в трубе».
Как выбирают тип
Выбирают так: сначала среда, потом режим, потом место. Конструкция выходит из ответов, а не наоборот.
- Среда и загрязнённость. Чистая вода и пищевая жидкость идут в пластинчатый аппарат. Волокно, взвесь, кристаллы и полимеры забивают узкий канал: берут кожухотрубный с гладкими трубами, «трубу в трубе» или пластинчатый с широким каналом.
- Давление и температура. Резиновое уплотнение ограничивает и то, и другое. Выше режим, значит сварной, паяный или кожухотрубный корпус.
- Частота разборки. Линия с ежедневной мойкой требует разборного пакета. Там, где аппарат не открывают годами, паяный или сварной дешевле в обслуживании.
- Потери напора. Канал пластинчатого узкий, сопротивление выше. Слабый насос и большой расход намекают на кожухотрубный или на пакет с широким каналом. Перепад сверяют с паспортом аппарата и напором насоса.
- Габариты и место. Пластинчатый занимает мало места, но требует зоны под отвод плиты. Кожухотрубному нужна площадка длиной с пучок, иначе чистка превращается в демонтаж.
- Материал. Воду, пар и отопление держат Ст20 и 09Г2С. Пищевые и агрессивные среды требуют нержавейки: 12Х18Н10Т, 08Х18Н10 или 10Х17Н13М2. Прокладки и припой проверяют на совместимость со средой отдельно.
Дальше тепловой расчёт: нагрузка, температуры, средняя разность, площадь и запас. Без расчёта тип выбран наугад.
Методику и запас под загрязнение разбираем отдельно, в статье расчёт теплообменника. Порядок подбора с опросным листом лежит в статье как выбрать теплообменник по параметрам.
Что мы делаем сами
Кожухотрубные аппараты, «трубу в трубе», регистры и змеевики варим на заводе в Шуе. Режем лазером, точность 0,1 мм.
Обечайки вальцуем, сборку ведём на позиционерах. Нержавейку варим аргоном с поддувом корня, технология аттестована по НАКС.
Каждый аппарат опрессовываем в цехе, отгружаем с паспортом и сертификатами на материалы.
Пластинчатые, разборные и паяные, поставляем и обвязываем: насосы, арматура, грязевики, компенсаторы, КИП.
Из сделанного: на МЭЗ «Белагротерминал» в Сморгони смонтировали 2,5 км трассы «труба в трубе», работы шли в 2017 году. Завод перерабатывает 2000 т в сутки. Всего у нас 22 объекта, среди них маслоэкстракционные заводы и пищевые производства.
Типы аппаратов, которые делаем и поставляем, собрали на странице теплообменники под заказ. Там же обвязка и монтаж на объекте.
Частые вопросы
Чем пластинчатый теплообменник отличается от кожухотрубного?
Пластинчатый собирают из гофрированных пластин в пакет, кожухотрубный из трубного пучка в кожухе. Пластинчатый компактнее и при той же площади отдаёт больше тепла. Кожухотрубный легче чистить от грязи и держит выше давление.
Можно ли разобрать и почистить паяный теплообменник?
Нет, паяный пакет неразборный. Его промывают химией без разборки. Если каналы забились плотно или пошла течь по припою, аппарат меняют.
Какой аппарат ставить на пар?
На пар ставят кожухотрубный или сварной пластинчатый: резиновые прокладки не держат температуру пара. Разборный с резиной годится под горячую воду.
Что делать с загрязнённой средой?
Брать аппарат, который чистят механически: кожухотрубный с гладкими трубами, «трубу в трубе» или пластинчатый с широким каналом. Узкий канал на волокне и взвеси забивается, и промыть его удаётся не всегда.
Чем рекуперативный теплообменник отличается от регенеративного?
В рекуперативном потоки идут одновременно и разделены стенкой. В регенеративном одна поверхность сначала принимает тепло, потом отдаёт его другой среде: потоки идут по очереди.
Что прислать, чтобы подобрали тип аппарата?
Среду с обеих сторон, расход, температуры на входе и выходе, давление, допустимый перепад и материал. По этим данным считают площадь, потом выбирают конструкцию.
Как работает пластинчатый теплообменник?
Тепло передаётся через стенку пластины: две соседние пластины образуют канал, по соседним каналам идут разные среды. Гофра закручивает поток, поэтому теплоотдача выше, чем у гладкой стенки. Пакет стянут плитами и шпильками, уплотнения по кромке разводят среды. Разборный пакет вскрывают и чистят, паяный и сварной разобрать нельзя.
Чем отличается разборный от паяного?
Разборный пакет стянут на раме шпильками: его вскрывают, чистят пластины по одной и меняют прокладки. Паяный пакет спаян в монолит, прокладок нет, разобрать нельзя, остаётся химическая промывка по контуру. Паяный компактнее и держит выше параметры, разборный ремонтопригоднее. Отсюда выбор: что важнее, обслуживание или габарит.
Как устроен кожухотрубный?
Внутри корпуса стоит трубный пучок: десятки и сотни труб 20×2 или 25×2 мм, закреплённых в двух трубных решётках. Одна среда идёт по трубам, вторая омывает пучок в межтрубном пространстве, тепло идёт через стенку. Поперечные перегородки гонят поток поперёк пучка и держат трубы от провисания. С торцов стоят камеры, перегородка в камере задаёт число ходов.
Читайте по теме
- Теплообменники под заказ и обвязка
- Как выбрать теплообменник по параметрам
- Кожухотрубный теплообменник: устройство и где нужен
- Расчёт теплообменника: нагрузка, разность температур, площадь
- Обвязка теплообменника: арматура, КИП, защита
- Труба в трубе: обогреваемый трубопровод и как его монтируют
Пришлите среду, расход и температуры: инженер посчитает и назовёт тип. Телефон +7 (4932) 34 35 05, почта zakaz@swpipe.ru.
Материал проверил: Дмитрий Солодов, начальник производства