НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Пластинчато-ребристые теплообменники

Область применения

Пластинчато-ребристые теплообменники (теплообменные аппараты с вторичными поверхностями) широко распространены в химической промышленности, выполняя функции конденсаторов, теплообменников, испарителей для чистых газовых и жидких сред, в том числе с высокой вязкостью.

Подобные аппараты применяют преимущественно в крупнотоннажных установках разделения методом глубокого охлаждения углеводородных газов, воздуха, в установках по сжижению и разделению водорода.

Широкое применение пластинчато-ребристые аппараты получили за счёт своих небольших размеров при телпообменной поверхности, достигающей 2000 м² на 1 м³ объема теплообменного аппарата, что многократно превышает данный показатель любого другого вида теплообменников. В пластинчато-ребристых теплообменнных аппаратах возможно параллельно в едином блоке осуществлять теплообмен между 4 и более потоками, что возможно благодаря соответствующей конструкцией коллекторов. Наиболее обоснованно применять пластинчато-ребристые теплообменники как реверсивные аппараты, когда требуется частая регулировка температурных напоров организацией рециркла одного из теплоносителей, что пользуется спросом в установках глубокого холода.

Конструкция аппарата

В одном теплообменном аппарате расстояние между пластинами и тип оребрения могут различаться, что даёт возможность регулировки сопротивления при прохождении теплоносителей через теплообменник исходя из расхода потока и его давления.

Масса и теплоемкость пластинчато-ребристых теплообменных аппаратов существенно меньше, чем у других типов теплообменников с аналогичной теплообменной поверхностью, потому что основная часть поверхности изготавливается из тонких листов металла. Малая теплоемкость аппарата играет важную роль при переменном переключении и потребности в сублимации примесей, которые образуются на поверхности теплообмена. По данным производителей, использование в установках глубокого холода аппаратов пластинчато-ребристого типа взамен регенераторов с насадкой уменьшает габариты оборудования в 5 раз, а вес в 15 раз.

Затраты на изготовление единицы теплопередающей поверхности пластинчато-ребристых теплообменных аппаратов при их серийном производстве значительно ниже относительно стоимости теплообменников другой конструкции.

Применяются различные типы пластинчатых теплообменных аппаратов с вторичными поверхностями.

На рисунке показана конструкция пластинчато-ребристого теплообменника: между двумя гладкими листами металла находится гофрированный лист, пространство с обеих сторон герметизируется боковыми уплотнениями. Поставленные друг на друга, такие элементы формируют пакет теплообменника. После сборки требуемого количества элементов в пакет посредством специальных приспособлений выполняется припайка гофров к гладкому листу в местах соприкосновения. Так образуется оребренная поверхность теплообмена, в которой теплоноситель делится на множество потоков.

Схемы относительного движения потоков в пакете могут быть следующими:

прямоток	противоток	перекрестный ток

При разработке конструкции пластинчато-ребристых теплообменных аппаратов требуется организовать равномерное распределение сред внутри блока и между блоками. Чтобы этого добиться примененяются многоходовые коллекторов, т.е. создаются параллельные каналы за счёт установки перегородок в коллекторе.

Материалы пластинчато-ребристых теплообменников

Конструкционные материаы в основном применяемые для изготовления пластинчато-ребристых теплообменников - алюминий, углеродистая и нержавеющая стали, в обоснованных случаях может применяться титан, медные сплавы и другие металлы.

Выбор материального исполнения зависит от расчетных предельных значений давления и температуры, а также требуемой стойкостью к воздействию агрессивных сред, в частности:

• алюминий обоснован и позволяет добиться наименьшей себестоимости, при:
  • отсутствии в обращении коррозионных сред;
  • при температурах от криогенных до +250 °С;
• углеродистая сталь, является следующей по стоимости после алюминия, и применяется при:
  • умеренной коррозионной активности теплоносителей(-ля);
  • при температурах от +250 до +480°С;
• нержавеющая сталь характеризуется высокой стоимостью, но является единственным применимым материалом при:
  • коррозионной агрессивности телпоносителей(-ля);
  • при температурах от +250 до +650°С;
• медь оптимальна для паяных конструкций и характеризуется идеальными тепловыми свойства, но обоснована в коррозионной среде, где алюминий неприменим;
• для температур свыше 650 °С пластинчато-ребристые теплообменники производятся особыми методами литья из керамики или углеродистых материалов.