Теплообменные аппараты

Составной частью проекта любой технологической установки НПЗ и НХЗ является расчет и выбор теплообменной аппаратуры. На НПЗ широко применяются теплообменные аппараты поверхностного типа, которые по способу компоновки в них теплообменной поверх­ности подразделяются на следующие виды: 1) типа "труба в трубе"; 2) кожухотрубчатые; 3) пластинчатые; 4) воздушного охлаждения.

Методика расчёта теплообменных аппаратов подробно освеще­на в литературе. При расчете осуществляют следующие операции.

1. Определяют тепловую нагрузку Q:

2. Вычисляют среднюю разность температур t.

3. Находят коэффициент теплопередачи через стенку К, кДж/(м² ч °С):

4. Определяют площадь поверхности теплообмена F (м²):

F= Q/(K t).

5. Находят необходимое число параллельно или последователь­но работающих стандартных теплообменных аппаратов.

В пластинчатых теплообменных аппаратах площадь поверхно­сти теплообмена образуется набором тонких штампованных тепло-передающих пластин с гофрированной поверхностью. Для расчета пластинчатых теплообменников используются специальные рос­сийские и западные методики.

Аппараты воздушного охлаждения (АВО) применяются в каче­стве конденсаторов и холодильников. Разработаны и серийно вы­пускаются АВО различных типов: горизонтальные, зигзагообраз­ные, малопоточные, для вязких сред и другие. Применение АВО позволяет значительно сократить расход охлаждающей воды, отка­заться от затрат труда, связанных с очисткой холодильников от со­лей жесткости и с эксплуатацией! систем оборотного водоснабже­ния. Расчет и выбор АВО осуществляется в соответствии со специ­альными методиками.

Применение средств вычислительной техники значительно облег­чает процедуру расчета и выбора теплообменной аппаратуры. В проект­ных институтах применяются программы теплового и гидравличе­ского расчета на ЭВМ конденсаторов парогазовой смеси, термоси­фонных кипятильников, теплообменников, в которых осуществляется нагрев или охлаждение продуктов. Исходными данными для расчета служат тепловая нагрузка, температурный режим, теплофизические свойства сред, термические сопротивления загрязнений. Результаты расчета — коэффициент теплопередачи, расчетная и рекомендуемая площади поверхности теплообмена, геометрическая характеристика аппаратов и их гидравлическое сопротивление.

Существуют также программы расчета на ЭВМ аппаратов воз­душного охлаждения при их применении в качестве холодильников и конденсаторов. Результатом расчета являются характеристика и число аппаратов, угол установки лопастей и мощность двигателя вентиляторов, коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи, рас­четное гидравлическое сопротивление.

Широкое применение в российских проектных институтах по­лучила программа Hextran®, дающая надежное и точное представ­ление о процессах, происходящих в системах теплообмена. Hextran® помогает решать проблемы, связанные с теплоперено.сом при проектировании новых и мониторинге существующих сис­тем, позволяет моделировать наиболее сложные, интегрирован­ные схемы, проверять и анализировать работу сетей теплообмен­ников в целом или любого теплообменника в отдельности. С помощью этой программы в режиме оптимизации распределе­ния потоков Hextran® рассчитывает, какие соотношения пото­ков соответствуют минимальным энергозатратам в схемах с деле­нием потоков.

Применяемая в программе система Пинч-анализа позволяет проектировать сети теплообменников с максимальной эффектив­ностью. Режим Targeting показывает, насколько работа проектиру­емой сети близка к максимальной теоретически возможной рекупе­рации тепла, а режим Synthesis позволяет создать оптимальную кон­фигурацию сети на основе заданных критериев.

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты изготавливаются российскими заводами — Тамбовским заводом "Комсомолец", ПО "Стронг" (г. Санкт-Петербург); предприятиями, расположен­ными в Украине — ОАО "Павлоградхиммаш", Снежнянским заво­дом химического машиностроения, Черновицким машинострои­тельным заводом. Пластинчатые теплообменники изготавливаются и поставляются российскими предприятиями — ЗАО "РИДАН" и ОАО "Машимпекс", украинским ОАО "Павлоградхиммаш", бело­русским НПО "Вогез". На российских предприятиях также приме­няются пластинчатые теплообменники, изготовленные компания­ми "Альфа-Лаваль" (Швеция), "Альборн" (Германия), СВЕП (Шве­ция). Аппараты воздушного охлаждения выпускаются российскими заводами ОАО "Борхиммаш", Бугульминским механическим заво­дом, ОАО "Уралхиммаш" и Коростеньским заводом химического машиностроения в Украине.