Силициев карбид Shell and Tube топлообменник

Устойчивите на корозия кожухотръбни топлообменници от силициев карбид са предназначени за охлаждане, кондензация, отопление и изпаряване на силно корозивни химикали. Конструирани с директно синтеровани тръби от силициев карбид, запечатани в облицовани с PFA/FFKM колектори F4 или стоманени колектори, тези топлообменници се отличават с изключителна устойчивост на корозия.

TEMA класифицира топлообменниците според конфигурацията на предната им стационарна глава и корпуса. Те могат да работят с паралелен или насрещен поток.

Предимства

Топлообменникът "кожух и тръба" се състои от тръби от силициев карбид, затворени в кожух от неръждаема стомана или PFA, в който един флуид циркулира през тръбите, а другият тече над тях и през самия кожух, като топлината се предава чрез проводимост от единия флуид към другия. Подходящите приложения на такъв топлообменник включват процеси на охлаждане, кондензация и нагряване, както и абсорбция или изпаряване.

Силициевият карбид притежава изключителна устойчивост на корозия, като издържа добре на сярна киселина, азотна киселина, фосфорна киселина, смесени киселини, флуороводородна киселина и силни основи. В този смисъл той е отличен заместител на графита в силно корозивни среди. Освен това директно синтерованият силициев карбид (SSiC) може лесно да се заварява в сравнение с SiSiC, който съдържа свободен силициев диоксид, който може да бъде атакуван от химически разтвори и отмиван от топлообменника чрез химически атаки върху свободния силициев диоксид, присъстващ в инфилтрирания силициев карбид (SiSiC).

Корпусните и тръбните топлообменници са по-компактни от пластинчатите топлообменници и имат предимството, че лесно се отварят за проверка, без да се демонтират. Топлообменниците тип SR на GAB Neumann се отличават със система от прегради, поддържани от триъгълник, която позволява достъп за почистване от двата края - осигурявайки лесен достъп за поддръжка от двата края.

Приложения

Силициевият карбид има много приложения в промишлени среди и е икономична алтернатива на по-конвенционалните материали за пренос на топлина. С превъзходната си устойчивост на корозия и топлопроводимост силициевият карбид осигурява по-дълъг живот с намалени разходи за поддръжка и повишена енергийна ефективност.

Топлообменниците с тази конструкция се състоят от затворен сноп тръби, пълни с един флуид, който преминава през тях, докато друг преминава над тях, като пътищата им са разделени без пряк контакт между флуидите. Турбулентността, генерирана от преградите на потока в корпуса и вътрешните турбулатори в тръбите, спомага за подобряване на производителността чрез премахване на мъртвите точки в процесите.

Керамичните тръби се отличават с плътна структура, която е естествено устойчива на замърсяване, което увеличава времето между циклите на почистване и намалява времето за престой. Освен това отличната топлопроводимост на SiC и ниската CTE го правят отличен избор на материал за приложения, включващи бързи температурни колебания.

Топлообменниците Umax се отличават със санитарен дизайн, който улеснява почистването и ремонта, без да се нарушават другите тръби в сглобката или да се налага изваждане на части. Това намалява значително времето за престой и разходите, като същевременно оставя устойчива на замърсяване повърхност, която се мие под налягане или се почиства химически без повреда; допълнително се повишава надеждността с двойните О-пръстени, които се прилагат едновременно както на тръбните листове, така и на вторичната насрещна плоча.

Дизайн

Топлообменниците от силициев карбид пренасят топлина между горещи и студени флуиди с помощта на тръби, затворени в цилиндрична стоманена обвивка. Едно от ключовите изисквания към тези топлообменници е способността им да се справят с големи температурни колебания и високи нива на налягане; преградите помагат за управлението на потока, а вътрешните турбулизатори осигуряват равномерна турбуленция от страната на тръбата, за да се повиши ефективността на топлообмена, като същевременно се намалят проблемите със замърсяването.

Устойчивостта на корозия е неразделна част от конструкцията на кожухотръбните топлообменници от силициев карбид и тези устройства често се интегрират в химически или фармацевтични процеси, в които се използват силно корозивни вещества. За да се запази тяхната способност да работят с различни химикали, често се използва облицовка от F4 или PFA както за тръбите, така и за корпуса.

Стегнатите структури на керамичните тръби от SiC ги правят изначално устойчиви на замърсяване в сравнение с други материали, които обикновено се използват в приложенията за пренос на топлина, което значително увеличава времето за работа между престоите за поддръжка и води до по-голяма производителност. Освен това този вид керамика се отличава с висока топлопроводимост, ниски стойности на CTE и изключителна здравина, които я правят практически неподатлива на термични удари.

Инсталация

Проектирането на кожухотръбен топлообменник от силициев карбид се определя в голяма степен от условията на процеса, така че изборът на подходящ тип и размер на устройството зависи в голяма степен от фактори като дебит, температурен диапазон, проектни диапазони налягане/температура, съвместимост на материалите/проблеми със замърсяването, както и от множество други съображения. TEMA също така регулира проектирането на своите структури чрез специфични идентификации/класификации на различните типове кожухотръбни топлообменници.

Термичният апарат обикновено се състои от черупка с капак на канала, снабден с прегради. Вътрешността на този канал е облицована с тръбен лист, върху който са разположени тръби. Всеки тръбен лист има собствено държащо гнездо, оборудвано с кръгли коаксиални гнезда, предназначени за поставяне на крайните части на тръбите от силициев карбид.

Тръбите от силициев карбид се уплътняват с помощта на О-пръстени от перфлуороеластомер (PFKM), които се притискат едновременно към двете плочи на тръбите, създавайки двойно уплътнение за защита на топлообменника от агресивни химикали, както и от високи температури и налягания. Гамата от кожухотръбни и блокови топлообменници SR и SE на Corresic предлага достатъчно решения за силно корозивни или абразивни промишлени процеси, включително разреждане на концентрирана сярна киселина.