Кожухотрубный теплообменник из карбида кремния

Коррозионностойкие кожухотрубные теплообменники из карбида кремния предназначены для охлаждения, конденсации, нагрева и испарения высокоагрессивных химических веществ. Изготовленные с использованием трубок из карбида кремния прямого спекания, запечатанных в коллекторах F4 с футеровкой из PFA/FFKM или стальных коллекторах, эти теплообменники отличаются превосходной коррозионной стойкостью.

TEMA классифицирует теплообменники по конфигурации передней части стационарной головки и корпуса. Они могут работать как с параллельным, так и с противоточным потоком.

Преимущества

Кожухотрубный теплообменник состоит из трубок из карбида кремния, заключенных в кожух из нержавеющей стали или PFA, в котором одна жидкость циркулирует по трубкам, а другая протекает по ним и через кожух, при этом тепло передается посредством теплопроводности от одной жидкости к другой. Подходящие области применения такого теплообменника включают процессы охлаждения, конденсации и нагрева, а также абсорбцию или испарение.

Карбид кремния обладает исключительной коррозионной стойкостью, хорошо противостоит серной, азотной, фосфорной, смешанным кислотам, фтористоводородной кислоте и сильным щелочам. Поэтому он является отличной заменой графиту в высокоагрессивных средах. Кроме того, непосредственно спеченный карбид кремния (SSiC) легко сваривается по сравнению с SiSiC, содержащим свободный кремнезем, который может подвергаться воздействию химических растворов и вымываться из теплообменника в результате химического воздействия на свободный кремнезем, присутствующий в инфильтрованном силиконе (SiSiC).

Кожухотрубные теплообменники более компактны, чем пластинчатые, и обладают тем преимуществом, что их можно легко открыть для осмотра без демонтажа. Теплообменники GAB Neumann типа SR оснащены системой перегородок, опирающихся на цапфы, что обеспечивает доступ для очистки с обеих сторон, а также легкий доступ для технического обслуживания с любой стороны.

Приложения

Карбид кремния находит широкое применение в промышленных условиях и является экономичной альтернативой более традиционным материалам для теплообмена. Обладая превосходной коррозионной стойкостью и теплопроводностью, карбид кремния обеспечивает более длительный срок службы, снижение затрат на обслуживание и повышение энергоэффективности.

Теплообменники такой конструкции состоят из закрытого пучка трубок, по которым течет одна жидкость, а другая проходит над ними, разделяя их пути без прямого контакта между жидкостями. Турбулентность, создаваемая перегородками в корпусе и внутренними турбулизаторами в трубках, помогает повысить производительность, устраняя любые мертвые зоны в процессах.

Керамические трубки имеют плотную структуру, которая естественным образом противостоит образованию налета, что увеличивает время между циклами очистки и сокращает время простоя. Кроме того, превосходная теплопроводность SiC и низкий коэффициент теплопроводности делают его отличным выбором материала для применений, связанных с резкими перепадами температур.

Теплообменники Umax имеют санитарную конструкцию, которая упрощает очистку и ремонт без нарушения других труб в сборке или необходимости демонтажа деталей. Это значительно сокращает время простоя и затраты, оставляя без повреждений устойчивую к загрязнению поверхность, промываемую под давлением или химически очищаемую; еще больше повышает надежность двойные кольцевые уплотнения, одновременно применяемые как на трубных листах, так и на вторичной контрпластине.

Дизайн

Кожухотрубные теплообменники из карбида кремния передают тепло между горячими и холодными жидкостями с помощью трубок, заключенных в цилиндрический стальной кожух. Одним из ключевых требований к таким теплообменникам является их способность выдерживать большие перепады температур и высокие уровни давления; отбойники помогают управлять потоком, а внутренние турбулизаторы обеспечивают равномерную турбулентность со стороны трубок для повышения эффективности теплообмена при одновременном снижении проблем с отложениями.

Коррозионная стойкость является неотъемлемым компонентом конструкции кожухотрубных теплообменников из карбида кремния, поэтому их часто можно встретить в составе химических или фармацевтических процессов, в которых используются высокоагрессивные вещества. Чтобы сохранить их способность работать с различными химическими веществами, на трубках и кожухе часто используется футеровка F4 или PFA.

Плотная структура керамических трубок SiC делает их устойчивыми к образованию накипи по сравнению с другими материалами, обычно используемыми в системах теплообмена, что значительно увеличивает время работы между простоями в обслуживании и ведет к повышению производительности. Кроме того, этот тип керамики обладает высокой теплопроводностью, низкими значениями CTE и исключительной прочностью, что делает его практически невосприимчивым к тепловым ударам.

Установка

Конструкция кожухотрубного теплообменника из карбида кремния в значительной степени определяется условиями процесса, поэтому выбор подходящего типа и размера устройства в значительной степени зависит от таких факторов, как расход, диапазон температур, расчетные диапазоны давления/температуры, совместимость материалов/проблемы загрязнения, а также множество других соображений. TEMA также регулирует конструкцию с помощью специальных идентификаций/классификаций различных типов кожухотрубных теплообменников.

Тепловые аппараты обычно состоят из корпуса с канальной крышкой, оснащенной перегородками. Внутри этот канал выложен трубчатым листом, на котором расположены трубки. Каждый трубный лист имеет свое собственное удерживающее гнездо, оснащенное круглыми коаксиальными гнездами, предназначенными для размещения концевых частей трубок из карбида кремния.

Трубки из карбида кремния уплотняются с помощью уплотнительных колец из перфторэластомера (PFKM), напрессованных одновременно на обе трубные пластины, что создает двойное уплотнение, защищающее теплообменник от агрессивных химических веществ, а также высоких температур и давлений. Ассортимент кожухотрубных теплообменников SR и блочных теплообменников SE компании Corresic предлагает множество решений для высококоррозионных или абразивных промышленных процессов, включая разбавление концентрированной серной кислоты.