Трубно-кожуховий теплообмінник з карбіду кремнію

Корозієстійкі трубчасті теплообмінники з карбіду кремнію призначені для охолодження, конденсації, нагрівання та випарювання хімічних речовин з високою корозійною активністю. Ці теплообмінники, виготовлені з безпосередньо спечених труб з карбіду кремнію, ущільнених у колекторах з F4 з внутрішнім покриттям з PFA/FFKM або у сталевих колекторах, відрізняються винятковою корозійною стійкістю.

Компанія TEMA класифікує теплообмінники за конфігурацією нерухомої верхньої частини та корпусу. Вони можуть працювати як у режимі паралельного, так і протипоточного протікання.

Переваги

Кожухотрубний теплообмінник складається з труб із карбіду кремнію, розміщених усередині кожуха з нержавіючої сталі або з PFA-покриттям, де одна рідина циркулює всередині труб, а інша протікає навколо них і через сам кожух, при цьому тепло передається шляхом теплопровідності від однієї рідини до іншої. До сфери застосування такого теплообмінника належать процеси охолодження, конденсації та нагрівання, а також процеси абсорбції та випаровування.

Карбід кремнію має виняткову корозійну стійкість, добре витримуючи дію сірчаної, азотної, фосфорної кислот, змішаних кислот, фтористої кислоти та сильних лугів. Завдяки цьому він є чудовою заміною графіту в середовищах з високою корозійною активністю. Крім того, безпосередньо спечений карбід кремнію (SSiC) легко піддається зварюванню порівняно з SiSiC, який містить вільний діоксид кремнію, що може піддаватися хімічному впливу розчинів і вимиватися з теплообмінника внаслідок хімічного впливу на вільний діоксид кремнію, присутній у просоченому карбіді кремнію (SiSiC).

Кожухотрубні теплообмінники є компактнішими за пластинчасті теплообмінники та мають ту перевагу, що їх можна легко відкрити для огляду без демонтажу. Теплообмінники типу SR від компанії GAB Neumann оснащені системою перегородок, що підтримуються на цапфах, що забезпечує доступ для очищення з обох кінців — завдяки чому технічне обслуговування можна легко проводити з будь-якого боку.

Додатки

Карбід кремнію має широке застосування в промислових умовах і є економічною альтернативою більш традиційним матеріалам для теплообміну. Завдяки чудовій корозійній стійкості та теплопровідності карбід кремнію забезпечує довший термін експлуатації, знижує витрати на технічне обслуговування та підвищує енергоефективність.

Теплообмінники такої конструкції складаються з закритого пучка труб, заповнених однією рідиною, яка протікає всередині них, тоді як інша рідина протікає зовні, причому їхні траєкторії розділені, що виключає прямий контакт між рідинами. Турбулентність, що створюється перегородками в корпусі та внутрішніми турбулізаторами всередині труб, сприяє підвищенню ефективності роботи, усуваючи будь-які «мертві зони» у технологічних процесах.

Керамічні трубки мають щільну структуру, яка природним чином запобігає утворенню відкладень, що дозволяє подовжити інтервали між циклами очищення та скоротити час простою. Крім того, завдяки чудовій теплопровідності та низькому коефіцієнту теплового розширення SiC є ідеальним матеріалом для застосувань, що передбачають різкі коливання температури.

Теплообмінники Umax мають санітарну конструкцію, яка спрощує очищення та ремонт без необхідності втручання в інші труби в їхньому блоці або демонтажу деталей. Це значно скорочує час простою та витрати, а поверхня, яка за своєю природою є стійкою до забруднення, витримує миття під тиском або хімічне очищення без пошкоджень; надійність додатково підвищується завдяки подвійним ущільнювальним кільцям, які одночасно встановлюються як на трубних решітках, так і на вторинній протипластині.

Дизайн

Кожухотрубні теплообмінники з карбіду кремнію забезпечують передачу тепла між гарячими та холодними рідинами за допомогою труб, розміщених усередині циліндричного сталевого кожуха. Однією з ключових вимог до таких теплообмінників є їхня здатність витримувати значні перепади температури та високий тиск; перегородки допомагають регулювати потік, а внутрішні турбулятори забезпечують рівномірну турбулентність з боку труб, що підвищує ефективність теплообміну та зменшує ризик утворення накипу.

Корозійна стійкість є невід’ємною складовою конструкції кожухотрубних теплообмінників з карбіду кремнію, і ці агрегати часто використовуються в хімічних або фармацевтичних технологічних процесах, де застосовуються речовини з високою корозійною активністю. Щоб зберегти їхню здатність витримувати вплив різноманітних хімічних речовин, як на трубах, так і на кожусі часто застосовують покриття з F4 або PFA.

Щільна структура керамічних труб з карбіду кремнію (SiC) робить їх за своєю природою стійкими до забруднення порівняно з іншими матеріалами, що зазвичай використовуються в системах теплообміну, що значно подовжує час експлуатації між технічними зупинками та сприяє підвищенню продуктивності. Крім того, цей вид кераміки відрізняється високою теплопровідністю, низькими значеннями коефіцієнта теплового розширення (CTE) та винятковою міцністю, що робить її практично стійкою до термічних ударів.

Встановлення

Конструкція кожухотрубного теплообмінника з карбіду кремнію значною мірою визначається технологічними умовами, тому вибір відповідного типу та розміру пристрою значною мірою залежить від таких факторів, як витрата, діапазон температур, розрахункові діапазони тиску/температури, сумісність матеріалів та проблеми з обростанням, а також від численних інших аспектів. Організація TEMA також регулює конструкцію таких пристроїв за допомогою конкретних ідентифікаторів та класифікацій різних типів кожухотрубних теплообмінників.

Термічний пристрій зазвичай складається з корпусу з кришкою каналу, оснащеною перегородками. Всередині цього каналу розташована трубна решітка, на якій розміщені труби. Кожна трубна решітка має власне кріпильне гніздо, оснащене круглими коаксіальними гніздами, призначеними для розміщення кінцевих частин труб з карбіду кремнію.

Трубки з карбіду кремнію ущільнюються за допомогою О-образних кілець з перфтореластомеру (PFKM), які одночасно впресовуються на обидві трубні пластини, створюючи подвійне ущільнення для захисту теплообмінника від агресивних хімічних речовин, а також від високих температур і тиску. Асортимент кожухотрубних теплообмінників серії SR та блокових теплообмінників серії SE від компанії Corresic пропонує широкий вибір рішень для промислових процесів із високим рівнем корозії або абразивності, включаючи розведення концентрованої сірчаної кислоти.