Многопоточный аппарат

Технологические и конструктивные параметры теплообменного оборудования во многом определяют энергоёмкость и надёжность установок сжижения и разделения газов. Стоимость теплообменного оборудования в установках составляет не менее 40% общей стоимости оборудования.

Для установок сжижения и разделения газовых смесей характерны следующие условия работы теплообменной аппаратуры:

  • Большие расходы перерабатываемого газа;
  • Существенное различие давлений и плотностей взаимодействующих потоков;
  • Высокие давления (до 25МПа) и низкие температуры (до 1-2К);
  • Взаимодействие нескольких потоков в одном аппарате;

Значительные изменения температуры взаимодействующих потоков.

Условия работы теплообменного оборудования определяют следующие

требования к конструкции:

Высокая компактность и эффективность теплообменного процесса;

  • Прочность аппарата и его элементов при высоких давлениях и низких температурах;
  • Отсутствие перетечек между потоками и по отношению к внешней среде;
  • Устойчивость к термическим деформациям;
  • Высокая коррозионная стойкость и ремонтопригодность;

Схема витого трубчатого аппарата

Рис.1 Схема витого трубчатого аппарата

Всем перечисленным требованиям отвечает конструкция витых трубчатых теплообменных аппаратов, специально разработанных для установок сжижения и разделения газовых смесей высокого давления.

Теплообменная поверхность аппарата (рис.1) представляет собой последовательно навитые на цилиндрический сердечник слои труб, отделённые друг от друга дистанционными проставками.

С обоих концов теплообменника трубы коллектируются в трубные решетки.

Таким образом, может быть организовано несколько потоков по трубному пространству (Рис2).

Потоки высокого давления направляются внутрь труб, низкого давления - обтекают в перпендикулярном направлении наружную поверхность труб.

Такая схема движения позволяет получить наиболее высокую интенсивность теплопередачи.
Конструкция аппарата позволяет также реализовывать процессы кипения и конденсации в трубном и межтрубном пространствах аппарата.
К преимуществам витого теплообменного аппарата по сравнению с другими конструкциями (например, пластинчато-ребристого типа) следует отнести:

 

  • Возможность организации процесса с давлением до 40МПа в широком диапазоне температур (-272..800°С).
  • Малую протяженность сварных швов на единицу площади теплообменной поверхности.
  • Самокомпенсацию термических деформаций за счет конструкции навивки, устойчивость к периодическому изменению температурного режима.
  • Возможность изготовления из различных материалов: коррозионностойких сталей различных марок, меди, алюминия, латуни, мельхиора.
  • Возможность изготовления аппаратов особо крупных размеров (ограничивается возможностью подъёмных устройств и условий транспортировки).

 

Технология изготовления витых аппаратов и их использования в газоперерабатывающих установках была разработана фирмой «Linde» более 100 лет назад и успешно используется по настоящее время, особенно для сверхкрупных теплообменных аппаратов (до 25000 м2 в одном аппарате). Подобные аппараты изготовляются также ведущими мировыми производителями криогенной техники: Air Products and Chemicals, Air Liquid. (рис2,3 ).

Установки, оснащенные витыми аппаратами отечественного и зарубежного производства эксплуатируется на постсоветском пространстве в течении более 50 лет без замены основного теплообменного оборудования.

В 60-80 гг. 20 века методы расчета конструирования и технология изготовления таких аппаратов были освоены на ряде отечественных предприятий химического машиностроения.

На настоящий момент ООО «Криомаш-БЗКМ» является одним из последних российских предприятий, способных осуществлять весь комплекс работ по созданию витых теплообменных аппаратов.

Предприятием были созданы аппараты и установки на их основе для ожижения природного газа, водорода, гелия, редких газов особой частоты (криптон, ксенон), конструкции аппаратов данного типа применены в установках получения сверхнизких температур для научно- исследовательских центров, установках разделения изотопов, отдельных аппаратов и комплексов для решения задач энергетики, холодильной техники, химических производств.

Предприятие располагает методиками расчета теплообменных аппаратов, достоверность которых имеет многолетнее практическое подтверждение.

Конструкторские работы аккумулируют опыт более трех десятилетий.

Производственные мощности позволяют производить Витые теплообменные аппараты с рабочей поверхностью до 3000 м и выше, осуществлять различные методы контроля качества сварных соединений и герметичности изделий. Предприятие сертифицировано в СМК ГОСТ Р ИСО 9001-2008. Имеется лицензия Ростехнадзора на изготовление оборудования для АЭС (атомных электростанций) и предприятий топливного цикла. Также имеется Разрешение на применение на выпускаемое оборудование.

Многопоточный аппарат

Рис.2 Изготовление витого аппарата

Погрузка готового аппарата

Рис.3 Погрузка готового аппарата