Кожухотрубчатые теплообменники с U-образными трубами (ТУ)

Назначение и конструкция

Кожухотрубчатые теплообменники с U-образными трубами (тип ТУ) предназначены для теплообмена жидких и газообразных сред в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности. Основная особенность аппаратов типа ТУ – применение труб, согнутых в форме буквы «U», что позволяет каждой трубе независимо расширяться при нагреве. Это исключает необходимость в подвижных трубных решетках и компенсаторах температурных деформаций, одновременно обеспечивая высокую надёжность и простоту конструкции.

Аппараты изготавливаются по ТУ 3612-023-00220302-0-1 (взамен ТУ 26-02-928-81, ТУ 26-02-1091-88, ТУ 26-02-1106-89). Конструктивно теплообменник ТУ состоит из цилиндрического кожуха, внутри которого размещен пучок U-образных труб. Обе трубные решетки (входная и выходная) расположены с одной стороны и жестко соединены с кожухом, образуя разъемную распределительную камеру. Свободные концы U-образных труб закреплены в тех же решетках, а сами трубы могут свободно перемещаться внутри кожуха, компенсируя температурные расширения.

Конструктивные особенности

• Кожух – сварная цилиндрическая обечайка, изготавливается из листовой стали. Диаметр кожуха – от 159 до 1400 мм.
• U-образный трубный пучок – трубы согнуты в виде буквы «U», что позволяет им свободно расширяться. Наружный диаметр труб – 16, 20, 25, 38, 57 мм; радиус гиба подбирается индивидуально.
• Трубные решетки – обе решетки расположены с одной стороны, жестко соединены с кожухом и одновременно являются фланцами для крепления распределительной камеры.
• Распределительная камера (крышка) – крепится к трубным решеткам, разделена перегородками для организации многоходового потока.
• Поперечные перегородки – устанавливаются в межтрубном пространстве для турбулизации потока и увеличения эффективности теплообмена.

Типы и исполнения

По расположению в пространстве теплообменники подразделяются на горизонтальные (ТУГ) и вертикальные (ТУВ). По числу ходов теплоносителя в трубном пространстве – одноходовые и многоходовые (2, 4, 6 ходов). Перегородки в распределительной камере обеспечивают необходимое количество ходов.

По технологическому назначению аппараты ТУ могут использоваться в качестве:

• Теплообменников «Т» – нагрева или охлаждения жидких и газообразных сред;
• Холодильников «Х» – охлаждения сред водой или другим хладагентом;
• Конденсаторов «К» – конденсации паров;
• Испарителей «И» – испарения жидких сред.

Аппараты типа «ТУ» (с U-образными трубами) охватываются ТУ 3612-023-00220302-0-1.

Материалы исполнения

Аппараты изготавливаются в различных материальных исполнениях (Б1, Б2, Б2.1, Б3, Б3.1, Б4, Б4.1, Б5, Б5.1). Основные материалы:

• Углеродистая сталь (Ст3, 09Г2С, 20, 20К) – для неагрессивных сред при температуре до +400°C.
• Нержавеющая сталь (12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т) – для агрессивных сред, в том числе сероводородсодержащих.
• Легированные и жаропрочные стали – для высокотемпературных режимов.

Крепление U-образных труб в трубных решетках выполняется развальцовкой с последующей обваркой, что гарантирует герметичность и надежность соединения.

Технические характеристики

Преимущества аппаратов с U-образными трубами (ТУ)

• Компенсация температурных деформаций без подвижных элементов – каждая U-образная труба работает как самостоятельный компенсатор, что исключает необходимость в плавающей головке или линзовом компенсаторе.
• Возможность работы при высоких перепадах температур – аппараты типа ТУ надёжно работают в условиях, где разница температур между трубным и межтрубным потоками достигает 100°C и более.
• Ремонтопригодность – пучок U-образных труб может быть вынут из кожуха для осмотра, очистки или замены труб (хотя доступ к внутренним трубам ограничен).
• Простота конструкции – отсутствие плавающей головки и сложных уплотнений повышает надежность и снижает стоимость изготовления по сравнению с типом ТП (с плавающей головкой).
• Герметичность – только одно фланцевое соединение со стороны распределительной камеры, что снижает риск утечек.

Области применения

Теплообменники с U-образными трубами (тип ТУ) широко применяются на установках переработки нефти и газа, в процессах гидрокрекинга, риформинга, газофракционирования, а также в химической и нефтехимической промышленности, где требуется надёжный теплообмен при высоких температурах и давлениях, а также в средах с высоким содержанием сероводорода. Особенно эффективны они в тех случаях, когда необходим свободный доступ к межтрубному пространству для чистки, но при этом не требуется частая чистка внутренней поверхности труб.