Аппараты теплообменные кожухотрубчатые с U-образными трубами и трубные пучки к ним.

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты с U-образными трубами (теплообменники) - далее аппараты типа ТУ и их модификации предназначены для теплообмена жидких и газообразных сред в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности и изготавливаются для внутрироссийских и зарубежных поставок. Теплообменники с U-образными трубами изготавливаются по ТУ 3612-023-00220302-01.

В аппаратах применяются гладкие (Г) теплообменные трубы. В технически обоснованных случаях допускается применение диафрагмированных (Д) теплообменных труб с накатными кольцевыми канавками.
Аппараты могут эксплуатироваться в условиях макроклиматических районов с умеренным и тропическим климатом. Климатическое исполнение (У) и (Т), категория изделия 1 по ГОСТ 15150.
Аппараты рассчитаны на установку в географических районах сейсмичностью менее 7 баллов по принятой в РФ 12-ти бальной шкале. 

Аппараты теплообменные кожухотрубчатые с U-образными трубами предназначены для чистых сред при больших разностях температур кожуха и труб.

Пример условного обозначения теплообменного аппарата при заказе:  Теплообменник кожухотрубчатый с U-образными трубами - ТУ, с кожухом диаметром 1400 мм, на условное давление в трубах и кожухе 1,6 МПа, исполнения по материалу M1, с гладкими теплообменными трубами - Г, диаметром 25 мм, длиной 6 м, расположенными по вершинам равносторонних треугольников - Т, 2-х ходовой по трубному пространству, климатического исполнения - У, с деталями для крепления теплоизоляции - И:

     Теплообменник 1400 ТУ-1,6-М1/25Г-6-Т-2-У-И


Теплообменник кожухотрубчатый с U-образными трубами типа ТУ

Пример условного обозначения трубного пучка при заказе: Пучок трубный теплообменника с U-образными трубами - ТУ, с кожухом диаметром 1400 мм, на условное давление в трубах и кожухе 2,5 МПа, исполнения по материалу M1, с гладкими теплообменными трубами - Г, диаметром 25 мм, длиной 6 м, расположенными по вершинам равносторонних треугольников - Т, 2-х ходовой по трубному пространству, климатического исполнения - У:

        Пучок трубный 1400 ТУ-2,5-М1/25Г-6-Т-2-У 

Основные технические характеристики теплообменников кожухотрубчатых ТУ:

Наименование параметров

Назначение параметров для теплообменных аппаратов ТУ

Температура теплообменивающих сред, ºC±5ºC

в кожухе

от минус 30ºC до плюс 450ºC

в трубах

Диаметр кожуха, мм

наружный (при изготовлении из трубы)

325

внутренний (при изготовлении из листа)

400*; 500*; 600*; 700*; 800; 900; 1000; 1200; 1400

Поверхность теплообмена, м²

12 - 1370

Условное давление, МПа в кожухе для аппаратов диаметром, мм

325

2,5; 4,0

400, 500

2,5; 4,0; 6,3

600, 700, 800

1,6; 2,5; 4,0; 6,3

900, 1000

1,6; 2,5; 4,0

1200

1,6; 2,5

Условное давление МПа в трубах для аппаратов диаметром, мм

325

2,5; 4,0

400, 500

2,5; 4,0; 6,3

600, 700, 800

1,6; 2,5; 4,0; 6,3

900, 1000

1,6; 2,5; 4,0

1200, 1400

1,6; 2,5

Длина теплообменных труб, мм для аппаратов диаметром, мм

325, 400, 500

3000; 6000

600, 700

6000

800, 900, 1000, 1200, 1400

6000; 9000

Наружный диаметр и толщина стенки теплообменных труб, мм

20х2; 25х2; 25х2,5 **

Число ходов по трубам для аппаратов диаметром, мм

325, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400

2

Масса аппаратов, кг

700 ÷ 31340

Схема расположения теплообменных труб в трубных решетках и перегородках

по вершинам равносторонних треугольников

*Допускается изготавливать кожух аппаратов из труб наружным диаметром 426, 530, 630, 720 мм.
**Трубы 25x2 следует применять из сталей высоколегированных марок и латуни. Трубы 25x2,5 следует применять из сталей углеродистых и низколегированных марок.

В кожухотрубчатых аппаратах этой конструкции обеспечивается свободное удлинение труб, что исключает возможность возникновения температурных напряжений.

Такие аппараты состоят из кожуха, трубного пучка, имеющего одну трубную решетку, и U-образных труб. Трубная решетка вместе с распределительной камерой крепится к кожуху аппарата на фланце. Для обеспечения раздельного ввода и вывода циркулирующего по трубам теплоносителя в распределительной камере предусмотрена перегородка.  

Теплообменники типа У являются двухходовыми по трубному пространству и одно- или двухходовыми по межтрубному пространству. В последнем случае в аппарате устанавливается продольная перегородка, извлекаемая из кожуха вместе с трубным пучком. Для исключения перетекания теплоносителя в зазорах между кожухом аппарата и перегородкой у стенки кожуха устанавливают гибкие металлические пластины или прокладку из прорезиненного асбестового шнура, уложенную в паз перегородки.

В аппаратах типа У обеспечивается свободное температурное удлинение труб: каждая труба может расширяться независимо от кожуха и соседних труб. Разность температур стенок труб по ходам в этих аппаратах не должна превышать 100ºС. В противном случае могут возникнуть опасные температурные напряжения в трубной решетке вследствие температурного скачка на линии стыка двух ее частей.

Преимущество конструкции аппарата типа У – возможность периодического извлечения трубного пучка для очистки наружной поверхности труб или полной замены пучка. Однако следует отметить, что наружная поверхность труб в этих аппаратах неудобна для механической очистки.

Поскольку механическая очистка внутренней поверхности труб в аппаратах типа У практически невозможна, в трубное пространство таких аппаратов следует направлять среду, не образующую отложений, которые требуют механической очистки.

Внутреннюю поверхность труб в этих аппаратах очищают водой, водяным паром, горячими нефтепродуктами или химическими реагентами. Иногда используют гидромеханический способ (подача в трубное пространство потока жидкости, содержащей абразивный материал, твердые шары и др.).

Дополнительные технические характеристики:

 

Материальное исполнение для аппаратов

Исполнение аппарата по материалу

Материал

кожуха и крышки

распределительной камеры и крышки

теплообменных труб

трубной решетки

перегородки

М1

Ст3сп по

ГОСТ 380,

ГОСТ 14637

Сталь марки 16Г по ГОСТ 5520

Трубы-сталь марки 20 по ГОСТ 1050,

ГОСТ 8731 гр. В

или сталь Ст3 сп по ГОСТ 380, ГОСТ 10706 гр. В

Ст3сп,

по ГОСТ 380,

ГОСТ 14637

Сталь марки 16ГС по ГОСТ 5520

Трубы-сталь марки 20 по ГОСТ 1050, ГОСТ 8731 гр. В или сталь марки Ст3сп по ГОСТ 380, ГОСТ 10706 гр. В

Сталь марок 10 и 20 по ГОСТ 1050, ГОСТ 550 гр. А, ГОСТ 87331) гр. В и трубы электросварные по технической документации, утвержденной в установленном порядке2)

Сталь марки 16ГС по ГОСТ 5520 и ГОСТ 19281, ГОСТ 8479 гр. IV-КП. 245

Ст 3сп по ГОСТ 380, ГОСТ 14637

М4

См. исполнение М1

Двухслойная сталь марки 16ГС+08Х13 или Ст3сп+08Х13 по ГОСТ 10885

Сталь марки15Х5М или Х8 по ГОСТ 550 гр. А

Сталь марки 15Х5М по ГОСТ 73503) гр. М2б и ГОСТ 8479
гр. IV-КП. 395

См. исполнение М1

М13

См. исполнение М1

Сталь марок 12Х18Н10Т, 18Х18Н10Т

по ГОСТ 5632, ГОСТ 9941

Сталь марок 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 7350 гр. М2б, ГОСТ 25054 гр. IV и технической документации, утвержденной в установленном порядке

См. исполнение М1

Б2

Двухслойная сталь марки 16ГС+12Х18Н10Т Ст3сп+12Х18Н10Т по ГОСТ 10885

Двухслойная сталь марки 16ГС+08Х13 или Ст3сп+12Х18Н10Т по ГОСТ 10885

Сталь марок 12Х18Н10Т, 18Х18Н10Т

по ГОСТ 5632, ГОСТ 9941 Трубы электросварные из стали марок 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т – по технической документации, утвержденной в установленном порядке

Сталь марок 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 7350 гр. М2б, ГОСТ 25054 гр. IV и технической документации, утвержденной в установленном порядке

Сталь марки 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 7350 гр. М2б

Б3

Двухслойная сталь марки 16ГС+10Х17Н13М2Т или Ст3сп+10Х17Н13М2Т по ГОСТ 10885

Двухслойная сталь марки 16ГС+10Х17Н13М2Т или Ст3сп+10Х17Н13М2Т по ГОСТ 10885

Сталь марки 10Х17Н13М2Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 9941

Сталь марки 10Х17Н13М2Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 7350 гр. М2б и ГОСТ 25054 гр. IV

Сталь марки 10Х17М2Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 7350 гр. М2б

Б74)

Двухслойная сталь марки 16ГС+08Х13
или Ст3сп+08Х13 по ГОСТ 10885

Сталь марки
15Х5М или
Х8 по ГОСТ550
группа А

Сталь марки 15Х5М
по ГОСТ 20072,
ГОСТ 7350 группа
М2б и ГОСТ 8479
гр. IV-КП. 395

Сталь марки 15Х5М по ГОСТ 7350 группа
М2б

1) Применять только по согласованию с заказчиком
2) По согласованию с заказчиком на условное давление до 4,0 МПа и температуры до 400ºС
3) Qт≥395 МПа
4) Применять для сред не вызывающих коррозийное растрескивание

   Примечания:
1) Допускается изготавливать сборочные единицы из материалов других марок, предусмотренных ОСТ 26-291 и по техническим свойствам и коррозийной стойкости не уступающим материалам, указанным в таблице. 
2) Пределы применения материалов, технические требования к материалам должны соответствовать ОСТ 26-291. 
3) Выбор материала прокладок следует производить с учетом рабочей среды, параметров и ее коррозийности.
4) Допускается применение спирально-навитых прокладок по ОСТ 265.240.453.


Поверхность теплообмена по наружному диаметру труб и площадь проходных сечений по трубному и межтрубному пространствам:

Внутренний диаметр кожуха, мм

Наружный

диаметр труб, мм

Поверхности теплообмена, м², при длине прямого участка труб, мм

Площадь проходного сечения одного хода по трубам, м², не менее, при толщине стенки труб, мм

Площадь проходных сечений по межтрубному простанству, м²

3000

6000

9000

2,0

2,5

в вырезе

перегородки

между перегород-ками**

325*

20

16,3

32,2

-

0,0084

-

0,0101

0,0151

25

12,1

23,9

-

0,0087

0,0079*

0,0129

0,0150

400

20

31,4

61,6

-

0,0161

-

0,0178

0,0280

25

23,0

45,2

-

0,0163

0,0148

0,0255

0,0250

500

20

52,0

101,3

-

0,0263

-

0,0265

0,0400

25

41,7

81,2

-

0,0291

0,0264

0,0269

0,0438

600

20

-

144,4

-

0,0374

-

0,0414

0,0603

25

-

115,5

-

0,0412

0,0374

0,0397

0,0586

700

20

-

202,0

-

0,0521

-

0,0531

0,0720

25

-

160,0

-

0,0568

0,0515

0,0801

0,0810

800

20

-

274,5

406,6

0,0703

-

0,0693

0,0880

25

-

212,5

314,7

0,0751

0,0681

0,0772

0,0900

900

20

-

353,7

522,9

0,0902

-

0,0849

0,1032

25

-

286,9

423,9

0,1007

0,0914

0,0875

0,1183

1000

20

-

450,0

664,0

0,1141

-

0,1049

0,1300

25

-

354,2

522,8

0,1239

0,1124

0,1063

0,1375

1200

20

-

662,4

974,4

0,1664

-

0,1496

0,2091

25

-

554,5

800,7

0,1883

0,1708

0,1385

0,1999

1400

20

-

934,1

1369,7

0,2323

-

0,1981

0,2546

25

-

758,8

1112,5

0,2600

0,2358

0,1953

0,2513

*Наружный диаметр кожуха, мм
**Проходное сечение определено для ряда 1

Масса аппаратов, кг:

Внутренний диаметр кожуха, Dв

Давление, Мпа, не более

Трубы 20х2 длиной

Трубы 25х2 длиной

Трубы 25х2,5 длиной

3000

6000

9000

3000

6000

9000

3000

6000

9000

Материал труб

сталь

сталь

сталь

сталь

сталь

сталь

сталь

сталь

сталь

Масса, кг

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

325*

2,5

730

1180

-

700

1100

-

720

1170

-

4,0

780

1230

-

750

1200

-

770

1220

-

400

2,5

1110

1910

-

1000

1700

-

1080

1880

-

4,0

1210

1990

-

1100

1780

-

1180

1950

-

6,3

1460

2350

-

1350

2150

-

1450

2300

-

500

2,5

1630

2700

-

1500

2450

-

1650

2780

-

4,0

1930

3130

-

1800

2900

-

1950

3210

-

6,3

2370

3700

-

2250

3450

-

2400

3790

-

600

1,6

-

3980

-

-

3600

-

-

4000

-

2,5

-

4030

-

-

3700

-

-

4050

-

4,0

-

4430

-

-

4100

-

-

4450

-

6,3

-

5480

-

-

5150

-

-

5500

-

700

1,6

-

5340

-

-

4790

-

-

5330

-

2,5

-

5720

-

-

5170

-

-

5710

-

4,0

-

6400

-

-

5850

-

-

6390

-

6,3

-

7740

-

-

7190

-

-

7730

-

800

1,6

-

6650

9450

-

5850

8250

-

6550

9300

2,5

-

7250

10050

-

6450

8850

-

7150

9900

4,0

-

7950

11100

-

7150

9900

-

7850

10950

6,3

-

9460

12850

-

8660

11660

-

9370

12700

900

1,6

-

8540

11860

-

7660

10570

-

8630

11990

2,5

-

9660

13230

-

8780

11940

-

9750

13360

4,0

-

10380

14120

-

9500

12830

-

10470

14250

1000

1,6

-

10370

14500

-

9200

12650

-

10300

14390

2,5

-

11020

15450

-

9850

13580

-

10950

15350

4,0

-

12370

17000

-

11200

15130

-

12300

16890

1200

1,6

-

14800

20880

-

13300

18620

-

15100

21300

2,5

-

15800

22200

-

14300

20000

-

16100

22620

1400

1,6

-

20150

27960

-

17850

24600

-

20380

28300

2,5

-

21730

31000

-

19420

27630

-

21960

31340

 *Наружный диаметр корпуса

   Примечания:

1) Масса аппаратов рассчитана для сталей плотностью 7,85 г/см³. 
2) Трубы 25х2 следует применять из сталей высоколегированных марок и латуни. 
3) Трубы 25х2,5 следует применять из сталей углеродистых и низколегированных марок. 
4) Допускаемое отклонение от значения массы не должно превышать +8%. 
5) Масса аппаратов рассчитана для номинальных толщин теплообменных труб и листового проката без учета массы устройства для подвешивания распределительных камер и крышек к ним. 
   
   
Пределы применения теплообменных аппаратов в зависимости от диаметра кожуха, давления, исполнения по материалу и температуре: 

 Диаметр кожуха, мм

 Давление в кожухе, МПа, не более

 Исполнение по материалу

 М1

 М3

 М4

 М12

 М13

 Б1

 Б2 и Б3

 Б7

 Температурный предел, ºС

 от - 20
 до +400

 от - 20
 до +200

  >300
 до +400

 от -20
 до +300

 от -20
 до +350

 от -30
 до +350

 от 0
 до +400

 от -20
 до +350

 от -30
 до +350

 от -30
 до +400

 Теплообменники с U-образными трубами

 325

 2,5

 +

 -

 +

 -

 +

 +

  -

  -

  -

 -

 426; 530

 2,5; 4,0

 +

  -

 +

  -

        +

 +

-

-

-

-

630; 700

1,6; 2,5; 4,0

+

-

+

-

+

+

-

-

-

-

426; 530; 630; 700; 800

6,3

+

-

-

-

+

+

-

-

-

-

800; 900; 1000; 1200

1,6; 2,5; 4,0

+

-

+

-

+

+

-

+

+

+

1400

1,6; 2,5

+

-

+

-

+

+

-

+

+

+


   
Предельное расчетное давление в зависимости от расчетной температуры среды:

Давление в
кожухе, Мпа,
не более

Предельное расчетное давление МПа, при расчетной температуре среды, ºС

до 100

200

250

300

350

400

425

450

1,0

1,00

0,93

0,90

0,75

0,66

0,58

-

-

1,6

1,60

1,49

1,40

1,20

1,10

0,90

0,80

0,57

2,5

2,5

2,32

2,25

1,90

1,70

1,50

1,30

0,90

4,0

4,00

3,72

3,50

3,00

2,60

2,30

2,00

1,40

6,3

6,30

6,00

5,40

4,80

4,00

3,70

3,20

2,30

8,0

8,0

7,00

6,80

6,00

5,20

4,60

4,00

3,20