горизонтальный кожухотрубный теплообменник

Если честно, до сих пор встречаю проектантов, которые путают горизонтальный кожухотрубный теплообменник с пластинчатым — будто разница только в ориентации. На деле же тут весь расчёт на ламинарный поток и самотечные системы, что для фармоборудования критично.

Почему горизонтальность — не прихоть

В 2018-м для ООО Наньцзинь Цзиньжи Лёгкой Промышленности Технолоджи Развитие делали систему стерилизации тары. Заказчик изначально требовал вертикальные аппараты — мол, места меньше. Но при тестовых прогонах выяснилось: остаточные пузыри в рассоле блокируют 30% трубок. Перешли на горизонтальную компоновку с наклоном 0,5° — проблема ушла.

Кстати, о трубных решётках. Для биофармы беда — застойные зоны за перегородками. Приходится выверять шаг так, чтобы вихри смывали осадок, но не создавали кавитацию. На https://www.njjr.ru в техотчётах есть эскизы наших решений с концентрическими смещёнными перегородками — не идеал, но для вязких сред работает.

Штука в том, что горизонтальный кожухотрубник часто собирают с чрезмерным запасом по давлению. Видел образцы с толщиной стенки 14 мм при рабочих 6 атм — потом удивляются, почему теплоотдача просела. Металл-то толстый, но швы не проварили как следует.

Ошибки монтажа, которые не прощают

Как-то на пусконаладке в Уфе смонтировали аппарат без термокомпенсаторов на подводках. Результат — через три месяца трубные доски пошли трещинами от вибрации насосов. Пришлось резать обвязку и ставить сильфонные узлы.

Ещё момент: при сборке пакета труб забыли проверить разнотолщинность. В паспорте указан допуск ±0,1 мм, а в реальности разброс до 0,4 мм. Для теплоносителей с точностью поддержки температуры ±0,5°C это катастрофа.

Сейчас для Наньцзинь Цзиньжи используем только холоднокатаные трубы с лазерной калибровкой. Дороже, но при обработке чистой тары для биопрепаратов мелочей нет.

Чем фармацевтические теплообменники отличаются от промышленных

Здесь главное — не КПД, а воспроизводимость параметров. Например, при пастеризации растворов температура должна 'гулять' не больше чем на 0,3°C по всему объёму. В стандартных горизонтальных кожухотрубных теплообменниках добиться этого почти невозможно без корректировки перегородок.

Мы в таких случаях идём на хитрость: разбиваем поток на три каскада с разным шагом труб. В первых секциях — турбулизация, в последних — догрев в ламинарном режиме. Для ООО Наньцзинь Цзиньжи Лёгкой Промышленности Технолоджи Развитие так собрали линию сушки ампул — технологи хвалят стабильность.

И да, все разговоры о 'универсальных решениях' для фармы — ерунда. Каждый раз приходится подбирать материал трубок под конкретный раствор. Для щелочных сред — медь-никель, для кислотных — иногда даже титан ставим.

Проектные допуски, которые нас подводят

В типовых расчётах не учитывают скорость коррозии в зазорах. Видел аппарат, где через год эксплуатации межтрубное пространство превратилось в решето из-за локальных язв. Причина — конструкторы не предусмотрели дренажные карманы.

Сейчас всегда добавляем в спецификацию пункт 'визуальный контроль зон застоя'. Для горизонтальных конструкций это обычно нижняя треть кожуха возле опор. Кстати, на сайте www.njjr.ru выложили наш чек-лист по ревизии — там есть нюансы по деаэрации перед гидроиспытаниями.

Запомнился случай, когда заказчик сэкономил на обезжиривании перед сборкой. Остатки транспортировочной смазки дали вспенивание теплоносителя. Пришлось разбирать и промывать всю систему щелочью — простой линии обошёлся дороже экономии.

Что в итоге работает в реальных условиях

За 15 лет понял: даже идеальный расчёт не гарантирует работу. Например, для линий розлива вакцин в ООО Наньцзинь Цзиньжи пришлось дорабатывать стандартный горизонтальный кожухотрубный теплообменник — добавили змеевик подогрева в затрубное пространство для компенсации теплопотерь при старте.

Сейчас экспериментируем с биметаллическими трубками — сталь с инконелевой наплавкой. Дорого, но для агрессивных сред пока лучше вариантов не видел. Правда, есть сложности с развальцовкой — металлы по-разному 'играют' при термоциклировании.

Если кому-то пригодится: для аппаратов длиной свыше 4 метров всегда ставлю дополнительные опоры с тефлоновыми прокладками. Иначе прогиб кожуха при нагреве нарушает соосность с трубными досками.