одноходовой кожухотрубный теплообменник

Если честно, до сих пор встречаю проектировщиков, которые путают одноходовые с многоходовыми — мол, разница только в цене. А потом удивляются, почему при тех же параметрах теплоносителя у них то точки росы не бьют, то гидравлическое сопротивление зашкаливает. Сам лет пять назад чуть не попался на этом, когда для фармацевтического цеха подбирал — чуть не угробил партию реакторов из-за конденсата в зоне низких температур.

Где проваливаются расчёты

Вот смотрю на типовой расчёт для биореактора — вроде всё сходится: температура теплоносителя 95°C, давление в норме. Но забывают про инерционность одноходовой системы. Особенно когда речь идёт о щелочных растворах для стерилизации — если не заложить запас по скорости потока, в зоне низких температур начинает выпадать осадок. Проверял на объекте в Казани: через месяц работы пришлось кислотной промывкой чистить, хотя по паспорту всё идеально.

Кстати, про одноходовой кожухотрубный теплообменник — многие не учитывают, что при работе с вязкими средами (допустим, буферные растворы в том же фармпроизводстве) ламинарный поток в межтрубном пространстве может снизить КПД на 15-20%. Приходится либо увеличивать диаметр кожуха, либо ставить дополнительные перегородки — но это уже совсем другая история.

Однажды коллега из ООО Наньцзинь Цзиньжи Лёгкой Промышленности Технолоджи Развитие подсказал хитрость: для фармацевтических сред с высоким содержанием белка лучше брать модели с увеличенным зазором между трубками — меньше забиваются. Проверили на линии розлива — действительно, межремонтный период вырос почти вдвое.

Особенности монтажа

Самый болезненный момент — компенсаторы теплового расширения. Помню, на заводе в Подольске смонтировали систему без учёта линейного расширения нержавейки — через два месяца пошли трещины по сварным швам. Пришлось переделывать все крепления, добавлять сальниковые компенсаторы.

Ещё нюанс: при установке в линиях CIP-мойки часто экономят на опорах — мол, аппарат лёгкий. Но когда идёт циркуляция горячего щёлока с пульсациями давления, появляется вибрация. Со временем это приводит к разгерметизации трубных решёток. Проверено горьким опытом на трёх объектах.

Кстати, в техпроцессах стерилизации сейчас часто комбинируют теплообменники с ультрафиолетовыми модулями. Вот тут как раз одноходовые выигрывают — проще интегрировать в существующую линию. На сайте https://www.njjr.ru есть кейс по модернизации линии асептического розлива — там как раз использовали такой тандем.

Про материалы и коррозию

С нержавейкой AISI 316L тоже не всё однозначно. Для большинства сред хватает, но если в теплоносителе есть хлориды — даже при концентрации 50 ppm уже возможно точечное пропитывание. Особенно в зонах застоя — например, возле дренажных штуцеров.

Однажды наблюдал интересный случай: в системе охлаждения ферментеров использовали морскую воду — через полгода в районе трубных досок пошли очаги питтинговой коррозии. Пришлось переходить на титановые сплавы, хотя изначально проект считали избыточным.

Вот тут как раз пригодился опыт ООО Наньцзинь Цзиньжи Лёгкой Промышленности Технолоджи Развитие — они как раз специализируются на оборудовании для биологической фармацевтики, где чистота материалов критична. Их рекомендации по пассивации сварных швов помогли избежать проблем на объекте в Новосибирске.

Эксплуатационные косяки

Самая частая ошибка — неправильная обвязка запорной арматурой. Видел как-то схему, где на входе и выходе теплоносителя стояли задвижки без байпаса — при аварийном останове система завоздушивалась, приходилось разбирать половину линии.

Ещё момент: многие не ставят датчики перепада давления на межтрубном пространстве. А потом удивляются, почему теплообменник работает как кипятильник — оказывается, трубки забились продуктом конденсации.

Кстати, про температурные деформации — если одноходовой кожухотрубный теплообменник работает в режиме попеременного нагрева-охлаждения (типично для пастеризационных установок), лучше сразу закладывать фланцы с линзовыми прокладками. Обычные паронитовые быстро выходят из строя.

Ремонтопригодность и модернизация

Сейчас многие производители переходят на конструкции с жёсткими трубными решётками — мол, надёжнее. Но когда приходится менять трубки (а в фармпромышленности это регулярная процедура по требованиям GMP), возникают проблемы с развальцовкой.

Недавно столкнулся с капремонтом теплообменника на линии очистки сточных вод — оказалось, предыдущие ремонтники при замене трубок использовали медный припой вместо аргонной сварки. Результат — электрохимическая коррозия по всему пучку.

Вот здесь как раз полезно изучать опыт компаний вроде ООО Наньцзинь Цзиньжи Лёгкой Промышленности Технолоджи Развитие — у них в портфолио есть решения для стерилизации технологической тары, где ремонтопригодность заложена на этапе проектирования. Кстати, на их сайте https://www.njjr.ru есть подробные схемы разборки узлов — редко кто даёт такую информацию в открытом доступе.

Перспективы и альтернативы

Сейчас многие переходят на пластинчатые теплообменники — мол, компактнее и дешевле. Но для сред с взвесями или высокой вязкостью они не подходят — забиваются мгновенно. Как-то пробовали ставить на линию сиропов — через неделю работы потеряли 40% производительности.

Интересное решение видел в Швеции — комбинированная система: пластинчатый для основного теплообмена, а одноходовой кожухотрубный теплообменник — для финишной температурной стабилизации. Правом, для наших условий слишком сложно в обслуживании.

Если говорить о новых материалах — всё чаще встречаю теплообменники с покрытием из PTFE. Для агрессивных сред неплохо, но стоимость ремонта таких аппаратов заставляет задуматься о целесообразности.

В общем, несмотря на все недостатки, классический кожухотрубник пока остаётся рабочим вариантом для многих процессов в той же биологической фармацевтике. Главное — не экономить на расчётах и материалах, а то потом дороже обойдётся.