☎ 8 800 302-58-17Рассчитать
Кожухотрубные ТО11 мин

Кожухотрубный охладитель: подбор по среде — вода, масло, конденсат, рассол

Кожухотрубный охладитель подбирают по конкретной рабочей среде: вода требует проверки загрязнения, масло — вязкости и режима течения, конденсат — состава, а рассол — хлоридов и температуры замерзания. Для расчёта нужны расходы, температуры, давления, допустимые потери и материалы обеих сторон.

Правильный подбор охладителя начинается с анализа рабочей среды. Вода, масло, конденсат, рассол и кислоты требуют разных материалов, схем течения и конструктивных решений. Ошибка на этапе подбора приводит к коррозии, снижению теплообмена и преждевременному выходу аппарата из строя.

Инженеры S22 · подбор и поставка теплообменников
Нужен быстрый подбор? Напишите в чат
Проконсультируем и ответим 24/7 примерно за минуту.
ИВ
Инженер-теплотехник
Online · ответ ~1 минута
Подберите теплообменник под мою задачу
Спросить инженера
Отправляя вопрос, вы даёте согласие на обработку персональных данных — политика конфиденциальности
5+
типов рабочих сред в статье
k = 50…1500
Вт/м²·К — диапазон коэффициентов
Re > 10 000
цель для масла и рассола
316L / Ti
материалы для хлоридных сред
2 кейса
с реальными расчётами Re и LMTD
Ключевые выводы статьи
  • Рабочая среда определяет сторону размещения, материал трубок и схему течения ещё до теплового расчёта.
  • Масло — всегда по трубкам, многоходовая схема, цель Re > 10 000 через турбулизаторы или уменьшение d.
  • Конденсат — всегда по трубкам; при наличии CO2 — материал 316L или медь вместо стали 20.
  • Рассол CaCl2 — только 316L или Ti; сталь 304 даёт питтинг за несколько недель.
  • Кислоты — двойная трубная решётка, Hastelloy C-276 или титан Grade 7 в зависимости от типа кислоты.
  • Таблица ТЗ: 9 параметров, которые нужно указать при заказе охладителя для каждой среды.

1. Как рабочая среда определяет конструкцию охладителя

Красный горизонтальный кожухотрубный теплообменник с фланцами и опорами в цеху
Красный горизонтальный кожухотрубный теплообменник с фланцами и опорами в цеху

Проектировщики часто начинают подбор охладителя с теплового расчёта — и это ошибка. Первый шаг должен быть другим: анализ физических и химических свойств рабочих сред. Именно эти свойства определяют, куда направить каждую среду (трубки или межтрубное пространство), какой материал использовать и нужна ли специальная конструкция.

Рабочая среда и охлаждающий агент

Рабочая среда — технологический поток, который требует охлаждения (масло, конденсат, рассол, технологическая вода). Охлаждающий агент — среда, которая отводит тепло (обычно охлаждающая вода из системы оборотного водоснабжения или воздух). Коэффициент теплоотдачи α (Вт/м²·К) — интенсивность теплообмена между стенкой трубки и прилегающим слоем среды. Зависит от Re, Pr и λ среды. Для воды α = 3 000–12 000 Вт/м²·К, для масла α = 200–800 Вт/м²·К, для газа α = 20–100 Вт/м²·К.

Ключевые свойства, которые анализируются при подборе: вязкость μ (определяет Re и режим течения), коррозионная активность (хлориды, кислоты, CO2 — диктуют материал), загрязнённость (содержание взвеси, биологическое обрастание — определяет сторону размещения), давление (высокое давление → трубная сторона), токсичность и взрывоопасность (нужна ли двойная трубная решётка).

Общие правила: по трубкам пускают агрессивные, загрязнённые, высоковязкие и высоконапорные среды — трубки легче чистить и менять. В межтрубное пространство направляют охлаждающую воду (как правило, чистую), среды при низком давлении, конденсирующиеся пары.

Подробнее о принципах устройства: кожухотрубный охладитель — принцип работы и типы. О выборе материалов для коррозионных сред: материалы и защита от коррозии 304/316L/Ti/CuNi.

↑ К оглавлению

2. Охладитель воды: параметры, материалы, скорость в трубках

Охлаждение технологической (рабочей) воды — наиболее распространённая задача. В этом случае и горячая сторона, и холодная — вода, но с разными температурами и качеством. Горячую воду направляют в трубки, охлаждающую воду из системы ОВС — в межтрубное пространство.

Скорость и режим течения

Оптимальная скорость воды в трубках — 1,5–2,5 м/с. При этой скорости число Рейнольдса для воды (d = 25 мм, t = 60°C) составляет Re = 35 000–60 000 — развитое турбулентное течение, α = 4 000–9 000 Вт/м²·К. При скорости ниже 1,2 м/с резко возрастает риск биообрастания и образования отложений CaCO3. При скорости выше 3 м/с — эрозия трубок, особенно при наличии механических взвесей.

Совет: многоходовая схема для малых расходов

Если расход воды невелик и скорость в однаходовом аппарате падает ниже 1,2 м/с — применяйте 2- или 4-ходовую схему. Количество трубок делится на число ходов, скорость возрастает пропорционально. При этом растёт и гидравлическое сопротивление — учитывайте в балансе насосной станции.

Материалы трубок

Выбор материала определяется качеством воды. Сталь 20 пригодна при жёсткости < 6 мг-экв/л, хлоридах < 200 мг/л, pH 7–9. AISI 316L — при хлоридах до 1 000 мг/л. CuNi 90/10 — для систем с морской водой или при повышенных хлоридах (до 10 000 мг/л). Титан Grade 2 — для морской воды без ограничений. Статья о качестве воды: требования к качеству воды для теплообменников.

Предупреждение: хлориды и нержавейка 304

Сталь AISI 304 при хлоридах выше 200 мг/л подвержена питтинговой коррозии, особенно в щелях трубных решёток. При использовании хлорированной воды (для биоцидной обработки) даже кратковременное повышение Cl⁻ до 500 мг/л может инициировать питтинг в течение нескольких месяцев. Используйте AISI 316L как минимальный стандарт при хлоридах > 150 мг/л.

Расчёт теплообменника для воды: бесплатный инженерный расчёт на S22.ru. Каталог аппаратов: кожухотрубные теплообменники — раздел каталога.

↑ К оглавлению

3. Маслоохладитель: вязкость масла, Re, необходимость турбулизаторов

Охлаждение масла — задача, где физические свойства среды кардинально отличаются от воды. Высокая вязкость масла при рабочей температуре определяет всю конструктивную логику маслоохладителя.

Динамическая вязкость и число Рейнольдса для масла

Динамическая вязкость μ (Па·с) масел сильно зависит от температуры. ИГП-18 при 40°C: μ = 0,030 Па·с, при 70°C: μ = 0,010 Па·с. ИГП-30 при 40°C: μ = 0,050 Па·с, при 70°C: μ = 0,015 Па·с. Число Рейнольдса для трубки: Re = (ρ × v × d) / μ = 4×G / (π×d×μ), где G — массовый расход одного потока (кг/с). При ламинарном течении (Re < 2300) коэффициент теплоотдачи масла α ≈ 50–150 Вт/м²·К — крайне низкий, аппарат получается огромным.

Предупреждение: масло в межтрубном пространстве

Размещение масла в межтрубном пространстве — типичная ошибка при подборе. Последствия: застойные зоны за перегородками снижают Re в 3–5 раз по сравнению с трубным размещением; отложения лака и шлаков накапливаются в труднодоступных зонах; промывка межтрубного пространства требует разборки аппарата. Масло — всегда по трубкам.

Достижение турбулентного режима

Для масла Re > 10 000 достигается тремя методами. Метод 1 — уменьшение диаметра трубок: переход с d = 25 мм на d = 16 мм при том же расходе увеличивает Re в 1,56 раза. Метод 2 — увеличение числа ходов: 4-ходовая схема даёт скорость в трубках в 4 раза выше, чем однаходовая. Метод 3 — вставные турбулизаторы: скрученные спиральные вкладыши создают вихревое движение при Re > 100 — эффективны даже при ламинарном течении. Подробнее о маслоохладителях: маслоохладители гидросистем, турбин и компрессоров.

Совет: учитывайте пусковой режим

При пуске оборудование холодное — вязкость масла в 3–5 раз выше, чем при рабочей температуре. Гидравлическое сопротивление трубного пространства при пуске может быть в 5–10 раз выше рабочего. Предусматривайте байпасный клапан перепуска масла мимо охладителя на период прогрева или термостатический вентиль с регулировкой по температуре масла.

Материалы для маслоохладителей

Для минеральных и синтетических масел (без присадок на основе хлора или серы) трубки из стали 20 вполне пригодны — масло не вызывает коррозии стали. При наличии хлорированных присадок или при охлаждении водой с хлоридами на охлаждающей стороне — применяют AISI 316L. Для пищевых масел и FDA-требований — AISI 316L как минимум, часто электрополированные трубки.

↑ К оглавлению

4. Охладитель конденсата: чистая среда, CO2-коррозия, материалы

Конденсат — конденсат пара после его работы в технологическом цикле. По физике среда чистая и маловязкая, что упрощает теплообмен. Главная опасность — растворённый CO2 (диоксид углерода), который в присутствии воды образует угольную кислоту H2CO3 и вызывает общую коррозию углеродистой стали.

Совет: конденсат — всегда в трубки

Конденсат следует направлять исключительно в трубное пространство. Причины: при наличии CO2-коррозии легче заменить трубки, чем кожух; в трубках обеспечивается нужная скорость 1,5–2 м/с; при межтрубном размещении конденсат застаивается в зонах за перегородками, а CO2 концентрируется и вызывает язвенную коррозию в труднодоступных местах.

CO2-коррозия и выбор материала

Скорость коррозии стали 20 при pH конденсата 5,5–6,5 (характерно при CO2) составляет 0,5–2 мм/год. Трубки с толщиной стенки 2 мм выйдут из строя за 1–4 года. Решения: обработка конденсата дегазацией (удаление CO2 аэрацией), нейтрализующие амины (морфолин, циклогексиламин), либо переход на коррозионностойкие материалы. Для конденсатных охладителей при pH > 8 — сталь 20 достаточна. При pH 6–8 — применяют медные трубки (Cu DHP) или медно-никелевые CuNi 90/10. При pH < 6 — AISI 316L или титан.

Предупреждение: аммиачная коррозия меди

Медные и медно-никелевые трубки нельзя применять, если конденсат содержит следы аммиака (NH3). Аммиак образует комплексы с ионами Cu²⁺ и вызывает ускоренную коррозию. При содержании NH3 в конденсате более 0,5 мг/л — только нержавейка 316L или титан.

Давление конденсата, как правило, невысокое (0,5–4 бар), поэтому конструкция охладителя может быть с неподвижными трубными решётками (ХНВ) с относительно тонкими стенками кожуха.

↑ К оглавлению

5. Охладитель рассола: хлориды, точка замерзания, выбор 316L или Ti

Рассол — водные растворы хлоридов (CaCl2, NaCl, MgCl2) или гликолей (этиленгликоль, пропиленгликоль), применяемые в системах хладоснабжения с температурами ниже 0°C. Рабочие температуры рассола — от -5°C до -35°C, что предъявляет двойное требование: коррозионная стойкость к хлоридам + пластичность материала при низких температурах.

Рассол: точка замерзания и концентрация

CaCl2 (хлорид кальция): концентрация 20% — замерзает при -18°C; 25% — при -28°C; 30% — при -55°C. NaCl (поваренная соль): максимальная концентрация 23% — замерзает при -21°C. Пропиленгликоль 40% — при -24°C; 50% — при -36°C. Этиленгликоль 40% — при -23°C; 50% — при -36°C. Рабочая температура охладителя выбирается с запасом 5–8°C выше точки замерзания для предотвращения кристаллизации при случайном снижении расхода или температуры хладагента.

Коррозия в хлоридных средах

Хлорид-ионы (Cl⁻) разрушают пассивирующий оксидный слой на поверхности нержавеющих сталей, инициируя питтинговую коррозию. Критические концентрации: сталь AISI 304 — питтинг начинается при Cl⁻ > 200 мг/л (при повышенных температурах); сталь AISI 316L — устойчива до ~3 000–5 000 мг/л при температурах ниже 50°C; Титан Grade 2 — практически не корродирует в хлоридах любых концентраций при температурах до 120°C.

Предупреждение: CaCl2 + сталь 304 = питтинг за недели

Раствор CaCl2 20–30% содержит 100 000–200 000 мг/л ионов хлора — это в 500–1000 раз выше критического порога для стали 304. Питтинговая коррозия начинается в течение 2–4 недель, трубки теряют герметичность через 2–6 месяцев. Даже AISI 316L в системах с CaCl2 при температурах ниже -10°C требует проверки: пластичность снижается при криогенных температурах.

Тепловая изоляция

Охладители рассола требуют полной тепловой изоляции кожуха и присоединительных трубопроводов. Причины: предотвращение конденсации атмосферной влаги на поверхности (наружная коррозия); снижение потерь холода в окружающую среду; предотвращение намерзания льда на холодных поверхностях. Применяют изоляцию из вспененного полиуретана или минеральной ваты толщиной 50–80 мм с алюминиевой гидрозащитой.

↑ К оглавлению

6. Охладитель кислот и агрессивных сред: специальные сплавы, двойная трубная решётка

Охлаждение кислот — задача, где ошибка в выборе материала означает не только быстрый выход аппарата из строя, но и аварию с возможными человеческими жертвами. Каждый тип кислоты требует индивидуального подхода.

Типы кислот и материалы

  • Соляная кислота HCl (любая концентрация): Hastelloy C-276 (UNS N10276) или титан Grade 7 (с 0,15% Pd). Нержавейка всех марок корродирует.
  • Серная кислота H2SO4 (концентрация >70%): углеродистая сталь или чугун (образует защитный слой сульфата). При <70% — Hastelloy B-3 или сплав 20.
  • Азотная кислота HNO3: AISI 316L или сплав 20. Hastelloy C — не пригоден (окислительная среда).
  • Фосфорная кислота H3PO4: Hastelloy C-276 или титан Grade 2.
  • Уксусная кислота CH3COOH: AISI 316L при концентрации до 10%; сплав 20 или Hastelloy C при высоких концентрациях.

Двойная трубная решётка

Двойная трубная решётка — конструкция с двумя параллельными трубными решётками и вентилируемым зазором между ними. При разрушении трубки в любой из решёток среды не смешиваются: утечка попадает в зазор между решётками и выводится через дренажный патрубок. Обязательна при охлаждении: кислот (смешение с водой — экзотерма или выброс); токсичных и канцерогенных веществ; сред, загрязнение которых недопустимо (фармацевтика, пищевая промышленность).

Совет: материал решётки = материал трубок

При агрессивных средах трубная решётка должна быть из того же сплава, что и трубки. Бюджетное решение — плакировка решётки из углеродистой стали листом из Hastelloy или титана — возможно, но требует контроля качества наплавки. Сварные швы в зоне решётки — наиболее уязвимые места.

↑ К оглавлению

7. Decision table: среда → сторона → материал → особенности

Сводная таблица для быстрого принятия конструктивного решения. Данные актуальны для температур до 80°C и давлений до 10 бар. При экстремальных условиях — консультация инженера обязательна.

Среда Сторона размещения Материал трубок Материал кожуха Особенности
Техническая вода (Cl⁻ <200 мг/л) Трубки или межтруб. Сталь 20 Сталь 20 Скорость 1,5–2,5 м/с
Вода (Cl⁻ 200–1000 мг/л) Трубки AISI 316L Ст.20 / 316L Не применять AISI 304
Морская вода Межтрубное (как хладагент) CuNi 90/10 или Ti AISI 316L Биообрастание; скорость >1,5 м/с
Минеральное масло Трубки Сталь 20 Сталь 20 Многоходовая схема, Re > 10 000
Синтетическое масло с хлором Трубки AISI 316L Сталь 20 Турбулизаторы при высокой вязкости
Конденсат (pH > 8) Трубки Сталь 20 / Cu Сталь 20 Дегазация CO2
Конденсат (pH 6–8, CO2) Трубки CuNi 90/10 Сталь 20 Нет NH3 в конденсате
Рассол NaCl (до 23%) Трубки AISI 316L AISI 316L Тепловая изоляция
Рассол CaCl2 (до 30%) Трубки Титан Grade 2 AISI 316L 304 — категорически запрещён
Пропиленгликоль Трубки AISI 316L Сталь 20 Пищевой класс — электрополировка
HCl (любая конц.) Трубки Hastelloy C-276 / Ti Gr.7 FRP / Hastelloy Двойная трубная решётка
H2SO4 (>70%) Трубки Углеродистая сталь Сталь 20 Нет разбавления водой!
HNO3 Трубки AISI 316L / Alloy 20 Alloy 20 Не применять Hastelloy C

8. Параметры для ТЗ на подбор по каждой среде

Ниже — таблица минимально необходимых параметров для формирования технического задания на подбор кожухотрубного охладителя. Указание неполных данных приводит к некорректному расчёту или необходимости переработки документации.

Параметр Ед. изм. Вода Масло Конденсат Рассол Кислоты
Расход рабочей среды кг/ч или м³/ч + + + + +
T вход / T выход рабочей среды °C + + + + +
Расход охлаждающей воды кг/ч или м³/ч + + + + +
T охлаждающей воды вход °C + + + + +
Рабочее давление (труб./межтруб.) бар + + + + +
Состав / марка масла — — + — — —
Вязкость при T вход и T выход сСт / Па·с — + — — +
Концентрация рассола / гликоля % масс. — — — + —
Содержание хлоридов (Cl⁻) мг/л + — — + +
pH среды — + — + + +
Наличие CO2 / H2S / NH3 мг/л — — + — —
Требования к материалу марка / стандарт по необх. по необх. по необх. + +

9. Кейс 1: маслоохладитель гидростанции 180 кВт — расчёт вязкости и Re

Кейс: маслоохладитель гидростанции насосного агрегата

Исходные данные:

  • Мощность тепловыделения гидростанции: Q = 180 кВт
  • Марка масла: ИГП-30 (индустриальное гидравлическое)
  • T масла на входе: 75°C, T на выходе: 50°C
  • Охлаждающая вода: T вход 25°C, T выход 38°C
  • Расход масла: G = Q / (c × ΔT) = 180 000 / (1,9 × 25) = 3 790 кг/ч = 1,053 кг/с

Расчёт Re: Трубки d = 20 мм (внутр.), 4-ходовая схема, N = 60 трубок (15 на ход). Расход на 1 трубку: g = 1,053 / 15 = 0,0702 кг/с. Вязкость ИГП-30 при 60°C (средн.): μ = 0,018 Па·с. Re = 4 × 0,0702 / (π × 0,020 × 0,018) = 0,281 / 0,00113 = 248 — ламинарное течение!

Решение с турбулизаторами: Установка спиральных вкладышей d = 19 мм, шаг 40 мм. Эффективный Re (с учётом вихревого течения): Re_эфф ≈ 2 200. Коэффициент теплоотдачи масла: α = 350 Вт/м²·К. k = 280 Вт/м²·К (с учётом загрязнений). LMTD = (75-38 - (50-25)) / ln((37/25)) = (37-25) / 0,393 = 30,5 K.

Требуемая площадь: F = 180 000 / (280 × 30,5) = 21,1 м². Выбран аппарат ХНВ 600-24-2-1 с F = 24 м² (с запасом 14%).

Результат: аппарат с турбулизаторами диаметром 600 мм, длина 3 м, 4 хода. Срок изготовления — 3 недели, поставка — Москва.

↑ К оглавлению

10. Кейс 2: охладитель рассола -18°C — выбор 316L, тепловая изоляция

Кейс: охладитель рассола CaCl2 для морозильного склада

Исходные данные:

  • Рабочая среда: рассол CaCl2 25% (T замерзания -28°C)
  • T рассола вход: -10°C, T выход: -18°C
  • Расход рассола: 45 м³/ч = 56 250 кг/ч (ρ = 1 250 кг/м³)
  • Хладагент: аммиак NH3 (кипение при -25°C)
  • Тепловая нагрузка: Q = 56 250 × 3,15 × 8 / 3 600 = 392 кВт

Выбор материала: CaCl2 25% содержит Cl⁻ ≈ 170 000 мг/л — только титан Grade 2. Сталь 304 — исключена. Сталь 316L допускается при температурах до -10°C, но при -18°C и высоких хлоридах — риск питтинга и охрупчивания сварных швов. Решение: трубки и трубные решётки — Ti Grade 2, кожух — AISI 316L.

Тепловая изоляция: ППУ-скорлупа 60 мм на кожухе и патрубках. Алюминиевая оболочка толщиной 0,8 мм. Дренажный клапан с тепловым обогревом для предотвращения замерзания при простоях.

Конструкция: ХКГ 800-180-1-2 (компенсатор на кожухе — из-за большого перепада температур). Аммиак NH3 — в межтрубном пространстве (испарение; нижняя точка ввода, верхняя — вывод пара). Рассол — по трубкам, 2 хода.

Результат: F = 180 м², диаметр 800 мм, длина 4,5 м. Изоляция снизила потери холода с 28 до 3 кВт. Срок эксплуатации при титановых трубках — 20+ лет без замены трубного пучка.

↑ К оглавлению

11. Чек-лист: что указать в ТЗ при разных рабочих средах

Перед отправкой запроса на подбор охладителя проверьте по чек-листу — для каждой среды отмечены критичные позиции.

Универсальные позиции (для всех сред)

  • Наименование и состав рабочей среды (химическая формула или марка)
  • Расход каждой среды (кг/ч или м³/ч)
  • Температуры вход/выход для обеих сред
  • Рабочее давление в трубном и межтрубном пространстве
  • Ориентация аппарата (горизонтальная / вертикальная)
  • Применимые нормы и стандарты (ГОСТ 27590, ASME, PED)
  • Требования к испытательному давлению

Дополнительно для масла

  • Марка масла и вязкость (сСт) при T вход и T выход
  • Допустимый перепад давления по трубному пространству
  • Наличие пускового режима: T масла при пуске, длительность

Дополнительно для рассола

  • Тип рассола: CaCl2 / NaCl / пропиленгликоль / этиленгликоль
  • Концентрация (% масс.) и точка замерзания
  • T минимальная рабочая (для проверки материала на хладоломкость)
  • Требования к наружной тепловой изоляции (да/нет, толщина)

Дополнительно для конденсата

  • pH конденсата, содержание CO2 (мг/л)
  • Наличие аммиака NH3 (при котором медь запрещена)
  • Давление конденсата на входе в охладитель

Дополнительно для кислот

  • Тип и концентрация кислоты
  • Требование двойной трубной решётки (да/нет)
  • Допустимые материалы по регламенту предприятия
  • Требования к антистатической защите (для диэлектрических сред)

Калькулятор Re для определения режима течения масла

Формула: Re = 4 × G / (π × d × μ) — расчёт числа Рейнольдса для одной трубки маслоохладителя

Re = 4 × G / (π × d × μ)
—
Число Рейнольдса

Расход G — массовый расход масла, проходящий через одну трубку за один ход. Если аппарат 4-ходовой с 60 трубками (15 трубок на ход): G = G_общий / 15.

Полный тепловой расчёт — бесплатно
АК

Алексей Корнев

Инженер-теплотехник, S22.ru. Специализация: подбор и расчёт кожухотрубных теплообменников для промышленных объектов. Опыт работы с охладителями масла, рассола и агрессивных сред — 12 лет. Автор технических статей и методик подбора на s22.ru.

Часто задаваемые вопросы

Рабочая среда определяет три ключевых параметра: сторону размещения (трубное или межтрубное пространство), материал трубок и трубных решёток, а также схему течения (одноходовая или многоходовая). Агрессивные среды направляют в трубки — их легче чистить и инспектировать. Вязкие среды требуют многоходовой схемы для увеличения скорости и Re. Коррозионные среды диктуют выбор легированной стали, сплавов CuNi или титана.

Оптимальная скорость воды в трубках — 1,5–2,5 м/с. При скорости ниже 1,2 м/с течение становится ламинарным (Re < 10 000), коэффициент теплоотдачи резко падает, усиливается биообрастание и отложения. При скорости выше 3 м/с — эрозионный износ стенок трубок, особенно при наличии взвеси. Многоходовая схема по трубному пространству позволяет достичь нужной скорости при небольших расходах.

Масло в межтрубном пространстве создаёт застойные зоны у перегородок, где скорость течения минимальна. Это приводит к: плохому теплообмену (Re снижается до ламинарного режима), накоплению шлаков и лака, крайне сложной промывке (межтрубное пространство закрытое). Масло следует пускать по трубкам с многоходовой схемой (4–8 ходов) для достижения развитого турбулентного течения Re > 10 000.

Re = 4×G / (π×d×μ), где G — массовый расход масла (кг/с), d — внутренний диаметр трубки (м), μ — динамическая вязкость масла при рабочей температуре (Па·с). При Re < 2300 — ламинарное течение (k_масло ≈ 50–100 Вт/м²·К). При Re > 10 000 — развитое турбулентное течение (k_масло ≈ 200–400 Вт/м²·К). Для масла ИГП-30 при 60°C: μ ≈ 0,018 Па·с.

Рассол CaCl2 содержит 100 000–200 000 мг/л ионов хлора — это в 500–1000 раз выше критического порога для стали 304. Для CaCl2 минимальный выбор — AISI 316L (до -10°C), оптимальный — титан Grade 2 для любых концентраций и температур. Все сварные швы и трубные решётки должны быть из того же сплава. Сталь 304 — категорически запрещена.

Точка замерзания рассола зависит от концентрации: CaCl2 30% — замерзает при -55°C, NaCl 23% — при -21°C, пропиленгликоль 40% — при -24°C. Охладитель проектируется с запасом 5–8°C от точки замерзания. Кроме того, применяют тепловую изоляцию трубопроводов и теплообменника, электрообогрев при простоях, автоматическое поддержание минимального расхода рассола через охладитель.

Конденсат — всегда в трубки. Причины: конденсат чистый и не даёт отложений на трубках, при CO2-коррозии легче контролировать и заменять трубки, в трубках легче обеспечить нужную скорость 1,5–2 м/с. В межтрубном пространстве конденсат застаивается и при наличии растворённого CO2 вызывает общую коррозию кожуха и трубных решёток.

Для соляной кислоты HCl любой концентрации применяют: Hastelloy C-276 (UNS N10276) — оптимальный выбор до 60°C, или титан Grade 7 (с 0,15% палладия) — стоит дороже, но устойчив при более высоких температурах. Нержавейка AISI 304 и AISI 316L в соляной кислоте корродируют со скоростью 5–50 мм/год. Двойная трубная решётка обязательна.

Двойная трубная решётка — конструкция с двумя параллельными решётками и вентилируемым зазором между ними. При разрушении трубки в любой из решёток среды не смешиваются — утечка попадает в контролируемый зазор и отводится через дренаж. Применяется при: кислотах и щелочах, смешение которых взрывоопасно; токсичных и канцерогенных веществах; средах, где утечка недопустима по технологии.

Обязательные параметры: наименование и состав обеих сред, расходы (кг/ч или м³/ч), температуры на входе и выходе для обеих сред, давления в трубном и межтрубном пространстве, требования к материалам (если есть ограничения), загрязнённость сред. Дополнительно для масла — вязкость; для рассола — концентрация и T замерзания; для конденсата — pH и CO2; для кислот — тип и концентрация.

Технически возможно, но требует тщательной промывки между режимами. На практике такой режим применяется редко — только при наличии системы CIP (Clean-In-Place) и при условии, что среды совместимы с одним материалом трубок. Чаще устанавливают два параллельных охладителя — по одному на каждую среду.

Ориентировочные значения k: вода-вода — 800–1500 Вт/м²·К; вода-масло — 150–400 Вт/м²·К; вода-газ — 30–80 Вт/м²·К; вода-конденсат — 600–1200 Вт/м²·К; рассол-рассол — 400–800 Вт/м²·К; вода-кислота — 200–600 Вт/м²·К (зависит от вязкости). Реальные значения определяются скоростями сред, степенью турбулентности и сопротивлением загрязнений (Rf).

Подобрать охладитель под вашу среду

Укажите рабочую среду и параметры — инженер рассчитает охладитель и предложит оптимальный материал трубок бесплатно.

Нажимая кнопку, вы соглашаетесь с политикой обработки данных. Отвечаем в течение 2 часов.

Читайте также

Хаб · K3-ОХЛАДИТЕЛИ
Кожухотрубный охладитель: что это и как работает
★ Топ · 45/мес
Маслоохладители для гидросистем, турбин и компрессоров
K3-ОБЩИЕ · Хаб
Кожухотрубный теплообменник: полный гид (хаб K3)
Каталог
Подобрать кожухотрубный теплообменник — каталог S22.ru
Материалы
Материалы и коррозия охладителей
Расчёт
Расчёт по LMTD и NTU-ε: пошаговый пример

Как среда меняет конструкцию

Для воды важны скорость, качество и возможность очистки трубок. Для масла проверяют вязкость, число Рейнольдса и необходимость турбулизации, для рассола — коррозионную стойкость, а для конденсата — присутствие растворённых газов.

Сравнение задач

СредаКлючевая проверка
ВодаЗагрязнение, скорость, расход и материал трубок
МаслоВязкость, перепад давления и режим течения
КонденсатТемпература, давление, pH и коррозионная активность
РассолХлориды, температура замерзания и совместимость материала

Что не забыть в ТЗ

Вопросы и ответы

Можно ли выбрать охладитель только по расходу?
Нет. Расход задаёт гидравлическую часть задачи, но площадь зависит также от температур, свойств среды и требуемого теплового потока. Нужны параметры обеих сторон.
Почему масло требует отдельной проверки вязкости?
Вязкость влияет на скорость, сопротивление и коэффициент теплоотдачи. При изменении температуры масла расчётный режим может заметно меняться.
Как рассол влияет на материал трубок?
Хлориды повышают риск локальной коррозии, а температура замерзания задаёт рабочий диапазон. Материал выбирают по составу рассола и фактическому температурному режиму.
Что проверить для охладителя конденсата?
Нужно знать состав конденсата, давление, температуру и наличие растворённых газов. Эти параметры определяют коррозионную стойкость и допустимое исполнение аппарата.
Нужна ли теплоизоляция охладителю рассола?
Её рассматривают, если нужно ограничить теплоприток из окружающей среды или предотвратить конденсацию на корпусе. Решение зависит от температуры поверхности и условий размещения.