8 800 302-58-17 zakaz@s22.ru Написать инженеру
Главная Статьи Как выбрать кожухотрубный теплообменник
Подбор · Расчёт · Кожухотрубные · Инжиниринг

Как выбрать кожухотрубный теплообменник: расчёт, характеристики, чек-лист

Подробный инженерный гид по подбору кожухотрубного теплообменника под котельную, чиллер, ГВС, ХВС, маслоохладитель и пароводяной контур. Формулы тепловой мощности и перепада давления, таблицы материалов трубок, типоразмеры по ГОСТ 15122-79, чек-лист 24 пункта, готовый Excel-шаблон и реальные бренды российского рынка — РИДАН, ЭТРА, Alfa Laval, Funke, Kelvion, Sondex.

Подобрать теплообменник под задачу

Кратко: чек-лист для подбора

Зачем правильно подбирать кожухотрубный теплообменник

Кожухотрубный теплообменник — самый массовый тип промышленного теплообменного оборудования в России и СНГ. Его ставят в котельных, на ТЭС, в системах ГВС многоквартирных домов, в холодильных установках, на нефтепереработке, в пищевке, в фармацевтике, на судах, в системах гидрооборудования. Российский парк таких аппаратов оценивается в 250-300 тысяч единиц, ежегодная замена — около 12-15 тысяч (данные «Российской ассоциации промышленных теплообменников», 2024).

При этом до 35-40% подобранных и установленных аппаратов работают в нерасчётном режиме: завышенная площадь поверхности, неправильный материал трубок, ошибочный график температур, превышение допустимого перепада давления. Последствия — перерасход электроэнергии на насосах 10-25%, ускоренное загрязнение и накипь, преждевременная замена аппарата через 4-6 лет вместо проектных 15-20. Совокупный ущерб для типового ИТП многоквартирного дома — 250-500 тыс. ₽ за срок службы.

В этой статье разбираем алгоритм подбора кожухотрубного теплообменника от исходных данных до выбора конкретного типоразмера и поставщика. Если вам нужно понять, как такой аппарат работает в принципе, начните с базовой статьи о принципе работы кожухотрубного теплообменника, и только потом возвращайтесь сюда за инженерным расчётом.

Кожухотрубный теплообменник — это аппарат поверхностного типа, в котором один теплоноситель (обычно более горячий) движется внутри пучка стальных труб, а второй — в межтрубном пространстве кожуха. Передача тепла идёт через стенку трубы за счёт теплопроводности металла. Регламентируется ГОСТ 15122-79, ГОСТ Р 55601-2013, ASME VIII Div.1 (для импортного исполнения).

9 параметров, без которых подбор невозможен

Любой грамотный инженер начинает подбор с заполнения опросного листа. Без этих данных результат — гадание на кофейной гуще. Если поставщик соглашается подобрать аппарат «по одному параметру — мощности», бегите от такого поставщика.

ПараметрОбозначениеЕдиницыГде взять
Тепловая мощностьQкВт / Гкал/чПроект, ТЗ, баланс
Температура горячего входаT1°CГрафик теплосети
Температура горячего выходаT2°CГрафик теплосети
Температура холодного входаt1°CТехнические условия
Температура холодного выходаt2°CТехнические условия
Расход горячийG1т/ч / м3/чСчитается из Q и ΔT1
Расход холодныйG2т/ч / м3/чСчитается из Q и ΔT2
Рабочее давлениеP1, P2МПа / барТепловая сеть / ТУ
Допустимый ΔPΔP1, ΔP2кПаСП 124.13330

К этим девяти параметрам обязательно добавляются: тип среды (вода питьевая / умягчённая / техническая / морская / гликоль / фреон / пар / масло), её жёсткость и pH, наличие взвешенных частиц, температурный класс работы (циклика или установившийся режим), требования к чистке (механическая или химическая), требуемый срок службы и категория сосудов под давлением (по ТР ТС 032/2013).

Практика S22: наш опросный лист для подбора кожухотрубного теплообменника содержит 27 полей. Из них 9 — обязательные (см. таблицу выше), 18 — уточняющие. Без обязательных 9 расчёт не запускается. Опросный лист отправляется по запросу на zakaz@s22.ru.

Шаг 1: расчёт тепловой мощности Q

Тепловая мощность аппарата — то количество тепла в единицу времени, которое теплоноситель должен передать или забрать. Считается из баланса мощности по горячей стороне:

Q = G1 · c1 · (T1 − T2) / 3600

Где Q — мощность в кВт, G1 — массовый расход горячего теплоносителя в кг/ч, c1 — удельная теплоёмкость в кДж/кг·К, (T1 − T2) — перепад температур по горячей стороне в °C. Деление на 3600 переводит результат в кВт.

Типичные значения теплоёмкости c:

Для холодной стороны должен сходиться баланс: Q = G2 · c2 · (t2 − t1) / 3600. Невязка более 3-5% — признак ошибки в исходных данных, надо проверять расходы или график температур.

Внимание: для пара или фреона с фазовым переходом формула меняется на Q = G · r, где r — удельная теплота парообразования / конденсации (для воды при 130°C — 2174 кДж/кг, при 100°C — 2258 кДж/кг). Если у вас контур с фазовым переходом, расчёт делает только специалист с теплофизическими таблицами.

Пример расчёта для типовой котельной

Дано: котельная МКД 7 этажей 84 квартиры, отопление 95/70°C, расчётный расход G1 = 25 т/ч воды. Считаем мощность:

Q = 25 000 · 4,187 · (95 − 70) / 3600 = 25 000 · 4,187 · 25 / 3600 ≈ 727 кВт

Округляем вверх до ближайшего стандартного типоразмера — 800 кВт. По таблицам РИДАН и S22 этой мощности соответствует кожухотрубный аппарат ПВ ТНГ-219 ход 2, площадь поверхности теплообмена F = 7,2-8,5 м² в зависимости от температурного графика второй стороны.

Шаг 2: средняя логарифмическая разность температур ΔTср

Главная теплотехническая формула при подборе любого рекуперативного теплообменника — среднее логарифмическое температурного напора. Она учитывает, что вдоль аппарата ΔT между горячим и холодным теплоносителями меняется нелинейно.

ΔTср = (ΔTmax − ΔTmin) / ln(ΔTmax / ΔTmin)

Где ΔTmax и ΔTmin — большая и меньшая из двух температурных разностей на концах аппарата.

Для противотока (классическая схема кожухотрубных аппаратов):
ΔTmax = T1 − t2 (на «горячем» конце)
ΔTmin = T2 − t1 (на «холодном» конце)

Для прямотока (применяется редко, например, для криогенной техники):
ΔTmax = T1 − t1
ΔTmin = T2 − t2

Пример расчёта ΔTср для ГВС

Дано: ГВС 5/65°C от первичного контура 75/40°C (противоток).

Важная проверка: если ΔTmin < 5°C — это очень «холодный» конец аппарата, поверхность теплообмена резко вырастает, кожухотрубный теплообменник становится экономически нецелесообразен. В таких случаях ставят пластинчатый. Подробнее в статье кожухотрубный против пластинчатого.

Для многоходовых кожухотрубных аппаратов (2, 4, 6 ходов по трубному пространству) к ΔTср применяется поправочный коэффициент Ψ от 0,75 до 0,98 — зависит от соотношения ΔT и числа ходов. Графики Ψ есть в любом справочнике теплотехника (Краус, Богомолова) или в нормативе ГОСТ Р 55601.

Шаг 3: коэффициент теплопередачи k

Коэффициент теплопередачи k — это интегральная характеристика, показывающая, сколько ватт тепла передаётся через 1 м² поверхности при ΔT 1°C. Размерность — Вт/(м²·К).

Полный расчёт k идёт через критериальные уравнения Нуссельта, Рейнольдса, Прандтля — это ручные часы инженерной работы. Для предварительного подбора используют таблицы:

Пара средk чистыйk загрязнённый 3-5 лет
Вода — вода (отопление)1500-3500 Вт/м²·К1000-2500 Вт/м²·К
Вода — пар (конденсация)2500-5000 Вт/м²·К1800-3500 Вт/м²·К
Вода — фреон R22 (испарение)700-1500 Вт/м²·К500-1100 Вт/м²·К
Вода — масло турбинное200-500 Вт/м²·К150-380 Вт/м²·К
Газ — газ (рекуператор)30-100 Вт/м²·К25-80 Вт/м²·К
Аммиак NH3 — вода800-1800 Вт/м²·К600-1400 Вт/м²·К
Дымовые газы — вода50-150 Вт/м²·К40-120 Вт/м²·К

Точный расчёт k идёт по формуле сложения термических сопротивлений:

1/k = 1/α1 + δтртр + Rзагр1 + Rзагр2 + 1/α2

Где α1 и α2 — коэффициенты теплоотдачи внутри труб и в межтрубном пространстве (Вт/м²·К), δтр — толщина стенки трубы (м), λтр — теплопроводность металла (Вт/м·К), Rзагр — термическое сопротивление загрязнений (м²·К/Вт).

Стандартные значения теплопроводности λ материалов трубок:

Стандартные значения термического сопротивления загрязнений Rзагр:

Шаг 4: расчёт площади теплообмена F

Главная формула подбора:

F = Q / (k · ΔTср · Ψ) · Kзап

Где F — площадь поверхности теплообмена в м², Ψ — поправка на многоходовость (0,75-0,98), Kзап — коэффициент запаса (1,15-1,25 для типовых условий, 1,25-1,35 для жёсткой воды).

Сквозной пример для котельной 727 кВт

Берём пример из шага 1: Q = 727 кВт. Считаем ΔTср для графика 95/70°C — 75/40°C (противоток):

Берём k = 2200 Вт/м²·К (вода-вода, чистая умягчённая, средний по таблице), Ψ = 0,95 для 2-ходового аппарата, Kзап = 1,20:

F = 727 000 / (2200 · 24,66 · 0,95) · 1,20 ≈ 14,1 · 1,20 ≈ 16,9 м²

Ближайший стандартный типоразмер по ГОСТ 15122-79 — кожух DN325, длина L=3,0 м, число труб 121, площадь 18,3 м². Берём с небольшим запасом 8%. Это типовая модель ПВ ТНГ-325-25-2 РИДАН или аналогичная серия от ЭТРА. Если интересны конкретные обозначения, разбираем их подробно в статье про типовые обозначения по ГОСТ 15122-79.

Шаг 5: скорость теплоносителя и перепад давления

Сама по себе площадь — это только половина расчёта. Дальше проверяется гидравлика: скорость воды в трубках и в межтрубном пространстве, перепад давления ΔP по обеим сторонам.

Оптимальные скорости по ГОСТ 27590-2005 и СП 41-101-95:

Скорость считается по формуле w = G / (ρ · Sсеч), где Sсеч — суммарное сечение всех труб одного хода, ρ — плотность теплоносителя.

Перепад давления ΔP идёт по уравнению Дарси-Вейсбаха:

ΔP = (λ · L/d + Σξ) · ρ · w² / 2

Где λ — коэффициент трения по длине (0,025-0,035 для воды в трубах с шероховатостью), L — длина трубного пучка, d — внутренний диаметр трубы, Σξ — сумма коэффициентов местных сопротивлений (поворотов, входа, выхода).

Лимиты по ΔP для разных систем:

СистемаЛимит ΔP по СП/СНиПРеальный оптимум
ИТП — контур отопления МКД50 кПа20-30 кПа
ИТП — контур ГВС30 кПа10-20 кПа
Котельная промышленная80 кПа30-50 кПа
Контур чиллера испарителя80 кПа30-60 кПа
Контур чиллера конденсатора100 кПа40-70 кПа
Маслоохладитель турбины120 кПа60-90 кПа
Цена превышения ΔP: каждые лишние 10 кПа на теплообменнике добавляют 3-5% к мощности циркуляционного насоса. Для типового ИТП МКД (насос 1,5 кВт, наработка 5000 ч/год) это +75-225 кВт·ч в год, или 600-1800 ₽ доп. расходов на электроэнергию. За 15 лет срока службы — 9-27 тыс. ₽. Мелочь? Только если у вас один аппарат. На сотне ИТП — серьёзные деньги.

Шаг 6: количество ходов по трубному пространству

Если расчётная скорость в трубках получается ниже 0,5 м/с — k будет низким, аппарат слишком большим и дорогим. Решение — увеличить количество ходов: разделить трубный пучок перегородками на 2, 4 или 6 потоков.

Каждый дополнительный ход увеличивает скорость пропорционально (при том же общем расходе) и пропорционально квадрату скорости — перепад давления. Поэтому выбор числа ходов — компромисс между k и ΔP.

Расход воды GДиаметр кожухаРекомендуемые ходы
более 80 т/чDN325-4261 ход
40-80 т/чDN273-3252 хода
15-40 т/чDN219-2732-4 хода
5-15 т/чDN159-2194 хода
1-5 т/чDN89-1594-6 ходов
менее 1 т/чDN57-896 ходов

Чёткий критерий для увеличения числа ходов: если скорость в трубках при выбранной компоновке падает ниже 0,8 м/с — добавить ход. Если ΔP при этом превышает лимит (50 кПа для ИТП) — увеличить диаметр кожуха и снизить число труб в ходе. Подробный разбор — в статье сколько ходов в кожухотрубе.

Эмпирическое правило: для типовых ИТП многоквартирных домов и небольших котельных 70-90% применяемых аппаратов — 2-ходовые. Это золотая середина по k и ΔP. 1-ходовые — для очень больших расходов (промышленные котельные ТЭС). 4 и 6 ходов — для малых расходов и парового конденсата.

Шаг 7: материал трубок и кожуха

Выбор материала — это не «чем дороже, тем лучше», а строгая привязка к среде. Лишний титан там, где справится Ст20, удорожает аппарат в 8-12 раз. Сэкономленная нержавейка там, где нужен мельхиор — поломка через 2-3 года.

СредаМатериал трубокМатериал кожухаЦена vs Ст20
Вода чистая до 100°C, низкая жёсткостьСт20Ст3, Ст20×1,0
Вода городская, жёсткая до 7 °Ж08Х18Н10 / 12Х18Н10ТСт20×2,2-2,8
ГВС питьевая (СанПиН)12Х18Н10Т / 316LСт20 + покрытие×2,5-3,2
Морская водаCuNi 90/10 / Ti Gr.2Ст20 (внутри гумми) / Ti×4,5-9
Аммиак NH3Ст20 / 09Г2С09Г2С / 16ГС×1,5
Фреон (R22, R134a, R410A)М1 (медь) / Ст20Ст20×1,3-2,0
Концентрированные кислоты, щёлочиTi Gr.2 / Ti Gr.7 / SAF 2507Ti / дуплекс×8-15
Пар низкого давления до 0,7 МПаСт20Ст20×1,0
Пар высокого давления более 1,4 МПа15ГС / 16ГС16ГС / 09Г2С×1,4-1,8
Масло турбинное Тп-22ССт20 / латунь Л63Ст20×1,0-1,3

Полный разбор материалов трубок с примерами реальных проектов — в статье материалы 316L, CuNi, Ti. Там же таблица коррозионной стойкости 40 марок стали к 60 распространённым средам.

Опасная ошибка: ставить мельхиор CuNi на аммиачный контур (промышленные холодильные машины). Медь разрушается аммиаком за 6-18 месяцев — продукты коррозии забивают теплообменные трубки, аппарат превращается в хлам. Для NH3 только сталь Ст20, 09Г2С или высоконикелевые сплавы. Распространённая ошибка при импортозамещении: иностранный аналог делался под фреон, в РФ ставят на аммиак — катастрофа.

Шаг 8: типоразмеры по ГОСТ 15122-79 и ГОСТ Р 55601-2013

Российские кожухотрубные теплообменники маркируются по ГОСТ 15122-79 (общего назначения) или ГОСТ Р 55601-2013 (для систем теплоснабжения). Типовая маркировка содержит: тип аппарата (ТН — теплообменник нежёсткой конструкции с компенсатором, ТП — с плавающей головкой, ТК — с U-образными трубами), диаметр кожуха в мм, длину труб в мм, число ходов, исполнение по температурному классу.

Пример обозначения: ТНГ 325 II-3,0-2-2 читается как:

Стандартные диаметры кожуха по ГОСТ 15122-79: 57, 89, 159, 219, 273, 325, 426, 530, 630, 820, 1000, 1200, 1400 мм. Длины труб: 1,0 / 1,5 / 2,0 / 3,0 / 4,0 / 6,0 / 9,0 м.

Расширенный гид по обозначениям — в материале типовые обозначения по ГОСТ 15122-79.

Шаг 9: подбор под конкретное применение

Котельная и ИТП — отопление

Типовая задача: первичный контур теплосети 130/70°C или 150/70°C, вторичный — отопление здания 95/70°C или 80/60°C. Параметры аппарата: мощность 200 кВт - 5 МВт, температуры до 130°C, давление до 1,6 МПа, материал трубок Ст20 если вода умягчённая, или нержавейка 12Х18Н10Т если городская сеть. Типичный аппарат — 2-ходовой кожухотрубный РИДАН ПВ ТНГ-273-326-2 (1,2 МВт) или ЭТРА ПВ-159-2,0-2 (450 кВт). Запас по поверхности 15-20%.

Мощность ИТПТипоразмерПлощадьЦена 2026, ₽
200-400 кВтПВ ТНГ-159-1,5-22,5-3,8 м²180-260 тыс.
400-800 кВтПВ ТНГ-219-2,0-25,2-7,5 м²280-420 тыс.
800-1500 кВтПВ ТНГ-273-3,0-29,8-13,5 м²420-650 тыс.
1500-3000 кВтПВ ТНГ-325-3,0-216,5-22 м²620-980 тыс.
3000-5000 кВтПВ ТНГ-426-4,0-232-45 м²1,1-1,7 млн

Чиллер — испаритель и конденсатор

Чиллер использует два кожухотрубных аппарата: испаритель (фреон испаряется, отбирая тепло от воды контура холодоснабжения) и конденсатор (фреон конденсируется, отдавая тепло воде градирни или воздуху). Параметры: давление по фреону 1,5-3,0 МПа (R22, R134a) или 2,8-4,5 МПа (R410A), температуры на испарителе −10…+12°C, на конденсаторе +35…+60°C. Материал трубок — медь М1 или сталь Ст20 с медным оребрением для интенсификации теплоотдачи.

Особенность: конденсатор и испаритель чиллера — это затопленные или заливные аппараты, без плавающей головки, с U-образными трубками или с неподвижными решётками + компенсатор. Подбор делает производитель чиллера (Carrier, York, Trane, McQuay) или специализированный поставщик. Расчётная статья — отдельный гид конденсатор чиллера.

ГВС — горячее водоснабжение

Параметры: первичка 70-95°C, ГВС 5/65°C, давление до 1,0 МПа, материал трубок строго нержавейка 12Х18Н10Т или 316L по СанПиН 2.1.4.2496-09 (контакт с питьевой водой). Запас по поверхности 25-35% из-за быстрого зарастания накипью при жёсткой воде. Типичный аппарат — РИДАН ВВПИ-159-1,5-2 или серийный s22 кожухотрубный ГВС.

ХВС — холодоснабжение фанкойлов

Между чиллером и фанкойлами часто ставят промежуточный кожухотрубный или пластинчатый теплообменник — для разделения контуров. Параметры: вода 7/12°C по первичке, 9/14°C по вторичке, материал Ст20 или нержавейка, давление до 1,0 МПа. Поверхность для типового контура 200 кВт — около 12-18 м² (низкая ΔT → большая площадь).

Маслоохладители турбин и компрессоров

Масло турбинное (Тп-22С, ТП-30) охлаждается водой через кожухотрубный аппарат с U-трубами или с плавающей головкой. Параметры: масло 65-85°C → 35-45°C, вода 25/40°C, давление масла до 0,6 МПа, давление воды до 1,0 МПа. Материал — Ст20 + латунь Л63 для трубок (высокая теплопроводность). Особенность: коэффициент теплопередачи низкий 200-500 Вт/м²·К из-за высокой вязкости масла, поэтому поверхность теплообмена крупная.

Пароводяные подогреватели

Пар низкого давления 0,1-0,7 МПа подаётся в межтрубное пространство, вода — в трубки. Конденсация пара даёт высокий коэффициент теплоотдачи α 8000-15000 Вт/м²·К. Поверхность получается компактная. Особенность: обязательно ставить конденсатоотводчик после аппарата и стартовый дренаж 25-50 мм. Материал кожуха — Ст3 или Ст20, материал трубок — Ст20 или 12Х18Н10Т если вода питьевая.

Шаг 10: выбор поставщика на российском рынке

Расклад на российском рынке кожухотрубных теплообменников 2026 года:

БрендСтранаСегментСильные стороны
РИДАНРФ (Н. Новгород)ИТП, котельные до 10 МВтСерийность, склад, цена/качество
ЭТРАРФ (Подольск)ТЭС, нефтехимия, до 50 МВтПроектное исполнение, нержавейка, спецстали
S22 (МЗ 22)РФ (Москва)Серийные ИТП и ХВСКороткий срок поставки, типовые проекты
Alfa LavalШвецияПремиум: фарма, морская, пищевкаПремиум-исполнение, сертификаты ASME/PED
FunkeГерманияChemtech, спецсплавыЭкзотические материалы, кастомные расчёты
Kelvion (GEA)ГерманияНефтехимия, LNG, ТЭСКрупнотоннажные аппараты до 200 МВт
Sondex TranterДания/СШАСудовое, морское, нефтепереработкаМорское исполнение, надёжность
APV (SPX)СШАПищевка, асептика, фармаСанитарное исполнение, CIP

Для типового ИТП многоквартирного дома или малой котельной до 5 МВт — РИДАН или серийный S22, цена/качество и срок поставки 2-4 недели. Для проектных аппаратов с агрессивными средами — ЭТРА или Funke, срок 8-16 недель. Для морского и судового исполнения — Sondex или Alfa Laval. Для нефтехимии большой мощности — Kelvion или ЭТРА.

Совет S22: при выборе поставщика всегда требуйте опросный лист с заполненными 9 базовыми параметрами и обратный расчёт от поставщика — он должен прислать вам формулу, по которой выбран аппарат, с указанием k, ΔTср, F и ΔP. Если поставщик не предоставляет расчёт — это не инженерный, а сбытовой подход. Стандартный комплект документов поставки: паспорт аппарата, сертификат соответствия ТР ТС 032/2013, протокол гидравлических испытаний, акт химической пассивации (для нержавейки и титана).

Шаг 11: температурная компенсация — компенсатор или плавающая головка

Если разница температур кожуха и трубного пучка превышает 50°C, металл расширяется неравномерно. Решение — линзовый компенсатор на кожухе (дешевле) или плавающая головка (дороже, но позволяет извлекать пучок).

ПараметрЛинзовый компенсаторПлавающая головкаU-трубы
Цена vs неподвижный+15-25%+30-50%+20-30%
Допустимая ΔTдо 80°Cдо 200°Cдо 250°C
Чистка трубок снаружиТолько химияМеханика + химияТолько химия
Чистка трубок изнутриТолько химияМеханика + химияТолько химия
Срок службы15-20 лет20-30 лет15-25 лет
Типовое применениеИТП, ГВСТЭС, нефтехимияЧиллеры, маслоохладители

Подробный разбор выбора — в статье компенсатор или плавающая головка.

Шаг 12: горизонтальное или вертикальное исполнение

Большинство кожухотрубных теплообменников делают горизонтальными — проще монтаж, удобнее обслуживание. Но вертикальное исполнение тоже встречается:

Разбор по типам — в статье вертикальный или горизонтальный.

Шаг 13: типовые ошибки подбора — на что не наступить

Полный разбор 15 кейсов с примерами реальных проектов — в материале 15 кейсов ошибок выбора.

Шаг 14: Excel-шаблон расчёта

S22 разработал унифицированный Excel-шаблон подбора кожухотрубного теплообменника. Лист содержит 7 расчётных блоков:

  1. Исходные данные — 9 обязательных полей + 8 уточняющих
  2. Расчёт мощности Q — баланс по обеим сторонам с проверкой невязки
  3. Расчёт ΔTср — противоток / прямоток / многоходовая поправка Ψ
  4. Подбор k — из встроенной таблицы по типу среды и материалу + ручная корректировка
  5. Расчёт F — с коэффициентом запаса 15-25%
  6. Гидравлика — скорости в трубках и межтрубном, ΔP по обеим сторонам
  7. Подбор типоразмера — из встроенной базы 187 серийных моделей РИДАН, ЭТРА, S22

Шаблон высылается бесплатно по запросу на zakaz@s22.ru с темой «Excel расчёт кожухотрубного теплообменника». В нём встроены проверки на корректность исходных данных и валидация против ГОСТ 15122-79.

Финальный чек-лист подбора кожухотрубного теплообменника — 24 пункта

  1. Указаны Q, T1/T2, t1/t2, G1, G2, P1, P2, ΔP — 9 обязательных параметров
  2. Указан тип среды (вода / гликоль / фреон / пар / масло / специальная)
  3. Указан состав воды: жёсткость, pH, взвесь, хлориды
  4. Указан температурный класс работы (постоянный или циклический)
  5. Указано требуемое исполнение (общепром / питьевое / морское / асептическое)
  6. Проверен баланс мощности по обеим сторонам, невязка менее 5%
  7. Рассчитана ΔTср по логарифмической формуле для противотока
  8. Применена поправка Ψ на многоходовость (если ходов более 1)
  9. Выбран коэффициент k из таблицы или рассчитан по критериям Нуссельта
  10. Учтены термические сопротивления загрязнений Rзагр
  11. Рассчитана площадь F с запасом 15-25%
  12. Подобран ближайший типоразмер по ГОСТ 15122-79 или Р 55601-2013
  13. Проверена скорость воды в трубках (диапазон 1,0-2,5 м/с)
  14. Проверена скорость в межтрубном пространстве (0,3-1,0 м/с)
  15. Рассчитан ΔP по трубам и кожуху, не превышены лимиты по СП
  16. Выбрано число ходов по таблице соответствия расходу и диаметру
  17. Выбран материал трубок строго под среду (не «с запасом»)
  18. Выбран материал кожуха согласно среде и давлению
  19. Решён вопрос температурной компенсации (компенсатор / плавающая головка / U-трубы)
  20. Решена ориентация (горизонтальное / вертикальное) с учётом монтажа
  21. Заложен фильтр грубой очистки перед аппаратом по обеим сторонам
  22. Предусмотрены штуцеры под манометры, термометры, дренаж, воздушник
  23. Согласован сертификат соответствия ТР ТС 032/2013 (категория 1-4)
  24. Получены документы: паспорт, сертификат, протокол гидроиспытаний, акт пассивации
Самопроверка: если из 24 пунктов выполнено меньше 20 — подбор сделан с ошибками, риски нерасчётного режима высоки. Если меньше 15 — это «подбор по сбытовому каталогу», без инженерного расчёта.

Что ещё проверить перед заказом

Помимо технического подбора, перед заказом аппарата стоит проверить:

Полная процедура приёмки и пусконаладки описана в наших материалах по диагностике трубного пучка и эксплуатации по типам аппаратов.

Подобрать кожухотрубный теплообменник под вашу задачу

Заполните опросный лист (9 параметров) — инженер S22 сделает расчёт по ГОСТ 15122-79, подберёт типоразмер РИДАН/ЭТРА/S22, рассчитает ΔP и пришлёт КП за 1 рабочий день.

Связаться с инженером →

Часто задаваемые вопросы

По каким параметрам подбирают кожухотрубный теплообменник? +

Базовые исходные данные для подбора: тепловая мощность Q (кВт), температурный график горячего и холодного контуров (Т1/Т2 и t1/t2, °C), расходы теплоносителей G1 и G2 (т/ч или м3/ч), рабочее давление P1 и P2 (МПа или бар), допустимый перепад давления ΔP по сторонам трубы и межтрубного пространства (обычно 20-50 кПа), тип среды (вода, пар, фреон, гликоль, масло, агрессивная жидкость), требуемая степень загрязнения F (м2·К/Вт) и срок службы. По этим данным считают площадь поверхности теплообмена F = Q/(k·ΔTср), подбирают типоразмер по ГОСТ 15122-79 или ГОСТ Р 55601-2013, материал трубок (Ст20, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10, CuNi 90/10, Ti Gr.2) и количество ходов 1/2/4/6.

Как рассчитать тепловую мощность кожухотрубного теплообменника? +

Тепловая мощность считается по формуле Q = G · c · (T1 − T2) / 3600, где G — расход теплоносителя в кг/ч, c — теплоёмкость (для воды 4,187 кДж/кг·К, для 30% этиленгликоля 3,75 кДж/кг·К, для масла МС-20 1,9 кДж/кг·К), (T1 − T2) — перепад температур по горячей стороне в °C. Пример: контур котельной 95/70°C, G = 25 т/ч воды → Q = 25000 · 4,187 · 25 / 3600 = 727 кВт. Для холодной стороны должно сходиться: Q = G2 · c2 · (t2 − t1). Невязка более 3-5% означает ошибку в исходных данных. Дальше — расчёт средней логарифмической разности температур ΔTср и площади теплообмена F = Q/(k·ΔTср).

Какой коэффициент теплопередачи k у кожухотрубного теплообменника? +

Типичные значения коэффициента теплопередачи k для чистого кожухотрубного аппарата: вода-вода — 1500-3500 Вт/м2·К, вода-пар (конденсация) — 2500-5000 Вт/м2·К, вода-фреон (испарение) — 700-1500 Вт/м2·К, вода-масло — 200-500 Вт/м2·К, газ-газ — 30-100 Вт/м2·К. С учётом загрязнения (накипь, биоплёнка, окалина) k через 3-5 лет эксплуатации падает на 25-40%, поэтому при подборе закладывают коэффициент запаса по поверхности 15-25%. Точный k считается по формуле 1/k = 1/α1 + δтр/λтр + Rзагр1 + Rзагр2 + 1/α2, где α — коэффициенты теплоотдачи, δ — толщина стенки трубы, λ — теплопроводность металла.

Какой материал трубок выбрать? +

Для систем отопления и ГВС на городской воде до 100°C — углеродистая Ст20 (ГОСТ 8733-74) если вода мягкая или подготовленная, либо нержавейка 08Х18Н10 / 12Х18Н10Т если жёсткость более 7 °Ж. Для морской воды и засолённых рассолов — мельхиор CuNi 90/10 или CuNi 70/30. Для агрессивных сред, кислот, концентрированных солей — титан Ti Gr.2 или Ti Gr.7, дуплексная нержавейка SAF 2205. Для пара высокого давления — 15ГС, 16ГС. Для аммиачных холодильных контуров — Ст20, мельхиор запрещён (коррозия аммиаком). Цена нержавейки в 2-3 раза выше углеродки, мельхиора — в 4-5 раз, титана — в 8-12 раз, поэтому материал выбирают строго под среду, а не «с запасом».

Сколько ходов делать в кожухотрубном теплообменнике? +

Количество ходов по трубному пространству определяет скорость теплоносителя и, следовательно, коэффициент теплоотдачи α1. Оптимальная скорость воды в трубках — 1,0-2,5 м/с (по ГОСТ 27590-2005 для секционных аппаратов). Если расход маленький, а ходов 1 — скорость 0,2-0,4 м/с, k падает в 2-3 раза. Решение: увеличить число ходов до 2, 4 или 6. Каждый дополнительный ход поднимает скорость пропорционально, но и удваивает перепад давления ΔP. Практическое правило: 1 ход для расходов более 50 т/ч на DN200, 2 хода для 20-50 т/ч, 4 хода для 5-20 т/ч, 6 ходов только для очень малых расходов и высокой ΔP. См. отдельную статью про выбор количества ходов.

Какой перепад давления допустим? +

По СП 124.13330.2012 и СП 41-101-95 для систем теплоснабжения допустимый перепад давления на теплообменнике — не более 30-50 кПа (0,3-0,5 бар) по каждой стороне. Для систем ГВС — до 20 кПа. Для контуров чиллеров — до 80 кПа (мощные циркуляционные насосы). Если расчётный ΔP выходит за лимит — нужно либо снижать скорость (уменьшать число ходов), либо увеличивать диаметр кожуха, либо ставить аппарат большей площади с меньшей скоростью. Превышение ΔP приводит к перерасходу электроэнергии на насосах: каждые лишние 10 кПа = +3-5% к мощности насоса, или 8-15 тыс. ₽/год для типового ИТП МКД.

Какой запас по площади закладывать? +

Стандартный запас по поверхности теплообмена при подборе кожухотрубного аппарата — 15-25% от расчётной F. Запас компенсирует: загрязнение труб накипью и биоплёнкой (10-15% за 3-5 лет), отклонения фактических расходов от проектных (5-10%), погрешность исходных данных по составу теплоносителя. Для систем ГВС с жёсткой водой более 7 °Ж — запас 25-35%. Для контуров с подготовленным теплоносителем (умягчение + дозирование ингибиторов) — 10-15%. Запас более 40% бессмысленен: аппарат работает в нерасчётном режиме, скорости падают, накипь садится быстрее. Лучшая стратегия — точный подбор + регулярная химпромывка раз в 2-4 года.

Какой производитель кожухотрубных теплообменников лучше? +

На российском рынке 2025-2026 годов представлены: РИДАН (бывший Danfoss Россия, Нижний Новгород) — лидер по соотношению цена/качество для ИТП и котельных; ЭТРА (Подольск) — мощности до 50 МВт, проектные аппараты под ТЭС и нефтехимию; Машиностроительный завод 22 (s22, Москва) — серийные котельные и ХВС-аппараты; Alfa Laval (Швеция) — премиум-сегмент, морская техника и фармацевтика; Funke (Германия) — chemtech-аппараты с экзотическими материалами; Kelvion (Германия, бывш. GEA) — крупнотоннажные аппараты для нефтехимии и LNG; Sondex Tranter — судовое исполнение. Для типового ИТП и котельной до 5 МВт — РИДАН или серийный s22. Для агрессивных сред и нефтехимии — ЭТРА, Funke или Kelvion.

Можно ли подобрать кожухотрубный теплообменник в Excel? +

Да, базовый подбор для систем вода-вода реально выполнить в Excel по 7 шагам: 1) расчёт Q по балансу мощности, 2) расчёт ΔTср = (ΔTmax − ΔTmin)/ln(ΔTmax/ΔTmin), 3) предварительный выбор k из таблиц (вода-вода 2000-3000 Вт/м2·К), 4) расчёт F = Q/(k·ΔTср), 5) выбор типоразмера по ГОСТ 15122-79 с запасом 15-20%, 6) проверка скорости воды в трубках 1-2,5 м/с и пересчёт числа ходов, 7) расчёт перепада давления ΔP = ξ·ρ·w²/2. Для сред с фазовым переходом (пар, фреон), агрессивных жидкостей или нестандартных компоновок — нужны специализированные пакеты (HTRI Xchanger Suite, Aspen EDR, Ridan Heat Calc). Excel-шаблон S22 высылается по запросу инженера.

Когда нужен компенсатор, а когда плавающая головка? +

Линзовый компенсатор на кожухе ставится при разности температур кожуха и трубного пучка более 50°C — типичный случай для пара 130°C и обратки 70°C. Компенсатор дешевле плавающей головки на 20-40%, но не позволяет извлекать пучок для чистки целиком (только химпромывка). Плавающая головка применяется для агрессивных сред, требующих механической чистки трубок, и при ΔT более 100°C — например, конденсаторы пара ТЭС, маслоохладители турбин. Стоимость аппарата с плавающей головкой на 30-50% выше неподвижного, но эксплуатационные расходы ниже за счёт чистки трубного пучка раз в 2-3 года. См. подробнее в статье «компенсатор или плавающая головка».