Поверхностные теплообменные аппараты

В поверхностных теплообменниках оба теплоносителя разделены стенкой и теплота передается через нее от одного к другому.

Поверхностные теплообменники – наиболее распространенные.

4.2.1. Кожухотрубные теплообменники применяются тогда, когда требуется большая поверхность теплообмена, т.е. для конденсации теплоносителей в различных технологических процессах, а также для нагревания и охлаждения жидкостей и газов. В большинстве случаев пар (горячий теплоноситель) вводится в межтрубное пространство, а нагреваемая жидкость протекает по трубам.

Кожухотрубный теплообменник см. рис. 4.1 представляет собой аппарат, состоящий из пучка труб 4, жестко закрепленных в трубных решетках 3 и ограниченных кожухом 1 и крышками 2 со штуцерами и опирающийся на лапы 5.

Крышки и трубы образуют трубное пространство, а между кожухом и наружной поверхностью труб имеется межтрубное пространство.

Трубное и межтрубное пространства, по которым движутся теплоносители, разделены между собой поверхностью теплообмена, причем каждое из них может быть поделено перегородками на несколько ходов. Перегородки устанавливаются с целью увеличения скорости движения теплоносителей, а, следовательно, и интенсивности теплообмена. В этих аппаратах с помощью перегородок в крышках трубы делятся на секции, в которые последовательно проходит жидкость. Число труб в секциях одинаково. В многоходовом теплообменнике по сравнению с одноходовым той же поверхности скорость и коэффициент теплоотдачи возрастают соответственно числу ходов.

Для повышения коэффициента теплоотдачи со стороны жидкости, движущейся в межтрубном пространстве, в нем также устанавливаются перегородки. Перегородки могут быть продольными и поперечными.

Перегородки в межтрубном пространстве изменяют направление движения теплоносителя так, что наружная поверхность труб омывается преимущественно в поперечном направлении, т.е. по прин-ципу смешенного тока.

Способ соединения в трубных решетках определяется свойствами материалов, применяемых для данной конструкции. Трубы в трубных решет-ках закрепляют развальцовкой, свар-кой, пайкой см. рис. 4.2. Чаще исполь-зуют развальцовку. Иногда трубы кре-пят с помощью сальниковых уст-ройств, допускающих свободное про-дольное перемещение труб.

Размещение труб в решетках осуществляется по периметрам правильных

шестиугольников см. рис. 4.3, а, концентрическим окружностям см. рис. 4.3, б, и вершинам квадратов см. рис. 4.3, в.

Наиболее часто трубы размещают по периметрам правильных шестиугольников.

Диаметр труб и шаг трубного пучка, (расстояние между осями соседних труб) существенно влияют на компактность и массу теплообменника. Для стандартных труб с наружным диаметром d _н = 16, 20, 25, 38,5 мм, размешенных по периметрам правильных шестиуголь-ников, принимают шаг равный при развальцовке t = (1,3…1,6) d _н при свар-ке t = 1,25 d _н.

Кожухотрубные теплообменники распо-лагаются вертикально или горизонтально.

При разности температур между тепло-носителями свыше 50ºС возникают температур-ные напряжения, кото-рые могут превысить предел прочности мате-риала, в результате появляются неплотности, нарушается герметич-ность.

Для компенсации неодинакового удлинения труб и корпуса аппарата используют теплообменники с линзовыми компенсаторами, с плавающей головкой, с U- образными трубами, а также теплообменникис сальниковыми устройствами.

Кожухотрубные теплообменники имеют следующие условные обозначения: конденсаторы – К, испарители – И, теплообменники – Т, холодильники – Х. Вторая буква условного обозначения показывает наличие конструктивных устройств для компенсации температурных деформаций: ТН – теплообменник с плавающей головкой; ХК – холодильник с температурным конденсатором на кожухе, ИУ – испаритель с U – образными трубками.

4.2.2. Двухтрубные теплообменники, иначе называемые теплообменники типа “ труба в трубе ”, состоят из нескольких элементов, расположенных один над другим см. рис.4.4. Каждый элемент состоит из двух труб: наружной трубы 4 и концентрически расположенной в ней трубы 3. Внутренние трубы соединены между собой последовательно переходными коленами (калачами) 1, наружные – патрубками с фланцами 2.

Для нагревания или охлаждения газообразных сред, поступающих в межтрубное пространство, применяют внутренние трубы с оребрением в виде пластин или наварных шипов.

Высокие скорости теплоносителей в этих теплообменниках позволяют получать высокие коэффициенты теплопередачи, но громоздкость ограничивает их применение.

4.2.3. Оросительные трубчатые теплообменники состоят из расположенных друг над другом прямых горизонтальных труб 2, соединенных между собой коленами (калачами) 3, и орошаемых с наружи водой см. рис. 4.5.

В оросительном трубчатом теплообменнике охлаждаемая жидкость поступает в нижнюю трубу и удаляется из верхней трубы, на которую поступает вода, равномерно распределяемая в виде капель и струек из оросительного устройства с зубчатыми краями (распределительного желоба) 1, а внизу попадает в сборный желоб 5. Для создания большой поверхности теплообмена оросительные теплообменники выполняют многосекционными.

Ороситель-ные теплообмен-ники отличаются простотой изготов-ления, легкостью монтажа, очистки и эксплуатации. К недостаткам их следует отнести громоздкость, низ-кий коэффициент теплопередачи, чувствительность к изменениям темпе-ратуры охлажда-ющей среды.

Применяются эти теплообменни-ки почти исключи-тельно в качестве холодильников для жидкостей и газов или конденсаторов.

4.2.4. Погружные змеевиковые теплообменники. Такой теплообменник см. рис. 4.6 представляет собой спиральный змеевик 2, заключенный в корпус 1. Для увеличения скорости потока среды, окружающей наружную поверхность змеевика, в корпусе устанавливают внутренний стакан 3.

Поиск по сайту: