Кожухотрубчатый теплообменник
Корпус или кожух 2) трубные решетки 3) трубы 4) днища 5) фланцы 6) болты 7) лапы
Кожухотрубчатые теплообменники самые распространённые теплообменники жесткой конструкции. Состоит из корпуса или кожуха-1, и приваренных к нему трубных решеток -2 с пучком труб 3. Выступающие из корпуса части решеток являются одновременно фланцами, к которым на прокладках и болтах 6 крепятся сферические или плоские днища 4. Теплообменники крепятся на лапах 7. В них одна из обменивающихся сред – I движется внутри труб – в трубном пространстве, а другая II – в межтрубном, омывая пучок труб снаружи. При этом нагреваемую среду направляют снизу – вверх, а среду, отдающую тепло, в противоположном направлении.
Способы размещения труб в трубных решетках:
Трубы в решетках обычно размещают равномерно по периметрам правильных шестиугольников, что обеспечивает компактность их расположения.
А) по периметрам правильных шестиугольников
Б) по окружностям
В) коридорное расположение
Кожухотрубчатые теплообменники с компенсирующими устройствами
а) – С линзовым компенсатором.
б) – С плавающей головкой.
в) – С U –образными трубами.
Схемы направления движения жидкостей теплопередачи
а) параллельный ток б) противоток в) перекрестный ток
Нагревающие агенты и способы нагревания
Нагревание водяным паром – является широко распространенным теплоносителем, который обладает высокими теплофизическими характеристиками. Водяной пар имеет высокую удельную теплоту конденсации и высокие значения коэффициента теплоотдачи. Это обеспечивает при малом расходе пара и небольшой площади поверхности теплообмена, передачу значительного количества теплоты.
Нагревание может производиться: водяным паром, горячей водой, топочными газами, высокотемпературными теплоносителями, электрическим током(нагревание электрическим сопротивлением, индукционное нагревание, высокочастотное нагревание).
Достоинством насыщенного пара является постоянство t конденсации при данном давлении, что позволяет держать t неизменной при нагревании. Пар удовлетворяет ряд других требований - доступность, пожаробезопасность, высокий кпд. Недостатком является увеличение давления с повышением t , поэтому необходимо пользоваться толстостенной дорогостоящей аппаратурой.
Нагревание горячей водой.
Вода является наиболее доступным теплоносителем и позволяет нагреть рабочую смесь до t =100. Применяется в рибойлерах и водогрейных котлах.
Нагревание топочными газами
Топочные газы обеспечивают нагревание рабочих смесей до t= 1000-1100 гр. Этот процесс осуществляется в технологических печах.
Охлаждающие агенты и способы охлаждения. Конденсация.
Для охлаждения рабочей среды до 10-30 гр. широко применяют воду и воздух. Вода имеет более высокие значения теплоемкости и коэффициент теплоотдачи, чем воздух.
На предприятиях вводится система водооборота, которая позволяет сократить в целях экономии потребление воды из внешних источников и уменьшить сброс загрязненной воды в водоемы.
Оборотную воду из теплообменных устройств охлаждают в градирнях- башнях с размещенным слоем насадки, по которой стекает вода. За счет частичного испарения вода охлаждается в потоке движущегося противотоком воздуха и снова используется в качестве охлаждающего агента.
При использовании атмосферного воздуха в качестве охлаждающего агента в градирнях и теплообменных аппаратах осуществляют его принудительную циркуляцию с помощью вентиляторов. Преимущества воздуха обусловлены доступностью и практически не загрязняют окружающую среду, к его недостаткам следует отнести низкий коэффициент теплоотдачи и невысокую удельную теплоемкость, вследствие чего, требуется большой расход воздуха.
Лед применяют для охлаждения рабочей среды до 0 градусов. Если ко льду или снегу добавить поваренную соль, то t таяния этой смеси будет ниже 0. Для охлаждения до температуры ниже 0 градусов, применяется аммиак, имеющий низкую температуру кипения. Конденсация паров и газов в химической промышленности осуществляется путем их охлаждения. Данный процесс используется при выпаривании растворов, ректификации, сушке и др.
В зависимости от свойств и назначения конденсируемых продуктов процесс проводится в конденсаторе смешения или поверхностных конденсаторах.
В конденсаторах смешения отработанные пары смешиваются с водой, подаваемой для охлаждения пара, конденсируются, затем сбрасываются в канализацию.
Теплообменник типа “труба в трубе”
Внутренняя труба
Наружная труба
Калач
Соединение
I II –потоки теплоносителей
Несколько отрезков труб 2,каждый из которых, заключен в трубу, 1 большего диаметра. Внутренние трубы соединены друг с другом последовательно калачами 3, наружные – патрубками с фланцами. Отдельные элементы теплообменника собирают в вертикальные секции. В такой конструкции, благодаря малой площади сечения внутренней трубы и узкому кольцевому зазору даже при небольшом расходе теплоносителей достигается высокая скорость их потоков, что обеспечивает эффективную теплоотдачу. К недостаткам относятся: громоздкость и металлоемкость.
Испаритель (рибойлер)
Испаритель состоит из корпуса 4, в котором находится трубный пучок 7 с «плавающей головкой» 6.В нутрии корпуса установлена сливная пластина 5. Трубный пучок одной стороной соединён с распределительной камерой 8, имеющей внутри сплошную горизонтальную перегородку. Камера имеет два штуцера для входа и выхода теплоносителя (пар или горячий нефтепродукт). Корпус имеет три штуцера: один – для входа нагреваемого углеводородного продукта, второй – для выхода отпаренного нефтепродукта после сливной перегородки и третий – для выхода паров и направления их в ректификационную колонну. Уровень продукта поддерживается за счёт сливной перегородки 5, так что при нормальной работе пучок 7 полностью покрыт отпариваемым нефтепродуктом. По трубному пучку направляют теплоноситель (насыщенный пар или горячий нефтепродукт). Отдав своё тепло нагреваемой среде, теплоноситель выходит из пучка через другой штуцер.
Эксплуатация и технологическая обвязка теплообменника
