Кожухотрубные теплообменники

Кожухотрубный теплообменник является наиболее распространенным аппаратом вследствие компактного размещения большой теплопередающей поверхности в единице объема аппарата. Кожухотрубчатые теплообменники относятся к наиболее распространенным. Их применяют в промышленности и на транспорте в качестве нагревателей, конденсаторов, охладителей, для различных жидких и газообразных сред.

Основными элементами кожухотрубчатого теплообменника являются: кожух (корпус), трубный пучок, камеры-крышки, патрубки, запорная и регулирующая арматура, контрольная аппаратура, опоры, каркас. Кожух аппарата сваривают в виде цилиндра из одного или нескольких, обычно стальных листов. Толщина стенки кожуха определяется максимальным давлением рабочей среды в межтрубном пространстве и диаметром аппарата. Днища камер могут быть сферическими сварными, эллиптическими штампованными и реже – плоскими. Толщина днищ не должна быть меньше толщины корпуса.

Предпочтительнее вертикальное расположение корпуса и всего теплообменника, так как в этом случае уменьшается площадь, занимаемая аппаратом, и более удобно расположение его в рабочем помещении.

Кожухотрубные теплообменники - student2.ru

Кожухотрубные теплообменники - student2.ru

В целях предупреждения смешения сред трубки закрепляются в решетках развальцовкой или сваркой. Для равномерного распределения трубок в решетках последние

имеют посадочные отверстия, размещенные по периметрам правильных шестиугольников (в шахматном порядке) или по вершинам квадратов.

Нагреваемую среду следует направлять снизу вверх, а охлаждаемую наоборот сверху вниз. Это соответствует «естественному» стремлению обеих сред.

Как уже отмечалось, величина коэффициента теплопередачи определяется значением наименьшего коэффициента α. Поэтому его и надо в первую очередь увеличивать, что достигается обычно повышением скорости протекания среды.

По самой конструкции кожухотрубного теплообменника площадь поперечного сечения трубок всегда меньше площади сечения межтрубного пространства. А так как при данной производительности (объемной скорости) линейная скорость тем больше, чем меньше площадь поперечного сечения, среду с наименьшим значением α следует подавать в трубки для увеличения ее коэффициента теплоотдачи.

Работу кожухотрубных теплообменников можно интенсифицировать, применяя трубы малого диаметра. При этом увеличивается теплопередающая поверхность в единице объема аппарата. Выбор диаметра труб определяется условиями эксплуатации теплообменника и главным образом условиями образования пристенных осадков, которые сначала снижают коэффициент теплопередачи за счет низкой величины α ocадка, а затем вообще закупоривают все сечение трубки.

Здесь следует отметить, что трубы большого диаметра легче чистить и гидравлическое сопротивление в них оказывается более низким, чем в трубках малого диаметра.

Для интенсификации работы теплообменника его целесообразно изготовлять узким и длинным,так как это увеличит скорость движения текучих сред. Однако это приводит к росту гидравлического сопротивления аппарата и, следовательно, расхода энергии на перекачку через него теплоносителей. Поэтому в каждом отдельном случае существует определенный предел экономической целесообразности увеличения скорости движения сред.

Наиболее простой путь обеспечения высоких скоростей состоит в устройстве многоходовых теплообменников.

. Число ходов в межтрубном пространстве может доходить до 8–12. При этом часто не удается сохранить принцип противотока. Поэтому несколько снижается величина Δ t cp, но с помощью перегородок увеличивается скорость движения той среды, у которой меньшее значениеα, и коэффициент теплопередачи оказывается выше, чем в теплообменниках без перегородок.

Кожухотрубные теплообменники - student2.ru

Если различие в коэффициентах теплоотдачи большое, целесообразно увеличить не всю теплопередающую поверхность, а только с той стороны стенки, которая обращена к среде с меньшим значением α. Это достигается оребрением трубок. При этом, однако, уменьшается эквивалентный диаметр и может наступить ламинарный режим течения, что, в свою очередь, может привести к уменьшению значения α.

В верхней части теплообменника для жидкостей необходима установка продувочного краника для удаления газа (воздуха) в момент пуска аппарата и по мере возможного накопления его при работе.

Кожухотрубные теплообменники - student2.ru

Наши рекомендации