Глава 6. теплообменные аппараты

В зависимости от назначения теплообменные аппараты могут называться подогревателями, холодильниками, теплообменниками и конденсаторами.

Теплообменники

Теплообменники представляют собой обширную группу аппаратов, в которых происходит обмен тепла между двумя средами, при этом тепло переходит от одного теплоносителя к другому.

По способу передачи тепла теплообменники относят к одной из следующих групп:

1) поверхностные, в которых участвующие cреды отделены одна от другой стенкой, являющейся поверхностью теплообмена; 2) смесительные, в которых теплообмен осуществляется при непосредственном соприкосновении сред.

К первой группе теплообменников относятся аппараты, где поверхностью нагрева является поверхность труб:

Рис.6.1. Теплообменники: а- одноходовые по корпусу; б- с плавающей головой; в- с U образными трубами; г- с двойными трубами; д- с перекрестным током

1. К о ж у х о т р у б н ы е т е п л о о б м е н н и к и состоят из пучка труб, закрепленных в трубных решетках, которые заключены в общий кожух. Один из теплоносителей циркулирует по трубкам, а другой в межтрубном пространстве.

д

в

г

а

б

Конструктивно эти теплообменники (рис. 6.1) разделяются на: на одноходовые, в которых теплоноситель проходит параллельно по всем трубам пучка; многоходовые, в которых пучок труб разделен на несколько секций (ходов), а теплоноситель проходит последовательно через все ходы; теплообменники с U- образными трубами, с двойными трубами и перекрестным током теплоносителя.

2. Т е п л о о б е н н и к и “т р у б а в т р у б е”, состоят из двух концентрически расположенных труб, в которых один теплоноситель циркулирует по внутренней трубе, а другой по кольцевому пространству между трубами.

3. П о д о г р е в а т е л и с п а р о в ы м п р о с т р а н с т в о м -обычно горизонтальные сосуды, в нижней части которых расположены один или два съемных трубных пучка. В трубные пучки подается теплоноситель, за счет его тепла в корпусе происходит испарение более легких продуктов, которые из верхней части удаляются, тяжелый остаток непрерывно выводится через нижний штуцер, расположенный за сливной перегородкой.

Теплообменники кожухотрубные жесткого типа (типа ТН и ТК)изготовляют с поверхностью теплообмена (наружной поверхностью всех труб пучка) от 1 до 2000 м², на давление 0,6; 1,0; 1,6; 2,5 МПа (рис. 6.2) и применяются при сравнительно малой разности температур теплообменивающихся сред (не более 50 ^оС). При более высокой разности температур напряжения, возникающие в корпусе и трубках, могут нарушить плотность соединения в местах развальцовки труб, и теплоноситель из межтрубного пространства будет проникать в трубный пучок (или наоборот). Одним из способов компенсации температурных напряжений является установка линзового компенсатора на корпусе (рис. 6.3)

Вторая опора условно не показана

.

Рис.6.2. Теплообменник жесткого типа

Линза компенсатора сваривается из двух торовых полулинз, изготовленных штамповкой. Наружный диаметр линзы обычно больше наружного диаметра корпуса на 250 мм. Линзы можно сваривать в группы по 2 - 6 линз подряд. Одна линза допускает растяжение или сжатие до 8 мм.

Теплообменники с линзовым компенсатором типа ТК применяются при давлениях не выше 1,6 МПа. При более высоком давлении приходится применять линзу с большей толщиной стенки, что в свою очередь увеличивает ее жесткость и резко снижает компенсирующую способность.

Теплообменники типов ТН и ТК изготавливаются диаметром корпуса от 159 мм (минимальный наружный) до 1200 мм (максимальный внутренний), с числом ходов от 1 до 6, диаметром трубок 20´2; 25´2,5; 38´3 мм, длиной трубок 1; 1,5; 2; 3; 4; 6; 9 м.

Рис.6.3. Гибкие компенсаторы:

а- линзовый, сваренный из двух тарелок; б- линзовый цельноштампованный; в- плоский; г- компенсатор из трубы; д- компенсатор в виде утолщения на корпусе; 1- направляющая втулка