Кожухотрубный теплообменник - это устройство обмена тепла между двумя разными потоками. Происходит нагрев одной среды благодаря охлаждающему агенту другой. Две различные среды могут менять своё агрегатное состояние, но в процессе передачи энергии перемешивания не происходит. Обмен теплом осуществляется через стенки устройства. Трубы часто выполняются ребристыми, чтобы увеличить площадь теплопередающей поверхности.
Теплообменники бывают различных видов. Их диаметр может составлять от 159 до 3000 мм. Максимальное давление - 160 кг/см 2 . Длина может колебаться от нескольких десятков до 10 000 мм. Виды агрегатов:
В этом видео вы узнаете, как классифицируются теплообменники:
Конструкция кожухотрубного теплообменника, в котором есть трубные решётки, имеет жёсткую сцепку всех элементов. Такие аппараты чаще всего используются в нефтяной или химической промышленности. Этот тип устройства занимает примерно три четверти всего рынка. У данного вида трубные решётки привариваются изнутри к стенкам корпуса, а к ним на жёсткой сцепке приделаны теплообменные трубы. Это позволяет избежать каких-либо сдвигов всех составных элементов внутри корпуса.
Кожухотрубчатый теплообменный аппарат компенсирует удлинение от тепла продольным сжатием или же с помощью специальных гибких вставок в расширителях. Это полужесткая конструкция.
Устройство с плавающей головкой считается намного совершеннее. Плавающая головка - это специальная подвижная решётка. Она перемещается по всей трубной системе вместе с крышкой. Такой аппарат дороже, но и намного надёжнее.
У аппарата с U-образной трубной системой два конца привариваются к одной решётке. Угол поворота составляет 180°, а радиус - от 4 диаметров трубы. Благодаря такой конструкции трубы внутри корпуса могут свободно удлиняться.
Существуют одноходовые и многоходовые теплообменники. Выбор зависит от направления перемещения теплоносителя внутри аппарата. В одноходовом наполнитель движется по кратчайшему пути. Самый яркий пример такого типа устройств - это водонагреватель ВВП , который используется в системах отопления. Такой аппарат лучше всего применять в местах, где не нужен высокий показатель теплообмена (разница между температурой окружающей среды и носителем тепла минимальная).
В многоходовых аппаратах присутствуют специальные поперечные перегородки. Они обеспечивают перенаправление потока теплоносителя. Используются там, где необходима большая скорость теплообмена. Также трубчатые аппараты делятся на одноточные, перекрестноточные и противоточные.
Чтобы теплообменник можно было эксплуатировать в экстремальных условиях, вместо обычных стальных труб используют стеклянные или графитовые. Корпус герметизируют с помощью сальников.
Устройство имеет довольно простой принцип действия. Кожухотрубный теплообменник разделяет носители. Внутри конструкции перемешивания продуктов не происходит. Передача тепла осуществляется по стенкам трубчатых элементов , которые разделяют теплоносители. Один носитель находится внутри труб, а другой подаётся под давлением в межтрубное пространство. Агрегатные состояния обоих энергоносителей могут отличаться. Это может быть газ, пар или жидкость.
Принцип работы кожухотрубчатого теплообменника заключается в штатных процессах передачи энергии между жидкостями и различными газами. Для повышения коэффициента переноса тепловой энергии применяются довольно большие скорости перемещения продуктов внутри конструкции. Для пара или газа генерируют от 8 до 25 м/с. Для жидких теплоносителей минимальная скорость составляет 1,5 м в секунду.
Основное достоинство кожухотрубного обменника тепла и главная причина его популярности заключается в высокой надёжности конструкции. В неё входят распределительные камеры, которые оснащаются трубками. Также предусматривается цилиндрический кожух, пучок труб и определённое количество решёток. Вся конструкция дополняется крышками, которые находятся с торцов. В комплект входят опоры, которые позволяют размещать устройство в горизонтальной плоскости. Также существует крепление для монтажа аппарата в любой точке пространства.
Для увеличения обмена тепла между теплоносителем используются трубы, которые покрыты специальными рёбрами. Если задача состоит в снижение теплоотдачи, то корпус покрывается каким-либо теплоизолирующим слоем. Так можно значительно увеличить аккумулирующие свойства изделия. Используются специальные конструкции, в которых одна труба находится во второй.
Для изготовления кожуха применяется толстолистовая сталь (от 4 мм). Чтобы произвести решётки, чаще всего берётся такой же материал, но его толщина гораздо больше (от 2 см). Основной элемент - пучок из труб, изготовленных из материала, который имеет высокую теплопроводность. Этот пучок закрепляется с одной или двух сторон на трубных решётках.
У этих устройств есть несколько преимуществ, что обеспечивает достаточную конкурентоспособность на рынке теплообменных систем. Основные преимущества оборудования:
Несмотря на все преимущества, у этого устройства присутствуют и недостатки. Их следует учитывать перед приобретением. В зависимости от целей использования, возможно, могут потребоваться другие аналогичные системы. Недостатки аппарата:
Несмотря на все свои недостатки, кожухотрубные устройства заняли свою нишу на рынке теплообменников. Они остаются популярными, и их используют во многих отраслях промышленности.
Кожухотрубные изделия используются в составной части инженерных сетей ЖКХ. Также их применяют в теплопунктах для обеспечения горячей водой жилых домов. У индивидуальных тепловых пунктов есть определённые преимущества перед центральным тепловым и водообеспечением: они гораздо эффективнее обеспечивают теплом здания и другие объекты, чем централизованная теплосеть .
Также тепловые обменники этого типа используются в нефтедобывающей, химической и газовой промышленностях. Их применяют в сфере теплоэнергетики, где теплоносители имеют высокие показатели передачи температуры. И это ещё далеко не все отрасли, где применяется подобное оборудование. Его можно встретить в испарителях ребойлера или же в конденсаторах-охладителях воздушного теплообмена, ректификационных колоннах. Оно нашло применение в пивном производстве и пищевой отрасли.
Трубчатый обменник тепловой энергии обладает высоким показателем срока эксплуатации. Чтобы он выполнял свою роль качественно и служил долго, необходимо своевременно проводить плановое техническое обслуживание. Чаще всего заполняют агрегат жидкостью, которая не прошла этапы фильтрации. Это приводит к постепенному закупориванию трубок, что не даёт жидкости-теплоносителю свободно перемещаться по системе. Нужно вовремя и систематически проводить механическую очистку всех элементов кожухотрубного изделия. Также необходимо промывать составные части под высоким давлением.
Если возникла необходимость ремонта трубчатого аппарата, первым делом нужно провести диагностические мероприятия. Это позволяет обнаружить главные проблемы. Самой уязвимой частью являются трубки, которые чаще всего повреждаются. Диагностика проводится с помощью гидравлических испытаний.
Всё оборудование обмена тепловой энергии довольно капризное. К этому числу относятся и кожухотрубные устройства. При любых вмешательствах в конструкцию для проведения ремонта нужно учитывать, что это может повлиять на коэффициент теплопроводности и, соответственно, обмена тепла между носителями. Многие предприятия, а также физические лица покупают сразу несколько установок, чтобы можно было быстро подключиться к другому устройству.
Необходимо не забывать, что могут появляться определённые трудности во время регулирования оборудования «по конденсату». Абсолютно любые изменения влекут за собой увеличение или уменьшение теплообмена. Также нужно учитывать, что изменение площади происходит нелинейно.
Смонтированная и готовая к работе пластинчатая теплообменная установка отличается небольшими габаритами и высоким уровнем производительности. Так, удельная рабочая поверхность такого аппарата может достигать 1,500 м 2 /м 3 .Конструкция таких аппаратов включает набор гофрированных пластин, которые отделяются друг от друга прокладками. Прокладки образуют герметичные каналы. Среда, отдающая тепло течет в пространстве между полостями, а внутри полостей находится среда, которая поглощает тепло или наоборот. Пластины монтируются на штанговой раме и расположены плотно относительно друг друга.
Каждая пластина оснащена следующий набор прокладок:
Таким образом, конструкция имеет четыре раздельных канала для входа и выхода двух сред, участвующих в теплообменных процессах. Данный тип аппаратов способен распределять потоки по всем каналам параллельно или последовательно. Так, при необходимости, каждый поток может проходить по всем каналам или определенным группам.
К достоинствам данного типа аппаратов принято относить интенсивность теплообменного процесса, компактность, а также возможность полного разбора агрегата с целью очистки. К недостаткам причисляют необходимость скрупулезной сборки для сохранения герметичности (как результат большого количества каналов). Кроме того, минусами такой конструкции является склонность к коррозии материалов, из которых изготовлены прокладки и ограниченная тепловая стойкость.
В случаях, когда возможно загрязнение поверхности нагрева одним из теплоносителей, используют агрегаты, конструкция которых состоит из попарно сваренных пластин. Если загрязнение нагреваемой поверхности исключено со стороны обоих теплоносителей, применяются сварные неразборные теплообменные аппараты (как, например, аппарат с волнообразными каналами и перекрестным движением теплоносителей).
Принцип действия пластинчатого теплообменника
Пластинчатый теплообменник для дизельного топлива
Наименование | Горячая сторона | Холодная сторона |
---|---|---|
Расход (кг/ч) | 37350,00 | 20000,00 |
Температура на входе (°C) | 45,00 | 24,00 |
Температура на выходе (°C) | 25,00 | 42,69 |
Потеря давления (bar) | 0,50 | 0,10 |
Теплообмен (кВт) | 434 | |
Термодинамические свойства: | Дизельное топливо | Вода |
Удельный вес (кг/м³) | 826,00 | 994,24 |
2,09 | 4,18 | |
Теплопроводимость (Вт/м*K) | 0,14 | 0,62 |
Средняя вязкость (мПа*с) | 2,90 | 0,75 |
Вязкость у стенки (мПа*с) | 3,70 | 0,72 |
Подводящий патрубок | B4 | F3 |
Отводящий патрубок | F4 | B3 |
Исполнение рамы / пластин: | ||
2 х 68 + 0 х 0 | ||
Расположение пластин (проход*канал) | 1 х 67 + 1 х 68 | |
Количество пластин | 272 | |
324,00 | ||
Материал пластин | 0.5 мм AL-6XN | |
NITRIL | / 140 | |
150,00 | ||
16,00 / 22,88 PED 97/23/EC, Kat II, Modul Al | ||
16,00 | ||
Тип рамы / Покрытие | IS No 5 / Категория C2 | RAL5010 |
DN 150 Фланец St.37PN16 | ||
DN 150 Фланец St.37PN16 | ||
Объем жидкости (л) | 867 | |
Длина рамы (мм) | 2110 | |
Макс.число пластин | 293 |
Пластинчатый теплообменник для сырой нефти
Наименование | Горячая сторона | Холодная сторона |
---|---|---|
Расход (кг/ч) | 8120,69 | 420000,00 |
Температура на входе (°C) | 125,00 | 55,00 |
Температура на выходе (°C) | 69,80 | 75,00 |
Потеря давления (bar) | 53,18 | 1,13 |
Теплообмен (кВт) | 4930 | |
Термодинамические свойства: | Пар | Сырая нефть |
Удельный вес (кг/м³) | 825,00 | |
Удельная теплоемкость (кДж/кг*K) | 2,11 | |
Теплопроводимость (Вт/м*K) | 0,13 | |
Средняя вязкость (мПа*с) | 20,94 | |
Вязкость у стенки (мПа*с) | 4,57 | |
Степень загрязнения (м²*K/кВт) | 0,1743 | |
Подводящий патрубок | F1 | F3 |
Отводящий патрубок | F4 | F2 |
Исполнение рамы / пластин: | ||
Расположение пластин (проход*канал) | 1 х 67 + 0 х 0 | |
Расположение пластин (проход*канал) | 2 х 68 + 0 х 0 | |
Количество пластин | 136 | |
Фактическая поверхность нагрева (м²) | 91.12 | |
Материал пластин | 0.6 мм AL-6XN | |
Материал прокладки / Макс. темп. (°C) | VITON | / 160 |
Макс. расчетная температура (C) | 150,00 | |
Макс. рабочее давление /испыт. (bar) | 16,00 / 22,88 PED 97/23/EC, Kat III, Modul В+C | |
Макс. дифференциальное давление (bar) | 16,00 | |
Тип рамы / Покрытие | IS No 5 / Категория C2 | RAL5010 |
Присоединения на горячей стороне | DN 200 Фланец St.37PN16 | |
Присоединения на холодной стороне | DN 200 Фланец St.37PN16 | |
Объем жидкости (л) | 229 | |
Длина рамы (мм) | 1077 | |
Макс.число пластин | 136 |
Пластинчатый теплообменник
Пластинчатый теплообменник для пропана
Наименование | Горячая сторона | Холодная сторона |
---|---|---|
Расход (кг/ч) | 30000,00 | 139200,00 |
Температура на входе (°C) | 85,00 | 25,00 |
Температура на выходе (°C) | 30,00 | 45,00 |
Потеря давления (bar) | 0,10 | 0,07 |
Теплообмен (кВт) | 3211 | |
Термодинамические свойства: | Пропан | Вода |
Удельный вес (кг/м³) | 350,70 | 993,72 |
Удельная теплоемкость (кДж/кг*K) | 3,45 | 4,18 |
Теплопроводимость (Вт/м*K) | 0,07 | 0,62 |
Средняя вязкость (мПа*с) | 0,05 | 0,72 |
Вязкость у стенки (мПа*с) | 0,07 | 0,51 |
Степень загрязнения (м²*K/кВт) | ||
Подводящий патрубок | F1 | F3 |
Отводящий патрубок | F4 | F2 |
Исполнение рамы / пластин: | ||
Расположение пластин (проход*канал) | 1 х 101 + 0 х 0 | |
Расположение пластин (проход*канал) | 1 х 102 + 0 х 0 | |
Количество пластин | 210 | |
Фактическая поверхность нагрева (м²) | 131,10 | |
Материал пластин | 0.6 мм AL-6XN | |
Материал прокладки / Макс. темп. (°C) | NITRIL | / 140 |
Макс. расчетная температура (C) | 150,00 | |
Макс. рабочее давление /испыт. (bar) | 20,00 / 28,60 PED 97/23/EC, Kat IV, Modul G | |
Макс. дифференциальное давление (bar) | 20,00 | |
Тип рамы / Покрытие | IS No 5 / Категория C2 | RAL5010 |
Присоединения на горячей стороне | DN 200 Фланец AISI 316 PN25 DIN2512 | |
Присоединения на холодной стороне | DN 200 Фланец AISI 316 PN16 | |
Объем жидкости (л) | 280 | |
Длина рамы (мм) | 2107 | |
Макс.число пластин | 245 |
Описание пластинчато-ребристых теплообменных аппаратов
Удельная рабочая поверхность данного аппарата может достигать 2,000 м 2 /м 3. К плюсам таких конструкций принято относить:
Конструктивно пластинчато-ребристые теплообменники состоят из тонких пластин, между которыми находятся гофрированные листы. Данные листы припаяны к каждой пластине. Таким образом, теплоноситель разбивается на мелкие потоки. Аппарат может состоять из любого числа пластин. Теплоносители могут перемещаться:
Существуют следующие типы ребер:
Пластинчато-ребристые теплообменные аппараты применяют как регенеративные теплообменники.
Блочные графитовые теплообменные аппараты: описание и применение
Теплообменные аппараты , выполненные из графита, характеризуются следующими качествами:
Благодаря указанным качествам, теплообменники данного типа широко используются в химической промышленности. Наибольшее распространение получили блочные графитовые аппараты, основным элементом которых является графитовый блок в форме параллелепипеда. В блоке есть непересекающиеся отверстия (вертикальные и горизонтальные), которые предназначаются для движения теплоносителей. Конструкция блочного графитового теплообменника может включать в себя один и более блоков. По горизонтальным отверстиям в блоке осуществляется двухходовое движение теплоносителя, которое возможно благодаря боковым металлическим плитам. Теплоноситель, который перемещается по вертикальным отверстиям, совершает один или два хода, что определяется конструкцией крышек (верхней и нижней). В теплообменниках с увеличенными боковыми гранями, теплоноситель, двигающийся вертикально может делать два или четыре хода.
Графитовый теплообменник, пропитанный фенолоальдегидным полимером, кольцевого блочного типа, с поверхностью теплообмена 320 м 2
Технические характеристики:
Охладитель | |||||
---|---|---|---|---|---|
Наименование | Размерность | Горячая сторона | Холодная сторона | ||
Вход | Выход | Вход | Выход | ||
Среда | H2SO4 (94%) | Вода | |||
Расход | м³/ч | 500 | 552,3 | ||
Рабочая тепература | °C | 70 | 50 | 28 | 40 |
Физ. Свойства | |||||
Плотность | г/cм³ | 1,7817 | 1,8011 | 1 | |
Удельная теплоёмкость | ккал/кг °C | 0,376 | 0,367 | 1 | |
Вязкость | cП | 5 | 11,3 | 0,73 | |
Теплопроводность | ккал/чм°C | 0,3014 | 0,295 | 0,53 | |
Поглощённое тепло | ккал/ч | 6628180 | |||
Исправленная средняя разность температур | °C | 25,8 | |||
Перепад давления (допуст./расч.) | кПа | 100/65 | 100/45 | ||
Коэффициент теплопередачи | ккал/чм²°C | 802,8 | |||
Коэффициент загрязнения | ккал/чм²°C | 5000 | 2500 | ||
Расчётные условия | |||||
Расчётное давление | бар | 5 | 5 | ||
Рсчётная температура | °C | 100 | 50 | ||
Спецификация / материалы | |||||
Требуемая площадь поверхности теплопередачи | м² | 320 | |||
Прокладки, материал | тефлон (фторопласт) | ||||
Блоки, материал | Графит, пропитка фенольно-альдегидным полимером | ||||
Размеры (диаметр×длина) | мм | 1400*5590 | |||
Внутренний диаметр канала, осевой / радиальный | 20мм/14мм | ||||
Кол-во проходов | 1 | 1 | |||
Кол-во блоков | 14 |
Графитовый теплообменник для суспензии гидрата двуокиси титана и раствора серной кислоты
Технические характеристики:
Наименование | Размерность | Горячая сторона | Холодная сторона | ||
---|---|---|---|---|---|
Вход | Выход | Вход | Выход | ||
Среда | Суспензия гидрата двуокиси Титана и 20% H2SO4 | Вода | |||
Расход | м³/ч | 40 | 95 | ||
Рабочая тепература | °C | 90 | 70 | 27 | 37 |
Рабочее давление | бар | 3 | 3 | ||
Поверхность теплообмена | м² | 56,9 | |||
Физические свойства | |||||
Плотность | кг/м³ | 1400 | 996 | ||
Удельная теплоёмкость | кДж/кг∙°C | 3,55 | 4,18 | ||
Удельная теплопроводность | Вт/м∙К | 0,38 | 0,682 | ||
Динамическая вязкость | сП | 2 | 0,28 | ||
Термостойкость к загрязнению | Вт/м²∙К | 5000 | 5000 | ||
Перепад давления(рассчитанный) | бар | 0,3 | 0,35 | ||
Теплообмен | кВт | 1100 | |||
Средняя разница температур | оС | 47,8 | |||
Коэффициент теплопередачи | Вт/м²∙К | 490 | |||
Расчетные условия | |||||
Расчётное давление | бар | 5 | 5 | ||
Рсчётная температура | °C | 150 | 150 | ||
Материалы | |||||
Прокладки | PTFE | ||||
Кожух | Углеродистая сталь | ||||
Блоки | Графит, пропитанный фенольной смолой |
Теплопроводы для химической промышленности
Теплопровод является перспективным устройством, применяемым в химической отрасли с целью интенсификации процессов теплообмена. Теплопровод это полностью герметичная труба с любым профилем сечения, выполненная из металла. Корпус трубы футерован пористо-капиллярным материалом (фитилем), стекловолокном, полимерами, пористыми металлами и т.п. Количество подаваемого теплоносителя должно быть достаточным для пропитки фитиля. Предельная рабочая температура колеблется от любой низкой до 2000 °C. В качестве теплоносителя используют:
Одна часть трубы расположена в зоне отвода тепла, остальная - в зоне конденсации паров. В первой зоне образуются пары теплоносителя, во второй зоне они конденсируются. Конденсат возвращается в первую зону благодаря действию капиллярных сил фитиля. Большое количество центров парообразования способствует падению перегрева жидкости во время ее кипения. При этом существенно возрастает коэффициент теплоотдачи при испарении (от 5 до 10 раз). Показатель мощности теплопровода определяется капиллярным давлением.
Регенераторы
Регенератор имеет корпус, круглый или прямоугольный в сечении. Данный корпус изготавливается из листового металла или кирпича, в соответствии с температурой, поддерживаемой в процессе работы. Внутрь агрегата помещается тяжелый наполнитель:
Регенераторы, как правило, являются парными аппаратами, поэтому через них одновременно протекает холодный и горячий газ. Горячий газ передает тепло насадке, а холодный получает его. Рабочий цикл состоит из двух периодов:
Насадка из кирпича может выкладываться в различном порядке:
Регенераторы могут оснащаться металлическими насадками. Перспективный аппаратом считается регенератор, оснащенный падающим плотным слоем зернистого материала.
Смесительные теплообменные аппараты. Конденсаторы смешения. Барботер. Охладители
Теплообмен веществ (жидкостей, газов, зернистых материалов), при их непосредственном соприкосновении или смешении отличается максимальной степенью интенсивностью. Применение такой технологии диктуется необходимостью технологического процесса. Для смешения жидкостей применяется:
Нагревание жидкостей может осуществляться посредством конденсации в них пара. Пар вводится сквозь множественные отверстия в трубе, которая изогнута в форме окружности или спирали и находится в нижней секции аппарата. Устройство, обеспечивающее протекания данного технологического процесса, называется барботером.
Охлаждение жидкости до температуры близкой к 0 °C, может осуществляться посредством ввода льда, который способен поглотить при таянии до 335 кДж/кг тепла либо сжиженных нейтральных газов, характеризующихся невысокой температурой испарения. Иногда применяют холодильные смеси, которые поглощают тепло после растворения в воде.
Жидкость может подогреваться посредством контакта с горячим газом и охлаждаться, соответственно, посредством контакта с холодным. Такой процесс обеспечивается скрубберами (вертикальными аппаратами), где навстречу восходящему потоку газа стекает поток охлаждаемой или нагреваемой жидкости. Скруббер можно наполнять различными насадками с целью увеличения поверхности контакта. Насадки разбивают поток жидкости на маленькие струйки.
К группе смесительных теплообменников также относятся конденсаторы смешения, функция которых состоит в конденсации паров посредством их прямого контакта с водой. Конденсаторы смешения могут быть двух типов:
Для увеличения площади контакта пара и жидкости, поток жидкости разбивается на мелкие струйки.
Воздушный охладитель с ребристыми трубами
Многие химические установки генерируют большое количество вторичного тепла, которое не регенерируется в теплообменниках и не может быть повторно использовано в процессах. Данное тепло выводится в окружающую среду и поэтому существует необходимость минимизировать возможные последствия. Для этих целей применяют различные типы охладителей.
Конструкция охладителей с ребристыми трубами состоит из ряда ребристых труб, внутри которых течет охлаждаемая жидкость. Наличие ребер, т.е. ребристость конструкции, значительно увеличивает поверхность охладителя. Ребра охладителя обдувают вентиляторы.
Данный тип охладителей используется в случаях, когда отсутствует возможность забора воды для целей охлаждения: например на месте монтажа химических установок.
Оросительные охладители
Конструкция оросительного охладителя представляет собой ряды последовательно смонтированных змеевиков, внутри которых движется охлаждаемая жидкость. Змеевики постоянно орошаются водой, за счет чего и происходит орошение.
Башенные охладители
Принцип действия башенного охладителя заключается в том, что подогретая вода разбрызгивается в верхней части конструкции, после чего стекает вниз по набивке. В нижней части конструкции за счет естественного подсоса, мимо стекающей воды струится поток воздуха, который поглощает часть тепла воды. Плюс, часть воды испаряется в процессе стекания, результатом чего также является потеря тепла.
К недостаткам конструкции относятся ее гигантские габариты. Так, высота башенного охладителя может достигать 100 м. Несомненным плюсом такого охладителя является функционирование без вспомогательной энергии.
Башенные охладители, оснащенные вентиляторами, работают по аналогии. С той разницей, что воздух нагнетается посредством данного вентилятора. Следует отметить, что конструкция с вентилятором значительно компактнее.
Теплообменник с поверхностью теплообмена 71,40 м²
Техническое описание:
Поз.1: Теплообменник
Температурные данные | Сторона A | Сторона B | ||
---|---|---|---|---|
Среда | Воздух | Дымовые (топочные) газы | ||
Рабочее давление | 0.028 бар изб. | 0.035 бар изб. | ||
Среда | Газ | Газ | ||
Расход на входе | 17 548.72 кг/ч | 34 396.29 кг/ч | ||
Расход на выходе | 17 548.72 кг/ч | 34 396.29 кг/ч | ||
Температура на входе/выходе | -40 / 100 °C | 250 / 180 °C | ||
Плотность | 1.170 кг/м³ | 0.748 кг/м³ | ||
Удельная теплоемкость | 1.005 кДж/кг.К | 1.025 кДж/кг.К | ||
Теплопроводность | 0.026 Вт/м.К | 0.040 Вт/м.К | ||
Вязкость | 0.019 мПа.с | 0.026 мПа.с | ||
Скрытая теплота |
Работа теплообменника
Описание теплообменника
Габариты
L1: | 2200 мм |
L2: | 1094 мм |
L3: | 1550 мм |
LF: | 1094 мм |
Вес: | 1547 кг |
Вес с водой: | 3366 кг |
Фланцевый погружной теплообменник 660 кВт
Технические характеристики:
380 В, 50 Гц, 2x660 кВт, 126 рабочих и 13 резервных ТЭНа, всего 139 ТЭНа, соединение в треугольник 21 канал по 31,44 кВт. Защита - NEMA тип 4,7
Рабочая среда: Газ регенерации (объемные проценты):
N2 - 85%, водяной пар-1,7%, CO2-12.3%, O2-0.9%, Sox-100 ppm, H2S-150ppm, NH3-200ppm. Присутствуют механические примеси - соли аммония, продукты коррозии.
Перечень документов, поставляемых с оборудованием:
Паспорт на фланцевую погружную нагревательную секцию с инструкцией по монтажу, пуску, останову, транспортированию разгрузке, хранению, сведение о консервации;
Чертеж общего вида секции;
Теплообменные аппараты из меди подходят для химически чистых и не агрессивных сред, например, таких как пресная вода. Этот материал обладает высоким коэффициентом теплопередачи. Недостатком таких теплообменников является довольно высокая стоимость.
Оптимальным решением для очищенных водных сред является латунь. По сравнению с теплообменным оборудованием из меди она дешевле и обладает более высокими характеристиками коррозионной стойкости и прочности. А также стоит отметить, что некоторые латунные сплавы устойчивы к морской воде и высоким температурам. Недостатком материала считается низкие показатели электро- и теплопроводности.
Наиболее распространенным материальным решением в теплообменных аппаратах является сталь. Добавление в состав различных легирующих элементов позволяет улучшить ее механические, физико-химические свойства и расширить диапазон применения. В зависимости от добавленных легирующих элементов сталь может применяться в щелочных, кислотных средах с различными примесями и при высоких рабочих температурах.
Титан и его сплавы качественный материал, с высокими прочностными и теплопроводными характеристиками. Данный материал очень легкий и находит применение в широком диапазоне рабочих температур. Титан и материалы на его основе проявляют хорошую коррозионную стойкость в большинстве сред кислотного или щелочного характера.
Неметаллические материалы применяют в тех случаях, когда требуется проведение теплообменных процессов в особо агрессивных и коррозионно активных средах. Они характеризуется высоким значением коэффициентом теплопроводности и стойкости к наиболее химически активным веществам, что делает их незаменимым материалом применяемым во многих аппаратах. Неметаллические материалы разделяют на два вида органические и неорганические. К органическим относят материалы на основе углерода, такие как графит и пластические массы. В качестве неорганических материалов применяют силикаты и керамику.
Подробнее о расчете и подборе теплообменного оборудования
Минимальная/максимальная расчетная температура металла для деталей под давлением: -39 / +30 ºС.
Для деталей не под давлением используется материал согласно EN 1993-1-10.
Классификация зоны: не опасная.
Категория коррозионности: ISO 12944-2: C3.
Тип присоединения труб к трубной доске: обварка.
Электрические двигатели
Исполнение: не взрывобезопасное
Класс защиты: IP 55
Частотные преобразователи
Предусмотрены для 50% электрических двигателей.
Вентиляторы
Лопасти изготовлены из усиленного материала алюминий/пластик с ручной регулировкой шага.
Уровень шума
Не превышает 85 ± 2 дБА на расстоянии 1 м и на высоте 1,5 м от поверхности.
Внешняя рециркуляция
Применяется.
Жалюзи
Верхние, входные и рециркуляционные жалюзи с пневматическим приводом.
Змеевик водяного подогревателя
Размещается на отдельной раме. Каждый подогреватель размещен под трубным пучком.
Вибрационные выключатели
Каждый вентилятор укомплектован вибрационным выключателем.
Включают опоры, стержни, водоотводящие камеры. Комплектный пол для рециркуляции не входит в объем поставки.
Сетчатая защита
Сетчатая защита вентиляторов, вращающихся деталей.
Запасные части для сборки и запуска
Запасные части на 2 года эксплуатации (опционально)
Техническая документация на русском языке (2 экз. + CD диск)
Для согласования рабочей документации:
С оборудованием:
Тестовая и инспекционная документация:
Отгрузочная информация:
Следующее оборудование и проектная документация включены в объем поставки:
Следующее оборудование не включено в объем поставки:
Простота изготовления, ремонтопригодность, хорошие эксплуатационные характеристики и надежность конструкции делают рекуперативный или кожухотрубный аппарат одним из самых распространенных видов теплотехнического оборудования. В качестве рабочей среды могут применяться: газ, вода, пар, воздух, нефть и т. д. Чем выше их популярность, тем чаще специалисты сталкиваются с необходимостью делать расчет для их выбора. К счастью, прогресс не стоит на месте. Была разработана программа для выбора рекуператоров. Расскажем о ней подробнее.
Рис. 1 Схема кожухотрубногоК чему сводится расчет кожухотрубного теплообменника? К определению поверхности теплообмена и конечных температур теплоносителя. На чем он основывается? На составлении теплового баланса рекуператора по заданной схеме (см. рис.1) и определении коэффициента теплопередачи.
Исходные данные:
Расчет поверхности.
Программа определяет тепловую мощность рекуператора из уравнения теплового баланса.
Уравнение теплового баланса
Полученную мощность подставляем в уравнение коэффициента теплопередачи и находим из него поверхность нагрева (теплообмена), м2.
Определив из последнего уравнения поверхность нагрева теплообменника, из базы типовых рекуператоров подбирается вариант с похожими характеристиками.
Описанный выше расчет был предварительным. После него начинается самый сложный и длинный этап - проверочный расчет кожухотрубного теплообменника. Рассчитываются проходные сечения по греющей и обогреваемой среде, делается расчет теплообменника на прочность, меняется схема движения сред и все пересчитывается заново. В конечном итоге программа определяет коэффициент запаса по поверхности нагрева.
Этот запас необходим, на случай если внезапно поменяется нагрузка на теплообменник (плохая работа питательных насосов, шламообразование в трубах, часть трубного пучка пришлось заглушить для ремонта). В заключение программа вычислит массу рекуператора. Это удобно - сразу есть работа для строителей (выдается задание на фундаменты).
Программа методом многочисленных итераций находит оптимальные варианты и выдает в виде списка. Даже если ни один вариант схемы типового конденсатора вам не подойдет, у вас на руках останется расчет, в котором есть все данные для разработки рабочего проекта.
Раньше эта работа делалась вручную, можно так сделать и сейчас, но долго выбирать оптимальную схему никто не будет - выберут первую, которая пройдет по температурам. Так зачем мучиться несколько дней, если программа предоставит вам расчет кожухотрубчатого теплообменника буквально за минуты?
Рассмотрим кожухотрубчатый теплообменник, чертеж которого мы видим на рисунке 2. Опишем его конструкцию, соблюдая последовательность его сборки.
Греющая среда может циркулировать в межтрубном пространстве, а может идти по трубной системе. Равновероятны оба варианта схемы. Все зависит от физических характеристик среды и удобства монтажа подводящих трубопроводов. Схема кожухотрубного теплообменника закладывается в расчет программы.
Кожухотрубчатый теплообменник, принцип работы которого всегда построен на передаче тепла от греющей среды к обогреваемой через разделительную стенку, имеет один момент, который сильно влияет на его конструкцию. В том случае, если значения температур греющей и обогреваемой среды будут сильно различаться, конструкция должна предусматривать компенсацию температурных удлинений. Если этого не сделать, то корпус будет расширяться быстрее, чем трубный пучок (или наоборот). Это приведет к деформации труб, а значит, ремонт - неизбежен. Возможные варианты решений приведены на рис.4
I и II - греющая и обогреваемая среда.
а) Теплообменник с линзовым компенсатором, к которому приварены две независимых части корпуса. Эта конструкция (схема) подходит только для рекуператоров с низкими температурами и давлением. Если подавать на него теплоносители с высокими параметрами, то остановки на ремонт не избежать (работа тонкого компенсатора в таких условиях невозможна). Теплообменник кожухотрубный, чертеж которого показан на рис. 2 как раз относится к линзовым теплообменникам.
б) Рекуператор с плавающей головкой. Трубная система только с одной стороны зажата между фланцами корпуса и крышки (днища). С другой стороны торцы труб вварены в отдельную камеру (головку), которая не связана жестко с корпусом. Таким образом, трубный пучок и корпус могут удлиняться независимо друг от друга. Ремонт в этом случае не составит проблем - трубная система вытаскивается вместе с головкой.
в) Теплообменный аппарат с трубками U-образной формы. Крышка, куда входит греющая среда, разделена перегородкой на две камеры. Принцип, на котором основан теплообмен: в одну камеру входит среда I и по половине труб U-образной формы, проходя весь кожухотрубчатый теплообменник, возвращается во вторую камеру входной крышки. Среда II входит в один патрубок кожуха, циркулирует в межтрубном пространстве и выходит по второму патрубку. Корпус и трубная система расширяются независимо друг от друга.
Программа расчета кожухотрубчатого теплообменника требует четко сформулированных исходных данных. Чтобы работа рекуператора была безупречной, а остановки на ремонт редкими, нужна верно заданная схема.
Есть несколько особенностей, которые очень важны для расчета. Это:
Изначально неверный расчет рекуператора и выбор неподходящей схемы - главные причины, из-за которых происходит ремонт теплообменного аппарата. Программа по расчету теплообменных аппаратов существенно ускорит процесс расчета, и снизит процент ошибки до нуля. Простой интерфейс программы будет понятен даже начинающему расчетчику.
Пластинчатые теплообменники используются в системах горячего водоснабжения, кондиционирования, отопления частных домов и предприятий, в тепловых пунктах и сетях в качестве подогревателей, холодильников или конденсаторов. Теплообменники осуществляют теплопередачу между различными средами, например, пар-жидкость, пар-газ-жидкость, жидкость-жидкость, газ-газ. Передача тепла осуществляется от горячей среды (теплоносителя) к холодной.
Конструктивно теплообменники представляют собой рекуперативный теплообменник с системой гофрированных штампованных пластин, тесно прижатых друг к другу.
Типоразмеры теплообменников описаны в ГОСТ 15518-87 "Аппараты теплообменные пластинчатые. Типы, параметры и основные размеры".
Технические параметры использования пластинчатых теплообменников:
Теплоноситель и нагреваемая среда двигаются навстречу друг другу по пластинам, стянутыми в пакет. Пластины в пакете имеют одинаковые размеры. Пластины расположены друг к другу повернутыми на 180°С. Между станянутыми пакетами с пластинами, расположенными на раме, образуются щелевые каналы. По этим каналам и происходит движение жидкостей. Таким образом и происходит чередование каналов, по которым в одну сторону движется теплоноситель, в другую - нагреваемая среда. Герметичность каналов обеспечивается за счет резиновой контурной прокладки на каждой пластине. Прокладка установлена в четыре отверстия-канавки: через две канавки происходит подвод/отвод жидкостей; два других отверстия обеспечивают смешение двух разнотемпературных жидкостей. В случае возможного прорыва канавок вытекаемая жидкость выходит через дренажные пазы.
Извилистое движение жидкостей создает турбулизацию потоков. Интенсивность теплообмена увеличивается за счет температурного напора от противотока двух разных жидкостей. Гидравлическое сопротивление при этом достаточно низкое. Образование накипи в процессе теплообмена сведено к минимуму за счет использования коррозионностойких материалов (оцинкованная сталь, титан, алюминий), обработанных методом холодной штамповки. Прокладки традиционно изготавливаются из полимеров на основе каучуков (натуральных или синтетических).
1-неподвижная плита, 2-верхняя направляющая, 3-подвижная плита, 4-штатив, 5, 6-пакеты пластин, 7-нижняя направляющая, 8-стяжные болты
Конструктивно пластинчатые теплообменники бывают двух основных видов:
Наиболее часто используются разборные пластинчатые теплообменники, конструкция которых описана выше.
Пластинчатые теплообменники могут изготавливаться в нескольких конструктивных исполнениях: одноходовые, двухходовые, трехходовые.
Чертежи теплообменников в Компасе
На этой странице Вы можете скачать чертежи в программе Компас различных теплообменников за символичекую сумму или
Вы можете прислать свой чертеж. Он будет размещен на нашем сайте. Тем самым Вы окажите неоценимую услугу следующему поколению студентов.
Публикуются только качественные чертежи. Предпочтение отдается чертежам в 3D.
Скачать комплект чертежей пластинчатого теплообменника в 3d с деталировкой всего за 100 рублей.
Скачать комплект чертежей горизонтального теплообменника в 3d.
3D модель отправляется с историей построения, что позволяет самостоятельно менять значения размеров 3д сборки.
Скачать комплект чертежей горизонтального теплообменника охладителя с деталировкой.
____________________________
Скачать чертеж теплообменник подогреватель.
____________________________
Скачать чертеж теплообменник подогреватель вторичным паром.
____________________________
Скачать чертеж теплообменник испаритель в производстве вторичного пара.
____________________________
Скачать чертеж теплообменник подогреватель питательной воды.
____________________________
Скачать чертеж теплообменник кипятильник отпарной колонны.
____________________________
Скачать чертеж теплообменник подогреватель сетевой воды.
____________________________
Скачать чертеж теплообменник пароперегреватель.
____________________________
Скачать чертеж водяной экономайзер.
____________________________
Скачать чертеж паровой котел с деталировкой.
____________________________
Скачать чертеж подогреватель азотной кислоты.
____________________________
Скачать чертеж рекуператор с деталировкой.
____________________________
Скачать чертеж рекуператор в производстве высших алифатических аминов с деталировкой.
____________________________
Скачать чертеж теплообменник охладитель жидкого аммиака.
____________________________
Скачать чертеж теплообменник охладитель аминов в производстве высщих алифатических аминов.
В зависимости от способа передачи тепла различают две основные группы теплообменников :
Значительно реже применяются регенеративные теплообменники, в которых нагрев жидких сред происходит за счет их соприкосновения с ранее нагретыми твердыми телами - насадкой, заполняющей аппарат, периодически нагреваемой другим теплоносителем.
Конструкция теплообменников должна отличаться простотой, удобством монтажа и ремонта. В ряде случаев конструкция теплообменника должна обеспечивать возможно меньшее загрязнение поверхности теплообмена и быть легко доступной для осмотра и очистки.
Перенос энергии в форме тепла, происходящий между телами, имеющими различную температуру, называется теплообменом.
Движущей силой любого процесса теплообмена является разность температур более нагретого и менее нагретого тел, при наличии которой тепло самопроизвольно, в соответствии со вторым законом термодинамики, переходит от более нагретому к менее нагретому телу.
Тела, участвующие в теплообмене, называются теплоносителями.
Эти теплообменники относятся к числу наиболее часто применяемых поверхностных теплообменников. кожухотрубчатый теплообменник жесткой конструкции, который состоят из корпуса, или кожуха 1, и приваренных к нему трубных решеток 2. В трубных решетках закреплен пучок труб 3. К трубным решеткам крепятся (на прокладках и болтах) крышки 4.
В кожухотрубчатом теплообменнике одна из обменивающихся теплом сред движется внутри труб (в трубном пространстве), а другая - в межтрубном пространстве.
Среды обычно направляют противотоком друг к другу. При этом нагреваемую среду направляют снизу вверх, а среду, отдающую тепло, - в противоположном направлении. Такое направление движения каждой среды совпадает с направлением, в котором стремиться двигаться данная среда под влиянием изменения ее плотности при нагревании или охлаждении.
Кроме того, при указанных направлениях движения сред достигается более равномерное распределение скоростей и идентичные условия теплообмена по площади поперечного сечения аппарата. В противном случае, например при подаче более холодной (нагреваемой) среды сверху теплообменника, более нагретая часть жидкости, как более легкая, может скапливаться в верхней части аппарата, образуя «застойные» зоны.
При сравнительно небольших расходах жидкости скорость ее движения в трубах низка, и, следовательно, коэффициенты теплоотдачи невелики. Для увеличения последних при данной поверхности теплообмена можно уменьшить диаметр труб, соответственно увеличив их высоту (длину). Однако теплообменники небольшого диаметра и значительной высоты неудобны для монтажа, требуют высоких помещений и повышенного расхода металла на изготовление деталей, не участвующих непосредственно в теплообмене (кожух аппарата). Поэтому более рационально увеличивать скорость теплообмена путем применения многоходовых теплообменников.
В многоходовом теплообменнике корпус 1, трубные решетки 2, укрепленные в них трубы 3 и крышки 4 такие же, как и в одноходовом теплообменнике С помощью поперечных перегородок 5, установленных в крышках теплообменника, трубы разделены на секции, или ходы, по которым последовательно движется жидкость, протекающая в трубном пространстве теплообменника. Обычно разбивку на ходы производят таким образом, чтобы во всех секциях находилось примерно одинаковое число труб.
Вследствие меньшей площади суммарного поперечного сечения труб, размещенных в одной секции, по сравнению с поперечным сечением всего пучка труб, скорость жидкости в трубном пространстве многоходового теплообменника возрастает (по отношению к скорости в одноходовом теплообменнике) в число раз, равное числу ходов. Так, в четырехходовом теплообменнике скорость в трубах при прочих равных условиях в четыре раза больше, чем в одноходовом. Для увеличения скорости и удлинения пути движения среды в межтрубном пространстве служат сегментные перегородки 6. В горизонтальных теплообменниках эти перегородки являются одновременно промежуточными опорами для пучка труб.
Повышение интенсивности теплообмена в многоходовых теплообменниках сопровождается возрастанием гидравлического сопротивления и усложнением конструкции теплообменника. Это диктует выбор экономически целесообразной скорости, определяемой числом ходов теплообменника, которое обычно не превышает 5-6. Многоходовые теплообменники работают по принципу смешанного тока, что, как известно, приводит к некоторому снижению движущей силы теплопередачи по сравнению с чисто противоточным движением участвующих в теплообмене сред.
В одноходовых и особенно в многоходовых теплообменниках теплообмен может ухудшаться вследствие выделения растворенных в жидкости (или паре) воздуха и других неконденсирующихся газов. Для их периодического удаления в верхней части кожуха теплообменников устанавливают продувочные краники.
Одноходовые и многоходовые теплообменники могут быть вертикальными и горизонтальными. Вертикальные теплообменники более просты в эксплуатации и занимают меньшую производительную площадь. Горизонтальные теплообменники изготавливаются обычно многоходовыми и работают при больших скоростях участвующих в теплообмене сред для того, чтобы свести к минимуму расслоение жидкостей вследствие разности их температур и плотностей, а также устранить образование застойных зон.
Если средняя разность температур труб и кожуха в теплообменниках жесткой конструкции, т.е. с неподвижными, приваренными к корпусу трубными решетками, становиться значительной, то трубы и кожух удлиняют неодинаково. Это вызывает значительные напряжения в трубных решетках, может нарушить плотность соединения труб с решетками, привести к разрушению сварных швов, недопустимому смешению обменивающихся теплом сред. Поэтому при разностях температур кожуха и труб, больших 500С, или при значительной длине труб применяют кожухотрубчатые теплообменники нежесткой конструкции, допускающей некоторое перемещение труб относительно корпуса аппарата.
Для уменьшения температурных деформаций, обусловленных большой разностью температур труб и кожуха, значительной длиной труб, а также различием материала труб и кожуха, используют кожухотрубчатые теплообменники с линзовым компенсатором у которых на корпусе имеется линзовый компенсатор 1, подвергающийся упругой деформации. Такая конструкция отличается простотой, но применима при небольших избыточных давлениях в межтрубном пространстве (6 атм).
Скачать чертеж Кожухотрубчатые теплообменники с компенсирующими устройствами:
а - с линзовым компенсатором; б - с плавающей головкой; в - с U-образными трубами; 1 - компенсатор; 2 - подвижная трубная решетка; 3 - U-образные трубы.
При необходимости обеспечения больших перемещений труб и кожуха используют теплообменник с плавающей головкой (рис. 1.2б). Нижняя трубная решетка является подвижной, что позволяет всему пучку труб свободно перемещаться независимо от корпуса аппарата. Этим предотвращается опасная температурная деформация труб и нарушение плотности их соединения с трубными решетками. Однако компенсация температурных удлинений достигается в данном случае за счет усложнения и утяжеления конструкции теплообменника.
В кожухотрубчатом теплообменнике с U-образными трубами сами трубы выполняют функцию компенсирующих устройств. При этом упрощается и облегчается конструкция аппарата, имеющего лишь одну неподвижную трубную решетку. Наружная поверхность труб может быть легко очищена при выемке всей трубчатки из корпуса аппарата. Кроме того, в теплообменниках такой конструкции, являющихся двух- или многоходовыми, достигается довольно интенсивный теплообмен. Недостатки теплообменников с U-образными трубами: трудность очистки внутренней поверхности труб, сложность размещения большого числа труб в трубной решетке.
В химической промышленности применяются также теплообменники с двойными трубами С одной стороны аппарата размещены две трубные решетки, причем в одной решетке закреплен пучок труб меньшего диаметра, открытых с обоих концов, а в другой решетке трубы большего диаметра с закрытыми левыми концами, установленные концентрически относительно труб. Среда движется по кольцевым пространствам между трубами и выводится из межтрубного пространства по трубам. Другая среда движется сверху вниз по межтрубному пространству корпуса теплообменника, омывая трубы снаружи. В теплообменниках такой конструкции трубы могут удлиняться под действием температуры независимо от корпуса теплообменника.
Кожухотрубчатый теп-лообменник с двойными трубами:
Элементные теплообменники. Для повышения скорости движения среды в межтрубном пространстве без применения перегородок, затрудняющих очистку аппарата, используют элементные теплообменники. Каждый элемент такого теплообменника представляет собой простейший кожухотрубчатый теплообменник. Нагреваемая и охлаждаемая среды последовательно проходят через отдельные элементы, состоящие из пучка труб в кожухе небольшого диаметра. Теплообменник, состоящий из таких элементов (ходов), допускает значительные избыточные давления в межтрубном пространстве; его можно рассматривать как модификацию многоходового кожухотрубчатого теплообменника.
В элементных теплообменниках взаимное движение сред приближается к эффективной схеме чистого противотока. Однако вследствие разделения общей поверхности теплообмена на отдельные элементы конструкция становиться более громоздкой и стоимость теплообменника возрастает.
Теплообменники этой конструкции, называемые также теплообменниками типа «труба в трубе», состоят из нескольких последовательно соединенных трубчатых элементов, образованных двумя концентрически расположенными трубами. Один теплоноситель движется по внутренним трубам, а другой - по кольцевому зазору между внутренними трубами и наружными трубами. Внутренние трубы (обычно диаметром 57-108 мм) соединяются калачами, а наружные трубы, имеющие диаметр 76-159 мм, - патрубками.
Благодаря небольшим поперечным сечением трудного и межтрубного пространства в двухтрубчатых теплообменниках даже при небольших расходах достигаются довольно высокие скорости жидкости, равные обычно 1-1,5 м/сек. Это позволяет получать более высокие коэффициенты теплопередачи и достигать более высоких тепловых нагрузок на единицу массы аппарата, чем в кожухотрубчатых теплообменниках. Кроме того, с увеличением скоростей теплоносителей уменьшается возможность отложения загрязнений на поверхности теплообмена.
Вместе с тем эти чертежеи теплообменников скачать бесплатно более громоздки, чем скачать бесплатно чертежи кожухотрубчатые, и требуют большего расхода металла на единицу поверхности теплообмена, которая в аппаратах такого типа образуется только внутренними трубами.
Скачать чертеж двухтрубчатые теплообменники могут эффективно работать при небольших расходах теплоносителей, а также при высоких давлениях. Если требуется большая поверхность теплообмена, то эти аппараты выполняют из нескольких параллельных секций.
Погружные теплообменники скачать. В погружном змеевиковом теплообменнике капельная жидкость, газ или пар движутся по спиральному змеевику, выполненному из труб диаметром 15-75 мм, который погружен в жидкость, находящуюся в корпусе аппарата. Вследствие большого объема корпуса, в котором находиться змеевик, скорость жидкости в корпусе незначительна, что обуславливает низкие значения коэффициента теплоотдачи снаружи змеевика. Для его увеличения повышают скорость жидкости в корпусе путем установки в нем внутреннего стакана, но при этом значительно уменьшается полезно используемый объем корпуса аппарата. Вместе с тем в некоторых случаях большой объем жидкости, заполняющей корпус, имеет и положительное значение, так как обеспечивает более устойчивую работу теплообменника при колебаниях режима. Трубы змеевика крепятся на конструкции.
В теплообменниках этого типа змеевики часто выполняются также из прямых труб, соединенных калачами. При больших расходах среды, движущейся по змеевику из прямых труб, ее сначала направляют в общий коллектор, из которого она поступает в параллельные секции труб и удаляется также через общий коллектор. При таком параллельном включении секций снижается скорость и уменьшается длина пути потока, что приводит к снижению гидравлического сопротивления аппарата.
Теплоотдача в межтрубном пространстве погружных теплообменников малоинтенсивна, так как тепло передается практически путем свободной конвекции. Поэтому теплообменники такого типа работают при низких тепловых нагрузках. Несмотря на это погружные теплообменники находят довольно широкое применение вследствие простоты устройства, дешевизны, доступности для очистки и ремонта, а также удобства работы при высоких давлениях и в химически активных средах. Они применяются при поверхностях нагрева до 10-15 м2. Скачать чертеж погружного теплообменника.
Если в качестве нагревающего агента в погружном теплообменнике используется насыщенный водяной пар, то отношение длины змеевика к его диаметру не должно превышать определенного предела; например, при давлении пара 2 105-5 105 н/м2 (2-5 атм) это отношение не должно быть больше 200-275. В противном случае скопление парового конденсата в нижней части змеевика вызовет значительное снижение интенсивности теплообмена при значительном увеличении гидравлического сопротивления.
Такой теплообменник представляет собой змеевики из размещенных друг над другом прямых труб, которые соединены между собой калачами. Трубы обычно расположены в виде параллельных вертикальных секций с общими коллекторами для подачи и отвода охлаждаемой среды. Сверху змеевики орошаются водой, равномерно распределяемой в виде капель и струек при помощи желоба с зубчатыми краями. Отработанная вода отводится из поддона, установленного под змеевиком. Оросительные теплообменники применяются главным образом в качестве холодильников и конденсаторов, причем около половины тепла отводится при испарении охлаждающей воды. В результате расход воды резко снижается по сравнению с ее расходом в холодильниках других типов. Относительно малый расход воды - важное достоинство оросительных теплообменников, которые, помимо этого, отличаются также простотой конструкции и легкостью очистки наружной поверхности труб.
Несмотря на то, что коэффициенты теплоотдачи в оросительных теплообменниках, работающих по принципу перекрестного тока, несколько выше, чем у погружных, их существенными недостатками являются: громоздкость, неравномерность смачивания наружной поверхности труб, нижние концы которых при уменьшении расхода орошающей воды очень плохо смачиваются и практически не участвуют в теплообмене. Кроме того, к недостаткам этих теплообменников относятся: коррозия труб кислородом воздуха, наличие капель и брызг, попадающее в окружающее пространство.
В связи с испарением воды, которое усиливается при недостаточном орошении, теплообменники этого типа чаще всего устанавливаются на открытом воздухе; их ограждают деревянными решетками (жалюзи), главным образом для того, чтобы свести к минимуму унос брызг воды.
Оросительные теплообменники работают при небольших тепловых нагрузках и коэффициенты теплопередачи в них не высоки. Их часто изготовляют из химически стойких материал.
Достоинством кожухотрубных конденсаторов яв-ляется возможность создания высоких и даже одинаковых ско-ростей обоих теплоносителей и, следовательно, больших коэффи-циентов теплоотдачи. К числу их недостатков относятся боль-шое гидравлическое сопротивление и значительная металлоемкость.
Наиболее широкое распространение получили кожухотрубные конденсаторы, используемые для теплообмена между потоками в различных агрегатных со-стояниях (пар-жидкость, жидкость-жидкость, газ-газ, газ- жидкость). Аппарат состоит из пучка труб, помещенного внутри цилиндрического корпуса (обечайки), сваренного из листовой стали, реже - литого. Трубки завальцованы в двух трубных решетках или приварены к ним в зависимости от свойств кон-струкционных материалов. Чаще всего применяются трубы диа-метрами: 25x2; 38X2; 57X2,5 мм; длина их обычно достигает 6 м. Трубки размещаются в пучке в шахматном порядке, по вер-шинам равностороннего треугольника, с шагом t=(1,25-1,30) dн, где dн - наружный диаметр труб. Аппарат снабжен двумя съемными крышками со штуце-рами для входа и выхода теплоносителя, движущегося внутри труб. Трубное и меж-трубное пространства разоб-щены. Второй теплоноситель движется в межтрубном про-странстве, снабженном вход-ным и выходным штуцерами. По трубам движется, как правило, тот поток, который содержит взвешенные твер-дые частицы (для удобства чистки), находится под боль-шим давлением (чтобы не утяжелять корпус) или об-ладает агрессивными свой-ствами (для предохранения корпуса от коррозии).
Конструкция Кожухотрубного холодильника из:
Горячая жидкость входит в трубное пространство состоящее из труб. Холодный теплоноситель входит в межтрубное пространство, в результате соприкосновения двух теплоносителей с разными тепловыми потоками возникает теплообмен и тепловые потоки выравниваются, тем самым определяя заданную температуру на входе для горячего или холодного теплоносителя. Теплоносители поступают в трубное пространство при помощи штуцера 6, в межтрубное - штуцер. Аппарат имеет эллиптические крышки и днище, крепление аппарата осуществляется при помощи опорных лап 8. Крепление труб к трубной решетке 8 осуществляется за счет развальцовки.
Площадь проходного се-чения межтрубного простран-ства значительно больше (иногда в 2 раза) суммарного живого сечения труб, по-этому при одинаковых объ-емных расходах теплоноси-телей коэффициент теплоот-дачи со стороны межтрубного пространства оказывается более низким. Для устранения этого явления прибегают к увеличению скорости теплоносителя путем размещения различных перегородок в межтрубном пространстве. Кожухотрубные аппараты соответственно местным условиям располагаются вертикально или горизонтально; при необходимо-сти удлинения пути теплоносителей они могут соединяться по-следовательно, а при невозможности размещения требуемого числа труб в одном корпусе их соединяют параллельно. Для удлинения пути теплоносителей с целью увеличения их скорости и интенсификации теплообмена используют много-ходовые аппараты. Так, в двухходовом аппарате благодаря перегородке 1 в верхней крышке 2 тепло-носитель проходит сначала по трубам лишь через половину пучка и в обратном направлении - через вторую половину пучка.