Реферат на тему: теплообменные аппараты
выполнил: Рыжов Д.А.
проверил: Леонтьев А.П.
Теплообменник – устройство для передачи тепла от одного теплоносителя к другому. Теплообменный аппарат – автономное теплопередающее устройство, состоящее из теплопередающего элемента (элементов) и полостей для движения теплоносителей. Имеет устройства для входа и выхода теплоносителей. Число, состав и схема соединения элементов в аппарате могут быть любыми. Система теплообменников – совокупность теплообменников, расположенных в ряд, параллельно либо в любой другой последовательности. Теплообменники в системе отличаются составом теплоносителей.
Основные типы
Теплообменники по способу передачи теплоты подразделяют на поверхностные, где отсутствует непосредственный контакт теплоносителей, а передача тепла происходит через твёрдую стенку, и смесительные, где теплоносители контактируют непосредственно. Поверхностные теплообменники в свою очередь подразделяются на рекуперативные и регенеративные, в зависимости от одновременного или поочерёдного контакта теплоносителей с разделяющей их стенкой
Поверхностные теплообменники Рекуперативные теплообменники
Рекуперат́ивный теплообме́нник — теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, в стенке между которыми происходит теплообмен. При неизменных условиях параметры теплоносителей на входе и в любом из сечений каналов, остаются неизменными, независимыми от времени, т.е процесс теплопередачи имеет стационарный характер. Поэтому рекуперативные теплообменники называют также стационарными.
В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также перекрестноточными при взаимно перпендикулярном движении двух взаимодействующих сред.
Часто под рекуперативным теплообменником ошибочно понимается рекуперативный противоточный теплообменник. (В нём вместо уравнивания температурных потенциалов происходит их обмен, потери могут составлять до 30 %).
Теплообменник для газовой промышленности
Наиболее распространённые в промышленности рекуперативные теплообменники[2]:
Кожухотрубные теплообменники,
Элементные (секционные) теплообменники,
Двухтрубные теплообменники типа "труба в трубе"[3],
Витые теплообменники,
Погружные теплообменники,
Оросительные теплообменники,
Ребристые теплообменники,
Спиральные теплообменники,
Пластинчатые теплообменники,
Пластинчато-ребристые теплообменники,
Графитовые теплообменники.
Кожухотрубный теплообменник
Кожухотрубный теплообменник имеет конструкцию, состоящую из нескольких элементов. Главным из них является трубная система, состоящая из большого количества труб малого диаметра. Такое решение призвано увеличить поверхность теплопередачи, которая может составлять несколько тысяч квадратных метров. Например, для паровой турбины имеющей мощность 150 МВт применяются конденсаторы, состоящие из 17 тыс. труб, обладающих суммарной площадью около 9 тыс. квадратных метров.
Каждая отдельная труба теплообменника, изготавливается диаметром от 12 до 57 мм и может иметь прямую, U-образную или W-образную конструкцию. Кожухотрубные теплообменники, как правило, оснащаются стальными бесшовными, а в некоторых случаях латунными трубами. Для скрепления труб в единый пучок используются так называемые трубные доски. Трубная доска представляет собой круглый стальной лист толщиной от 20мм, имеющий большое количество отверстий, равное числу труб. Крепление труб к доске может производиться несколькими способами: развальцовкой, пайкой, сваркой, либо с использованием сальников.
Теплообменники кожухотрубные с плавающей головкой (типа ТП). Эти теплообменники , получившие наибольшее распространение на нефтезаводах, применяются для нагрева или охлаждения чаще всего жидких нефтепродуктов. Плавающая головка вследствие независимого крепления ее в корпусе имеет возможность перемещаться в осевом направлении, не передавая тем самым на корпус возникающих в трубном пучке напряжений.
Количество ходов по трубкам при диаметре корпуса менее 500 мм равно двум, более 500 мм - четырем или более. В межтрубном пространстве обычно применяют один поток.
В качестве промежуточных опор для трубного пучка используются поперечные перегородки, в которых устраивают вырезы различной формы для изменения тока теплоносителя в межтрубном пространстве.
Методы крепления труб в трубных решетках теплообменников всех типов показаны на рисунке. Наиболее надежным способом, обеспечивающим плотность соединения и легкость смены дефектных трубок, является развальцовка, проверенная на стальных, медных, латунных и алюминиевых трубках.
Теплообменники с плавающей головкой (типа ТП), выпускаются на давление 1,6; 2,5; 4 и 6,4 МН/м2 и диаметром корпуса от 300 до 1400 мм. Поверхность теплообмена у них колеблется от 12,5 до 1250 м2. Длина труб - 3; 6 и 9 м.
Преимущество рассматриваемых теплообменников заключается в возможности легкой замены пучка или извлечения его из корпуса с целью чистки, ремонта или установки дополнительных перегородок.
Недостатками считаются сложность конструкции (недоступность подвижной головки), трудность контроля во время эксплуатации, более значительный вес и стоимость единицы поверхности нагрева в сравнении с теплообменниками жесткой конструкции.
Теплообменники U - образными трубками (типа ТУ) применяют только тогда, когда теплоноситель не вызывает загрязнения трубок, чистка которых механическими средствами затруднена.
Конструкция теплообменника типа ТУ представлена на рисунке, из которого видно, что этот теплообменник всегда делается двухходовым по трубному пространству - в этом его конструктивная особенность. При ремонтах трубный пучок вместе с трубной решеткой может быть извлечен из корпуса.
