Кожухотрубчатые теплообменники
В кожутрубчатых теплообменниках основными элементами являются: корпус, пучки труб мало диаметра, трубные решетки, патрубки, крышки, элементы компенсации напряжений. Трубная решетка предназначена для крепления концов трубок путем сварки, пайки или развальцовки. Иногда в конструкции предусматриваются специальные перегородки, устанавливаемые в межтрубном и трубном пространствах. Благодаря им удается значительно повысить скорость движения рабочих потоков и интенсивность теплообмена.
По способу расположения кожухотрубчатые аппараты бывают наклонные, горизонтальные и вертикальные. Таким образом, всегда есть возможность подобрать теплообменник из условий технологического процесса и простоты монтажа.
Одним из негативных факторов, который возникает при эксплуатации кожухотрубчатых аппаратов, является температурное удлинение. Для борьбы с этим явлением реализованы устройства нежесткой и полужесткой конструкции. Кожухотрубчатые теплообменники жесткого типа используются из условий малой температурной разницы рабочих сред. Их отличительной особенностью является простота конструкции и высокая надежность.
В полужестких аппаратах незначительные температурные деформации гасятся благодаря наличию специальных компенсаторов, расположенных на корпусе устройства. Надежная работа обеспечивается, если давление в устройстве не превышает более 2,5 кгс/см2, а деформация не превышает 10-15мм.
Для реализации нежесткой конструкции теплообменников используются сальниковые уплотнители, которые устанавливаются на пучок U-образных трубок, решетки, патрубки и позволяют устранять значительные температурные напряжения.
Графитовые аппараты
Графитовые аппараты выносят в отдельную группу, так как они обладают особыми, присущими им свойствами. В частности они имеют высокую коррозионную стойкость и теплопроводность, благодаря использованию графита. По конструкции выпускают оросительные, блочные, кожухотрубные и погружные теплообменники. Основу любого графитового аппарата составляют блоки прямоугольной или цилиндрической формы, в которых имеется система перпендикулярных, но непересекающихся отверстий. В них рабочие жидкости движутся по перекрестной схеме. Крышки блоков обрамляются металлическими листами и стягиваются болтами до максимально возможного значения, которое не вызывает разрушения графита. В крышках имеются патрубки для подключения отводных и подводящих трубопроводов. Как и в любом другом теплообменнике, в графитовом имеются трубки, трубные решетки, крышки и металлический корпус, который оснащается сальниковым компенсатором для снятия температурных напряжений.
Элементные (секционные) теплообменники
Данный вид теплообменников состоит из отдельных секций, которые соединяются между собой, образуя единую структуру. Их принцип работы во многом схож с кожухотрубными аппаратами. В элементных также используется противоточная схема и сочетание ряда элементов с небольшим числом труб.
Использование элементных теплообменников оправдано тогда, когда в исходной системе предусмотрено высокое рабочее давление. Благодаря отсутствию перегородок и других элементов, влияющих на скорость потока, значительно снижаются гидравлические сопротивления, и нет необходимости в периодической очистки внутренней полости устройства от грязи. Однако в отличие от многоходовых кожухотрубных теплообменников, они стоят значительно дороже в связи с использованием стальных фланцев, трубных решеток, сильфонных компенсаторов и других элементов. Также они гораздо более громоздки, чем кожухотрубные и пластинчатые теплообменники, что делает невозможным их установку в небольшом помещении. В среднем одна секция элементного теплообменника содержит от 4 до 140 трубок, а площадь составляет 0,75-30м2.