37. Классификация теплообменных аппаратов. Теплообменники
Классификация:
Теплообменные аппараты - теплообменники предназначены для проведения процессов теплообмена, т.е. для нагревания или охлаждения, а также для испарения или конденсации потоков рабочих сред. В аппаратах осуществляется теплообмен между двумя потоками, имеющими различную температуру; в результате один поток нагревается, а другой – охлаждается.
Подвод и отвод тепла обеспечивается подачей в аппарат теплоносителей – нагревающих или охлаждающих агентов (хладагентов).
Кожухотрубчатые теплообменники
Кожухотрубчатые теплообменники – это наиболее распространенная разновидность теплообменных аппаратов. Преимущество аппаратов данного типа, это: простота изготовления и эксплуатации; надежность и универсальность в работе; аппараты данного типа можно использовать в широком диапазоне температур и давлений, и при любом сочетании теплоносителей.
Стальные кожухотрубчатые аппараты выполняют пяти видов:
Н – аппараты с неподвижными трубными решетками (наиболее распространены)
К – теплообменники с компенсатором на кожухе
У – аппарат с U-образными трубами
П – теплообменник с плавающей головкой
ПК – теплообменник с плавающей головкой и компенсатором на ней
Двухходовой теплообменник:
|
Рис. 2.1. Теплообменник с неподвижными трубными решетками: : 1,6 – крышки; 2– кожух; 3 – трубы; 4 – трубные решетки; В) эскиз: 1,6 – крышки; 2 – кожух; 3 – трубы; 4 – поперечные перегородки; 5 – трубные решетки; 7 – опоры; 8 – продольная перегородка для разделения ходов; 9 – распределительная камера; 10– стяжка
|
Преимущества теплообменников данного типа определяются простотой конструкции и сравнительно небольшой стоимостью.
Недостатки связаны с жесткостью конструкции; к ним можно отнести:
1) Невозможность очистки наружной поверхности труб и внутренней поверхности кожуха от загрязнений, поскольку трубные решетки жестко связаны с корпусом. Загрязнения и отложения на поверхности теплообмена, как известно, приводят к снижению коэффициента теплопередачи и эффективности процесса теплообмена в целом. В этой связи в межтрубное пространство рекомендуется направлять чистый и не дающий отложения теплоноситель.
2) Чувствительность к температурным напряжениям в кожухе и трубах аппарата. Для предотвращения возникновения температурных деформаций рекомендуется использовать теплообменники типа Н при разности температур сред не более 50°С и соблюдать порядок пуска.
Если разница температур теплообменных сред больше 50°С, то рекомендуется использовать теплообменники с компенсацией температурных напряжений. Здесь выделяют аппараты с частичной компенсацией (аппараты типа К и ПК) и аппараты с полной компенсацией температурных напряжений (теплообменники типа У, П).
Теплообменники с компенсатором на кожухе (тип к)
Основные элементы и принцип действия теплообменников типа Н и К одинаковы. Отличием аппаратов типа К является установка на корпусе специальных гибких элементов - расширителей или компенсаторов. Их вваривают между двумя частями корпуса, а для уменьшения гидравлического сопротивления дополнительно приваривают обтекатели или распределители потока (со стороны входа теплоносителя в межтрубное пространство). В аппаратах типа К (рис. 2.4) используют несколько типов компенсаторов: линзовые, из двух полусферических элементов; из плоских параллельных колец; тороидальные .
Использование теплообменников с компенсаторами позволяет увеличить разность температур сред до 70 градусов, но увеличивает стоимость аппаратов. Область применения аппаратов типа К ограничивается давлением (избыточное давление для стальных теплообменников не более 2,5 МПа).
|
|
|
Рис. 2.4. Теплообменник с компенсатором на кожухе: 1 –корпус; 2 – компенсатор; 3 - обтекатель
|
|
|
Теплообменники с U-образными трубами (тип У)
Трубный пучок данного аппарата выполнен из U-образных труб, закрепленных в одной трубной решетке и помещенных в кожух (рис. 2.7). Ввод и вывод потока в трубы осуществляется через распределительную камеру, разделенную продольной перегородкой; таким образом, аппарат выполняется двухходовым по трубному пространству.
Каждая труба в аппарате данного типа может удлиняться независимо от других труб и от кожуха; этим обеспечивается полная компенсация температурных напряжений. Напряжения могут возникнуть в трубной решетке, за счет разницы температур теплоносителя на входе и на выходе из труб. Поэтому для аппаратов данного типа разница температур по ходам не должна превышать 100 0С.
Преимущества теплообменников данного типа: полная компенсация температурных напряжений и возможность извлечения трубного пучка, для очистки и замены труб.
А)
Б) |
Рис. 2.7. Теплообменник с U-образными трубами: |
1 – трубы; 2 – кожух; 3 – трубная решетка; 4 – распределительная камера; 5 – продольная перегородка для разделения зон ввода - вывода потока в трубы
|
