1.1.4. Спиральные теплообменники
В спиральном теплообменнике (рис. 1.10) поверхность теплообмена образуется двумя металлическими листами 1 и 2, свернутыми по спирали. Внутренние концы листов приварены к глухой перегородке 3, а их наружные концы сварены друг с другом. С торцов спирали закрыты установленными на прокладках крышками 4. Таким образом, внутри аппарата образуются два изолированных спиральных канала шириной 8 и 12 мм, по которым противотоком движутся теплоносители. Теплоноситель I входит в верхний штуцер и удаляется через правый боковой штуцер, а теплоноситель II поступает в левый боковой штуцер и отводится через нижний штуцер. Эти теплообменники компактны, имеют малое гидравлическое сопротивление, но не могут быть использованы при больших давлениях рабочих сред [1, 3, 7].
Рис. 1.10 Горизонтальный спиральный теплообменник:
1,2 – листы; 3 – распределительная перегородка; 4 – крышки;
I, II – потоки теплоносителей
1.1.5. Аппараты воздушного охлаждения
На заводах нефтеперерабатывающей промышленности широко применяют аппараты воздушного охлаждения (АВО). Их применение позволяет значительно экономить водные ресурсы. Опыт показывает, что использование воздушных конденсаторов взамен других известных аппаратов экономически целесообразно.
Аппараты воздушного охлаждения удобны в эксплуатации, очистка и ремонт их не требуют больших трудовых затрат. Загрязнение наружной поверхности теплообмена хладагентом (воздухом) практически отсутствует даже в условиях обдувки их запыленным воздухом и при значительной степени оребрения теплообменных труб. Отсутствует и коррозия наружной поверхности, свойственная всем конденсаторам и холодильникам, что позволяет довольно легко выбирать материал труб для воздушных конденсаторов [8].
В северных районах страны применение воздушных конденсаторов позволяет надежно и экономично охлаждать все технологические потоки, выходящие с установки. В южных районах охлаждение низкокипящих потоков целесообразно проводить в два этапа: воздухом до 60 °С и далее водой в погружных или кожухотрубчатых конденсаторах. В зарубежной практике известны случаи, когда эксплуатация аппаратов воздушного охлаждения оправданна при градиенте температур между охлаждаемой средой и воздухом 10-15 оС.
Применяемые в настоящее время конденсаторы и холодильники принципиально отличаются друг от друга расположением трубных секций и конструкцией воздухоподающих устройств. Трубные секции могут быть расположены горизонтально и наклонно (в форме шатра и зигзагообразно). В последних случаях аппараты имеют большую поверхность теплообмена при той же площади.
На рисунке 1.11 показан аппарат воздушного охлаждения с горизонтальным расположением секций (АВГ). Он предназначен для конденсации парообразных сред и охлаждения жидких сред. Аппарат состоит из трех горизонтальных секций с трубами, имеющими поперечное оребрение.
На рисунке 1.12 показан аппарат воздушного охлаждения с зигзагообразным расположением секций (АВЗ). Такие аппараты имеют большую поверхность теплообмена при той же занятой площади.
Рис. 1.11 Схема горизонтального аппарата воздушного охлаждения:
1 – секция оребренных труб; 2 – колесо вентилятора; 3 – электродвигатель;
4 – коллектор впрыска очищенной воды
Рис. 1.12 Схема зигзагообразного аппарата воздушного охлаждения
На рисунке 1.13 приведена конструкция оребренной шестирядной секции конденсатора. Расположенные по вершинам равносторонних треугольников оребренные трубы длиной 4 или 8 м путем развальцовки или сварки закреплены в трубных решетках. К решеткам крепят коллекторные крышки, к которым присоединяют подводящие и отводящие трубопроводы. Все секции прикрепляют к металлической раме, установленной на опорных стойках аппарата. Последние, в свою очередь, смонтированы на фундаменте. К раме и стойкам крепят коллектор, через который вентилятор засасывает воздух, и диффузор, направляющий поток воздуха на ребристую поверхность трубных секций.
Проходя внутри трубок, продукт охлаждается воздухом, который прогоняется вентилятором через межтрубное пространство каждой секции.
Рис. 1.13 Шестирядная секция конденсатора воздушного охлаждения:
1 – оребренная труба; 2 – металлические полосы-прокладки; 3 – крышка;
4 – прокладка; 5 – трубная решетка
Вентилятор смонтирован соосно с аппаратом на самостоятельной раме. Он состоит из двигателя, углового редуктора и лопастного колеса. Характеристику работы вентилятора можно менять путем изменения угла установки лопастей колеса в пределах 10-25 °С. Применение двухскоростных электродвигателей также позволяет варьировать режим работы конденсатора в широких пределах. При необходимости интенсивность конденсации и охлаждения можно регулировать изменением воздушного потока с помощью жалюзи, устанавливаемых над трубными секциями.
Для снижения температуры охлаждающего воздуха через форсунки оросительного устройства подают распыленную воду. В летнее время температуру воздуха в диффузоре снижают таким способом на 2-10 °С.