Теплообменники типа «труба в трубе»

Теплообменные элементы таких теплообменников показаны на рис. 1-2. Отдельные элементы соединены между собой патрубками и калачами, образуя цельный аппарат необходимого размера. Эти теплообменники применяются при небольших расходах теплоносителей и при высоких давлениях.

Рис. 1. Простейший теплообменник типа «труба в трубе».

Рис. 2. Теплообменник типа «труба в трубе».

Кожухотрубные теплообменники

К корпусу, кожуху по торцам приварены трубные решетки, в которых закреплены пучки труб (рис. 3-7). В основном трубы в решетках крепятся с уплотнением развальцовкой или каким-то другим способом в зависимости от материала труб и давления в аппарате. Трубные решетки закрываются крышками на прокладках и болтах или шпильках. На корпусе имеются патрубки (штуцера), через которые один теплоноситель проходит через межтрубное пространство. Второй теплоноситель через патрубки (штуцера) на крышках проходит по трубам. В многоходовом теплообменнике в корпусе и крышках установлены перегородки для повышения скорости теплоносителей. Для увеличения теплоотдачи применяют оребрение теплообменных труб, которое выполняется или накаткой, или навивкой ленты. В случае необходимости конструкция аппарата должна предусматривать его очистку.

Кожухотрубные теплообменники предназначены для нагрева или охлаждения, испарения или конденсации различных жидких и парообразных сред в различных технологических процессах.

Обычно кожухотрубные теплообменники используются при давлениях теплоносителя более 2,5 МПа, а при меньших давлениях применять пластинчатые теплообменники намного эффективнее.

Рис. 3. Устройство кожухотрубных теплообменников, их основные

элементы и принципиальные схемы движения теплоносителей в них.

Рис. 4. Поверхностные конденсаторы для конденсации пара.

Р ис. 5. Принципиальная схема поверхностного конденсатора для пара.

В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также при взаимно поперечном движении двух взаимодействующих сред.

Рис. 6. Принципиальная схема многоходового кожухотрубного теплообменника с перегородками для повышения скорости теплоносителя

Рис. 7. Устройство многоходовых кожухотрубных теплообменников.

Спиральные теплообменники

Спиральный теплообменник (рис. 8) изобретен в двадцатых годах ХХ века шведским инженером Розенбладом для применения в целлюлозно-бумажной промышленности. Эти теплообменники впервые позволили обеспечить надежную теплопередачу между средами, содержащими твердые включения. В 70-х годах конструкция спиральных теплообменников была радикально изменена и улучшена, и приобрела большие преимущества по сравнению с конструкцией Розенблада.

Два или четыре длинных металлических листа укладывают спиралью вокруг центральной трубы, образуя два или четыре однопроточных канала. Чтобы обеспечить постоянную величину зазоров, к одной стороне листов привариваются разделительные шипы. Центральная труба при помощи специальной перегородки разделена на две камеры, которые образуют входной и выходной коллектора. Скрученные спирали помещаются в цилиндрический кожух. Внешние концы спиральных листов привариваются вдоль образующей обечайки. Для выхода каналов наружу в местах фиксации краев каналов в кожухе просверливаются отверстия, которые герметично закрываются входным и выходным коллекторами с присоединительными патрубками.

Рис. 8. Спиральные теплообменники.

Движение потоков в спиральных теплообменниках происходит  по криволинейным каналам, близким по форме к концентрическим окружностям. Направление векторов скоростей движения потоков постоянно претерпевают изменение. Геометрия каналов и разделительные шипы создают значительную турбулентность уже при низких скоростях потоков, при этом улучшается теплопередача и уменьшается загрязнение. Это обеспечивает компактность конструкции спиральных теплообменников, которые могут быть интегрированы с любой технологической линией, что значительно сокращает затраты на установку.