1.2 Конструкція та принцип дії

Рисунок 1 – Кожухотрубний теплообмінник

Кожухотрубні теплообмінники (рис.1) виготовляються жорсткої, напівжорсткої і нежорсткої конструкцій; одно- та багатоходовими; прямоточними, протиточними та з перехресною течією; горизонтальними та вертикальними. Вони прості по конструкції й мають невисоку вартість.

Теплообмінники складаються з пучка труб 3, жорстко закріплених у трубних дошках 6, кожуха 2, кришок 5 із фланцями, що утворюють розподільні камери, опор 4 і перегородок, розміщених у міжтрубному просторі. На кожусі і кришці встановлені технологічні штуцера. У залежності від призначення апарата конструкція основних вузлів і типи матеріалів, що використовуються, може змінюватися.

1.3 Основні конструктивні типи кожухотрубних теплообмінників

Нижче (рис. 2) представлені деякі конструкції кожухотрубних теплообмінників з одним ходом у трубках і декількома ходами в міжтрубному просторі. Ці конструкції забезпечують як протиточну, так і прямоточну схему руху теплоносіїв. Тороідальний розширювальний шов (ліроподібний компенсатор) у центрі кожуха компенсує різницю температурних розширень труб і кожуха. Подвійні трубні дошки колектора виключають можливість витоків теплоносія з однієї циркуляційної лінії в іншу. Колектор, що плаває, із двома трубними дошками, які мають сальникове ущільнення, дозволяє цілком виключити можливість витоків з однієї циркуляційної лінії в іншу.

а) теплообмінник з двома еліптичними кришками і ліроподібним компенсатором

б) теплообмінник з одною еліптичною кришкою та одною опорною кришкою

в) теплообмінник з двома еліптичними кришками

г) теплообмінник з подвійними трубними дошками

д) теплообмінник з колектором, що плаває

Рисунок 2 – Конструкції кожухотрубних ТА

1.4 Компонування труб

Труби в трубному пучку можуть мати наступні типи компонування (див. також додаток Г):

• трикутна;

• компонування по концентричних колах;

• коридорна;

• шахова з рівномірним або нерівномірним кроком;

• спеціальна.

Рисунок 3 – Основні схеми розміщення отворів для труб у трубних дошках:

а – по кутах рівностороннього трикутника; б – по кутах квадрата (коридорне розташування); в – по кутах квадрата (шахове розташування)

Примітка: у багатоходових теплообмінниках центральний отвір у трубній дошці використовують для розміщення стяжного стрижня, на якому кріпляться перегородки.

1.5 Закріплення кінців труб

(див. додаток Г)

Найбільш розповсюдженим способом закріплення кінців труб у трубних дошках є вальцювання. Це прочноплотне з'єднання, що утворюється в результаті деформації труби в радіальному напрямку під дією сили, яка створюється вальцювальним інструментом. Для забезпечення осьової міцності пучка в отворах трубних дошок виконують як мінімум дві кільцеві розширювальні канавки. При конічному розвальцюванні вхідної ділянки труб знижується коефіцієнт місцевого опору, а, отже, й імовірність ерозії на цій ділянці, через запобігання зриву потоку на вхідній крайці.

Передовою технологією закріплення труб є вальцювання вибухом, при якій у середині труби в товщині трубної дошки розміщується вибуховий заряд. За допомогою детонатора заряд підривається. Енергія вибуху йде на деформацію труби в радіальному напрямку. У результаті утворюється досить міцне з'єднання, яке важко одержати звичайним вальцюванням. Можна вальцювати навіть товстостінні труби.

Якщо труби піддаються впливу вібрації, циклічному нагріванню, великим перепадам тиску або на кінцях труб може виникнути тепловий удар, то кінці труб варто приварити до трубних дошок. Зварювати краще товстостінні труби або труби апаратів, що працюють у напружених умовах.

Зварений шов будь-якого типу постійно знаходиться під ерозійно-корозійним впливом, тому в процесі тривалої експлуатації може відбутися розущільнення труби. У зв'язку із цим був розроблений спосіб вальцювання з автоматичною приваркою кінців труб до трубних дошок щільним швом.