2.3.3.Теплообменники.
Кожухотрубчатый теплообменник теплообменники относятся к числу наиболее часто применяемых поверхностных теплообменников. На рис.2.20 показан кожухотрубчатый двухходовой теплообменник, который состоит из корпуса или кожуха, и приваренных к нему трубных решёток. В трубных решётках закреплён пучок труб. К трубным решёткам крепятся крышки.
Рисунок 2.20 Кожухотрубчатый двухходовый холодильник
1 — крышка распределительной камеры; 2 — распределительная камера;3 — кожух; 4 — теплообменные трубы; 5 — перегородка с сегментным вырезом;6 — линзовый компенсатор; 7 — штуцер; 8 — крышка.
В кожухотрубчатом теплообменнике одна из обменивающихся теплом сред движется внутри труб (в трубном пространстве), а другая в межтрубном пространстве. Среды обычно направляют противотоком друг к другу.
В многоходовых теплообменниках с помощью поперечных перегородок, установленных в крышках теплообменника, трубы разделены на секции, или ходы по которым движется жидкость. Обычно разбивку на секции производят таким образом, чтобы во всех секциях находилось примерно одинаковое число труб. Вследствие меньшей площади суммарного поперечного сечения труб, скорость жидкости в трубном пространстве многоходового теплообменника возрастает в число раз равное числу ходов. Для увеличения скорости и удлинения пути движения среды в межтрубном пространстве служат сегментные перегородки. В горизонтальных теплообменниках эти перегородки являются одновременно промежуточными опорами для пучка труб.
Двухтрубчатые теплообменники, называемые также теплообменниками типа «труба в трубе», состоят из нескольких последовательно соединённых трубчатых элементов, образованных двумя концентрически расположенными трубами (рис.2.21). Один теплоноситель движется по внутренним трубам 1 , а другой – по кольцевому зазору между внутренними 1 и наружными 2 трубами. Внутренние трубы соединяются калачами 3, а наружные – патрубками 4.
Рисунок 2.21. Двухтрубчатые теплообменники
1 — теплообменная труба; 2 — кожуховая труба; 3 — калач.
Благодаря небольшим поперечным сечениям трубного и межтрубного пространства в двухтрубчатых теплообменниках даже при небольших расходах достигаются довольно высокие скорости жидкости. Это позволяет получить более высокие коэффициенты теплопередачи, чем в кожухотрубчатых теплообменниках. Кроме того, с увеличением скорости теплоносителя уменьшается возможность отложения загрязнений на поверхности теплообменника. Вместе с тем теплообменник более громоздкий, чем кожухотрубчатый, и требует большего расхода металла на единицу поверхности. Двухтрубчатые теплообменники могут эффективно работать при небольших расходах теплоносителя, а также при высоких давлениях.
В пластинчатом теплообменнике (рис. 2.22) поверхность теплообмена образуется гофрированными пластинами, с помощью которых создаётся система узких каналов. Жидкости, между которыми происходит теплообмен, движутся в каналах между смежными пластинами, омывая противоположные стороны каждой пластины.
Рисунок 2.22. Пластинчатый теплообменник
1 — неподвижная плита; 2 — теплообменная пластина; 3 — прокладка;4 — концевая пластина; 5 — подвижная плита.
Пакет пластин зажимается между неподвижной плитой 1 и подвижной плитой 5 посредствам винтового зажима. Вследствие значительных скоростей, с которыми движутся жидкости между пластинами, достигаются высокие коэффициенты теплопередачи.
Пластинчатые теплообменники легко разбираются и очищаются от загрязнений. К их недостаткам относя: невозможность работы при высоких давлениях и трудности выбора эластичных химически стойких материалов для прокладок.