Спиральные теплообменники

В спиральном теплообменнике (рис. VIII-24) 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 плоскими крышками 4 и 5. Таким образом, внутри аппарата образуются два изолированных один от другого спираль­ных канала (шириной 2—8 мм), по которым, обычно противотоком, дви­жутся теплоносители. Как показано на рис. VIII-24, теплоноситель I поступает через нижний штуцер и удаляется через боковой штуцер 6 пра­вой крышке теплообменника, а теплоноситель II входит в верхний штуцер и удаляется через боковой штуцер в левой крышке.

Рис. VIII-24. Спиральный теплообменник: 1, 2 — листы, свернутые в спирали;

3 — перегородка; 4, 5 — крышки.

Имеются также конструкции спиральных теплообменников перекрест­ного тока, применяемые главным образом для нагрева и охлаждения га­зов и конденсации паров.

Спиральные теплообменники весьма компактны, работают при высо­ких скоростях теплоносителей (для жидкостей 1—2 м/сек) и обладают при равных скоростях сред меньшим гидравлическим сопротивлением, чем трубчатые теплообменники различных типов. Вместе с тем эти аппараты сложны в изготовлении и работают при ограниченных избыточных давле­ниях, не превышающих 10-10⁵ н/м² (10 ат), так как намотка спиралей затрудняется с увеличением толщины листов; кроме того, возникают трудности при создании плотного соединения между спиралями и крыш­ками. Спиральные теплообменники стандартизированы по ГОСТ 12067-66

Теплообменные устройства реакционных аппаратов

Для обогрева и охлаждения реакционных и других аппаратов разно­образных конструкций применяют различные устройства, в которых по­верхность теплообмена образуется стенками самого аппарата.

К числу устройств, использующих в качестве теплообменного элемен­та стенки аппарата, относятся рубашки (рис. VIII-25). К фланцу корпуса аппарата 1 крепится на прокладке и болтах рубашка 2. В не­которых случаях рубашку приваривают к стенкам аппарата, но при этом затрудняются ее очистка и ремонт. В пространстве между рубашкой и внешней поверхностью стенок аппарата движется теплоноситель. На рис. VIII-25, а показан обогрев аппарата через рубашку паром, который, при диаметре аппарата более 1 м, вводят, для повышения равномерности обогрева, с двух сторон через штуцера 3, а конденсат удаляется через штуцер 4.

Поверхность теплообмена рубашек ограничена площадью стенок и днища аппарата и обычно не превышает 10 м². Давление теплоносителя в рубашке равно не более 6—10 ат, поскольку при больших давлениях чрезмерно утолщаются стенки аппарата и рубашки.

Рис. VIII-25. Аппарат с рубашкой: а — аппарат с паровой рубашкой; б — рубашка с анкерными связями (деталь); 1 — корпус аппарата; 2 — рубашка; 3 — штуцера для ввода пара; 4 — штуцер для отвода кон­денсата.

Рис. VIII-26. Варианты исполнения змеевиков: а — из разрезанных по образующей (полови­нок) труб, б — из угловой стали; в — из труб, приваренных многослойным швом; г — из труб, залитых в стенки аппаратов.

Для давлений вплоть до 73,6·10⁵ н/м² (75 ат) применимы рубашки с анкер­ными связями (рис. У111-25, б). Эти рубашки имеют выштампованные в шах­матном порядке круглые отверстия, и по внутренней кромке отверстий стенка рубаш­ки 2 приварена к наружной стенке аппарата Рубашки такой конструкции обладают не только повышенной механической прочностью, но и обеспечивают более высокие скорости движения теплоносителя в полостях между анкерными связями, а следователь­но, и большие коэффициенты теплоотдачи.

Нагревание или охлаждение при повышенных давлениях теплоноси­теля (до 58,4·10⁵ н/м* или 60 ат) может быть осуществлено также с по­мощью змеевиков, приваренных к наружной стенке аппарата и изготов­ленных из полуцилиндров — разрезанных по образующей труб (рис. У1П-26, а) или угловой стали (рис. УП1-26, б).

Для более высоких давлений, достигающих 246·10⁶ н/м* (250 ат), например в системах обогрева перегретой водой, к наружной стенке ап­парата многослойным швом приваривают змеевики (рис. УШ-26, в). Эти устройства вытесняют применявшиеся ранее для такого же диапазона давлений стальные змеевики, залитые в чугунные стенки аппарата (рис. VII1-26, г) при его отливке.

При заливке змеевиков получают относительно низкие коэффициенты теплопередачи, так как вследствие различия коэффициентов объемного расширения стали и чугуна возможно образование местных воздушных зазоров между змеевиком и стенкой аппарата, что приводит к возраста­нию термического сопротивления. Кроме того, изготовление такой систе­мы сложно, а ремонт змеевиков практически невозможен.