Андрей Смирнов
Время чтения: ~20 мин.
Просмотров: 0

Теплообменник с плавающей головкой

Какие существуют виды теплообменников?

     Согласно ГОСТ 9929–82 кожухотрубчатые теплообменные изделия выпускаются диаметром от 15,9 см до 300 см и выдерживают давление в диапазоне от вакуума до 160 кгс/см². В длину аппарат может быть от нескольких сантиметров до 8–9 метров.

Поверхность теплообмена может достигать нескольких тысяч квадратных метров.

Изделия выпускаются следующих видов:

• Н – с неподвижно встроенными трубчатыми решетками;

• К – с температурным компенсатором;

• П – с плавающей головкой;

• У – с U-образной формой трубчатых элементов;

• ПК – комбинированная, оснащена плавающей головкой со встроенным компенсатором.

     Кожухотрубчатые теплообменники с неподвижными трубными решетками имеют жесткую конструкцию компонентов. Они наиболее распространены в нефтегазовой отрасли и химической промышленности. Этот вид занимает 75% всего рынка кожухотрубчатых теплообменников. Отличительной особенностью этого вида является то, что теплообменные трубы жестко скреплены с трубными решетками (развальцованы), которые в свою очередь, приварены к внутренней стенке корпуса. В связи с этим исключена возможность взаимных перемещений элементов в распределительной камере.

     Для подачи и отвода теплоносителя труб и межтрубного пространства, а также отвода конденсата изделия оборудуются штуцерами или другой трубопроводной арматурой, выходящей наружу теплообменника. Интенсивность теплоотдачи при поперечном перемещении потока выше, поэтому его направляют по зигзагообразной траектории. Для этого устанавливают поперечные перегородки, они не примыкают к внутренней поверхности кожуха, оставляя зазор для перемещения потока. Для сосредоточения потока ближе к пучку труб, специальными пластинами сужают рабочее пространство камеры.

     В кожухотрубном теплообменнике с компенсатором на корпусе тепловые удлинения компенсируются продольным сжатием или удлинением гибких вставок и расширителей. Такие аппараты применяются при избыточной деформации компенсатора в пределах 10–15 мм. В такой полужесткой конструкции могут применяться линзовые, сальниковые или сильфонные компенсаторы для компенсации температурных удлинений и перекоса труб.

     Более совершенной считается конструкция аппарата с плавающей головкой. Одна из трубных досок крепится жестко, другая решетка свободно перемещается вместе с трубной системой. Плавающей готовкой называют подвижную решетку с крышкой, которой она оснащена. Некоторое удорожание аппарата ввиду увеличения диаметра корпуса и дополнительного днища оправдывается большей надежностью в эксплуатации.

     В изделии с U-образными трубами оба конца трубного пучка закреплены на одной трубной решетке, труба изогнута петлей на 180° радиусом 4d или больше. Это позволяет трубам свободно удлиняться в сторону изгиба трубного пучка.

     По направлению перемещения среды в аппарате различают одно/многоходовые теплообменники. В одноходовом вещество двигается однократно по кратчайшей траектории от входа к выходу. Наиболее ярким представителем этого вида является водоводяной подогреватель ВВП, применяемый в отопительных системах. Когда лучше применять такой аппарат? Лучше всего там, где не требуется высокая интенсивность процесса теплообмена и где существует небольшая разница между температурой теплоносителя и окружающей среды.

     В многоходовых поток перенаправляют с помощью системы продольных и поперечных перегородок в объеме. Оптимальным считается применение теплообменника в тепловых системах с большой скоростью перемещения или низкой теплоотдаче агента. По способу перемещения агента различают прямоточные, противоточные и перекрестноточные изделия.

     Для работы теплообменника в агрессивных средах вместо стального пучка труб применяют графитовые или стеклянные трубы, герметизируют корпус сальниками специальных материалов.

Какой теплообменник выбрать

Для окончательного решения следует собрать большой объём исходных данных. В их числе начальные и конечные температуры теплоносителей, требуемый их расход, доступные энергетические ресурсы, площадь помещения, в котором будет размещёна установка, несущая способность перекрытия, если оно находится не на первом этаже, планируемых бюджет и многое другое.

В случае затруднений со сбором параметров, проведением необходимых расчётов рекомендуется обратиться в ООО «КРЕАТИВНЫЕ МАШИНЫ И ОСНАСТКА» — представителю производителя холодильного и теплопередающего оборудования компании AYTEK. Производитель чиллеров AYTEK поставляет чиллера как с кожухотрубным, так и с пластинчатым теплообменником. Со всеми моделями вы можете ознакомиться в нашем каталоге.

Инженеры «КМО» ответят на вопросы и сделают требуемые расчёты. После консультации вы найдёте оптимальный состав теплообменного оборудования.

Кожухотрубные теплообменники (КТТО)

В этой конструкции теплообменного аппарата один поток воды проходит через пучок трубок, заключённый в цилиндрический кожух. Другой — протекает внутри в межтрубном пространстве и омывает их снаружи. Это конструктивное отличие и дало название типу устройств. Горячим или холодным может быть как один, так и второй.

Наружный кожух с торцов закрыт так называемыми трубными решётками. Они представляют собой пластину с отверстиями. В них вставлены и герметично развальцованы внутренние трубки. К ним крепятся объёмные крышки. При необходимости их полость может разделяться перегородками на несколько частей. Тогда водяной поток из них протекает через пучок больше, чем за один проход.

Межтрубное пространство внутри обечайки также может разделяться перегородками. Они направляют жидкость, омывающую пучок, перпендикулярно ему. Входя в корпус у одного торца и выходя у другого, течения неоднократно пересекаются. Это увеличивает время их соприкосновения и количество переданного тепла.

Трубные решётки обычно крепятся к фланцу кожуха болтами. Если немного усложнить конструкцию, устройство можно сделать частично разборным. Появится возможность извлечь пучок труб и провести его внешний осмотр.

Ремонтные варианты КТТО ограничены. Можно заменить уплотнительные прокладки между крышкой и фланцем, заварить трещины в наружном корпусе, в случае их появления. Но такие ситуации довольно редки. Элементы кожухотрубных аппаратов хорошо сопротивляются вибрационным нагрузкам.

В случае нарушения целостности одной из трубок, её заглушают с обеих сторон. Замена невозможна или чрезмерно затруднена. При этом падает тепловая мощность, но ввиду их большого количества, узел не теряет работоспособности. По действовавшим ранее нормам допускалась выбраковка до 30 % от общего числа или менее, если не обеспечивались требуемые параметры процесса.

Вследствие относительно больших диаметров каналов, по которым протекают жидкости, КТТО обладают довольно низким по сравнению с ПТО коэффициентом теплопередачи. При гораздо большей массе соотношение кВт/кг получается очень низким.

Кожухотрубные изделия меньше, чем пластинчатые страдают от накипи на стенках трубок. Избавиться от неё солей можно промывкой составом растворяющим отложения солей.

Увеличить или уменьшить теплопередачу, добавлением деталей КТТО невозможно.

Преимущества и недостатки кожухотрубных теплообменников

Подводя итог описанию, можно выделить положительные и отрицательные стороны.

Достоинства:

* простота конструкции

* стойкость против вибраций

* Возможность избавиться от накипи промывкой без разборки

* меньшая, чем у ПТО стоимость.

Недостатки:

* малый показатель тепловой мощности

* большой вес и габариты

* ограниченная ремонтопригодность.

Виды и типы кожухотрубных теплообменников

Диаметр теплообменников может быть в пределах 159-3000 мм, длиной-от 0,1 до десятков метров. Максимальный уровень давления – 160 кг/см2. Существуют следующие типы установок:

  1. Со встроенными трубчатыми решетками. Конструктивно предусмотрена жесткая сцепка всех составляющих частей. Эти аппараты используются преимущественно в нефте- и химической промышленности. На их долю приходится три четверти рыночного предложения. Для данного вида характерны приваренные к внутренней стороне корпуса решетки труб и прочно скрепленные с ними трубки. Такая фиксация не дает составляющим компонентам сдвигаться внутри корпуса.
  2. С температурным компенсатором. Кожухотрубный теплообменник путем продольного сжатия или с помощью особых упругих вставок в расширителях  возмещает удлинение от тепла. Устройство является полужестким.
  3.   С плавающей головкой. Таким термином называется подвижная решетка, перемещаемая по системе совместно с крышкой. Агрегат стоит дороже, но он усовершенствован и надежен.
  4. С изогнутой формой (U-образной). В конструкции два конца приварены к одной решетке с поворотом на 180 градусов и радиусом от 4 диаметров трубы, благодаря чему кожухотрубные теплообменники имеют свободно удлиняющиеся трубы.
  5. С комбинированным наполнением. Оборудованы компенсатором и встроенной плавающей головкой.

Исходя из направления передвижения, агрегаты делятся на виды:

  1. Одноточные.

  2. Противоточные.

  3. Перекресточные.

Аппараты бывают одноходовые и многоходовые. В первом варианте наполнитель перемещается по короткой траектории, пример – водонагреватель ВВП, применяемый в отопительных системах. Он подходит для зон, где не принципиальна величина теплообмена (разница температур окружающей среды и теплоносителя минимальна). Второй вид оснащен поперечными или продольными перегородками, обеспечивающими перенаправление потоков носителя. Многоходовые устройства используются в местах, где важна высокая скорость теплообмена.

Сфера использования пластинчатого устройства

Сфера применения пластичного теплообменника достаточно обширна. Они используются практически везде, где это необходимо. Поэтому перечислять все отрасли, где применяется устройство бессмысленно и далее будут приведены только некоторые из них:

  • в качестве централизованной системы отопления, для подачи тёплого водоснабжения, нагрева жидкости в бассейнах и т. д;
  • пластинчатый теплообменник нашёл широкое применение в машиностроительной и металлургической сфере для охлаждения разных промышленных агрегатов;
  • в судостроительной сфере для подогрева морской воды на корабле или охлаждения системы отвечающей за плавучесть;
  • очень часто теплообменник используется в промышленности, выпускающей, пищевую продукцию, где постоянно необходимо охлаждать какие-либо продукты;
  • в нефтеперерабатывающей индустрии для охлаждения нефтепродуктов.

Такую популярность агрегат получил благодаря своему качеству работы и значительному эксплуатационному ресурсу, который достигается за счёт использования штампованных пластин. А учитывая то что, они изготавливаются из нержавеющей стали, то им, не страшна, коррозия и другие химические процессы. Благодаря тому, что пластинчатый теплообменник является универсальным устройством для подогрева и охлаждения, сложно переоценить его использование в любой сфере.

Конструкция и принцип работы

Конструкция кожухотрубного теплообменника отличается простотой и надежностью, а также обеспечивает простой доступ к основным элементам для технического обслуживания и ремонта. Что касается принципа действия рассматриваемой установки, он также не отличается особой сложностью. Рассмотрим подробно конструкцию и принцип действия кожухотрубных преобразователей тепловой энергии.

Конструкция теплообменника

В общем случае конструкция теплообменного аппарата состоит из следующих элементов:

  • распределительной камеры с входным и выходным патрубками;
  • оболочки, имеющей впускной и выпускной патрубки;
  • теплообменных труб;
  • трубных решеток;
  • задней (разворотной) камеры.

Главным преимуществом кожухотрубного преобразователя тепловой энергии и основной причиной популярности этих устройств является простота и надежность конструкции. Кожухотрубчатый теплообменник включает в себя распределительную камеру, оснащенную теплообменными трубами, корпус, чаще всего цилиндрической формы, и специальные решетки.

На торцах корпуса располагаются крышки, полностью герметизирующие корпус агрегата. Благодаря находящимся в комплекте поставки опорам, теплообменник легко устанавливается в горизонтальное положение. Помимо этого, конструкцией предусмотрены специальные крепления, обеспечивающие возможность произвольной установки изделия.

Увеличить интенсивность теплообмена может использование труб, имеющих специальные рёбра. В том случае, когда необходимо уменьшить интенсивность теплопередачи, на трубы наносят специальное теплоизоляционное покрытие. Таким образом можно существенно повысить аккумулирующие возможности установки. В некоторых случаях применяются особые конструктивные решения, в которых предусмотрено использование двух труб: труба меньшего диаметра располагается внутри трубы большего диаметра.

Площадь теплопередающей поверхности кожухотрубных теплообменников может колебаться в пределах от 300 см2 до нескольких тысяч квадратных метров. В конденсаторе современных паровых турбин, мощность которых составляет 300 МВт имеется более 20 000 трубок, а общая поверхность поверхность теплообмена составляет приблизительно 15000 м2.

Кожух теплообменного аппарата изготавливается из толстолистовой стали толщиной не менее 4 мм. Для изготовления решеток используется материал той же марки, однако толщина его должна быть не менее 20 мм. Главным элементом конструкции является комплект труб. Для эффективной работы устройства необходимо, чтобы материал из которого изготавливаются трубы, обладал высокой теплопроводностью. Положение пучка труб внутри корпуса фиксируется с помощью одной или нескольких решеток.

Принцип действия

Принцип действия кожухотрубного теплообменника довольно прост. Внутри аппарата происходит разделение рабочих сред таким образом, что они лишены возможности смешиваться между собой. В роли теплопередающих элементов выступают трубы, расположенные между двумя рабочими субстанциями.

Один из теплоносителей перемещается внутри труб, другой подается под давлением в межтрубное пространство. Кожухотрубчатые теплообменники могут работать с любыми агрегатными состояниями теплоносителей, это могут быть пар, газ, жидкость или их сочетание.

Основные конструкции теплообменников

Труба в трубе – теплообменник, в котором все отдельные компоненты соединяются посредством патрубков и калачей. Вследствие этого образуется цельная система механизма. Чаще всего их эксплуатируют в условиях наличия высокого давления.

Оросительный теплообменник – тип устройств, которые чаще всего используют в роли конденсаторов при изготовлении охлаждающих установок. Это змеевик, образованный горизонтальными трубами, размещенными в вертикально расположенной плоскости. Они образуют множество секций, расположенных параллельно по отношению друг к другу. Каждый ряд оснащен желобом, который выдавливает струйку охлаждающей воды на теплообменный ряд труб. Часть жидкости испаряется, а другая откачивается насосами.

Графитовый теплообменник – тип устройства, используемый в условиях химически агрессивной среды. Чаще всего изготавливаются они из графитных блоков, пропитанных особыми смолами. Блок оснащают каналом для носителя теплоты. Уплотнение блоков происходит посредством использования прокладок из различных материалов.

Теплообменники пластинчатого типа образованы набором пластин, которые изначально были отштампованы для создания волнистой поверхности. Они наделены рядом каналов, по которым движется поток жидкости. Данный теплообменник крайне просто изготовить и/или модифицировать. Он прост в очистке и обладает высоким коэффициентом теплопередачи, но в условиях высокого давления он применяться не может.

Повышение интенсивности теплообмена аппаратов

Специалисты постоянно создают новые кожухотрубные теплообменники. Технические характеристики улучшаются за счет применения следующих способов:

  • создание турбулентных потоков;
  • изготовление спиральных вставок, создающих продольное и поперечное обтекание трубок;
  • изготовление профилированных, оребренных и витых труб;
  • применение газо-жидкостных смесей;
  • вибрация поверхностей теплообмена или пульсирующая подача теплоносителей;
  • комбинация нескольких методов, например, закручивание потока и оребрение.

Турбулизация потоков жидкостей значительно уменьшает солеотложение на стенках труб. За счет этого не требуются мероприятия по их очистке, которые необходимы для гладких поверхностей.

Производство кожухотрубных теплообменников с внедрением новых методов позволяет повысить в 2-3 раза эффективность теплоотдачи.

Учитывая дополнительные энергозатраты и стоимость, производственники чаще стараются заменить теплообменник на пластинчатый. По сравнению с обычными кожухотрубными они лучше по теплопередаче на 20-30 %. Это больше связано с освоением производства новой техники, которое пока идет со сложностями.

Теплообменник в чиллере

Чиллер – холодильная машина, применяемая для охлаждения воды. Процесс происходит в двухконтурном радиаторе. Через один – холодный — контур прокачивается кипящий фреон, через другой – горячий — охлаждаемая среда. Снижение температуры происходит в результате теплообмена между теплоносителем и хладагентом через металлическую стенку, разделяющую их потоки.

Интенсивность теплопередачи определяется:

* физическими характеристиками жидкости – плотность вязкость, теплоёмкость. Они учитываются при расчётах основных теплофизических критериев Прандтля и Нуссельта (Pr, Nu)

* характером течения – ламинарным или турбулентным. Оно описывается числом Рейнольдса (Re)

* площадью стенок, через которые реализуется обмен теплом.

Последний параметр в наибольшей степени сказывается на эффективности использования теплообменного аппарата. Это влияет на выбор его конструктива.

Разнообразные теплообменные устройства используются не только в составе холодильных машин. Они также являются частью тепловых систем, где требуется водо-водяной теплообмен. Т. е. нагрев или охлаждение одного потока другим в различных технологических процессах.

Разновидности поверхностных теплообменников

Простейший т/о – труба в трубе. Холодная трубка с водой проходит в трубе большего сечения, заполненной горячим агентом. При этом поверхность внутренней трубки нагревается и передает тепло воде. Так работают бойлеры. Если трубок много и собраны они в пучок, то получается кожухотрубный теплообменник. Аппараты с трубным пучком, закрепленном с торцов решетками, распространены в промышленности и применяются для бытовой водоподготовки.

Витые теплообменники представляют змеевики, навитые в корпусе. Межтрубное пространство заполняется другим потоком. Аппаратура применяется при высоком давлении одного из агентов.

Двухтрубные теплообменники применяются для передачи тепла в фазах газ-жидкость. Аппараты могут работать под давлением с высокой теплопередачей.

Спиральный т/о

Спиральные теплообменники представляют бочку, в которой лентой-спиралью расположен плоский лабиринт с внутренней полостью. По спирали движется горячий агент, омываемый холодной водой. Конструкция сложная в изготовлении. Но это единственный вид аппаратов для теплообмена агента, содержащего взвеси, пульпу. Откидывающиеся с обеих сторон крышки позволяют легко чистить зазоры.

Пластинчатый теплообменник представляет особую конструкцию греющих труб, собранных в виде плоского элемента их оребренных труб и многоходовым движением воды. Пластины напоминают гармошки. Их недостаток – забиваются накипью при плохой водоподготовке.

Зачем нужен теплообменник в системе отопления? Представьте, что в трубах вода 900. Это приведет к разрыву пластиковых труб, ожогам. В каждом тепловом узле имеется система т/о, позволяющая поддерживать температурные параметры.

Технические характеристики

Теплообменные трубчатые аппараты различают по таким характеристикам:

  • размеры;
  • масса агрегата;
  • энергозатраты, которые необходимы для подачи теплоносителей;
  • максимальная тепловая нагрузка;
  • рабочая, максимальная температура и на выходе;
  • мощность;
  • расход теплоносителя и греющей среды;
  • площадь передачи тепла, поверхности обмена теплом.

НЗТО – производитель трубчатых теплообменников. У нас можно заказать расчет мощности и проектирование аппарата.

Преимущества

Такие теплообменники применяют во многих сферах. У них следующие преимущества:

  • конструкция достаточно простая, надежная, при необходимости можно заменить элементы трубопровода, быстро выполнить ремонт;
  • есть несколько вариантов исполнения, которые зависят от условий дальнейшей эксплуатации;
  • потоки в таких аппаратах однофазные, кипение и конденсация проходят по разных сторонам;
  • могут работать при высоком давлении или вакууме;
  • термические требования можно менять без большого повышения цены аппарата;
  • можно установить разные теплообменные поверхности внутри труб или снаружи, применять интенсификаторы, модифицировать конструкцию.

Звоните или пишите нам, чтобы обсудить проект.

Виды теплообменников

Теплообменники бывают различных видов. Их диаметр может составлять от 159 до 3000 мм. Максимальное давление — 160 кг/см2. Длина может колебаться от нескольких десятков до 10 000 мм. Виды агрегатов:

  1. Со встроенными решётками, выполненными в виде трубы.
  2. Устройство кожухотрубного теплообменника может предусматривать наличие температурного компенсатора.
  3. Прибор, оснащённый плавающей головкой.
  4. С U-образной формой устройства.
  5. Комбинированный. В нём есть компенсатор и встроенная плавающая головка.

В этом видео вы узнаете, как классифицируются теплообменники:

Конструкция кожухотрубного теплообменника, в котором есть трубные решётки, имеет жёсткую сцепку всех элементов. Такие аппараты чаще всего используются в нефтяной или химической промышленности. Этот тип устройства занимает примерно три четверти всего рынка. У данного вида трубные решётки привариваются изнутри к стенкам корпуса, а к ним на жёсткой сцепке приделаны теплообменные трубы. Это позволяет избежать каких-либо сдвигов всех составных элементов внутри корпуса.

Устройство с плавающей головкой считается намного совершеннее. Плавающая головка — это специальная подвижная решётка. Она перемещается по всей трубной системе вместе с крышкой. Такой аппарат дороже, но и намного надёжнее.

Существуют теплообменники с одним ходом и многоходовые

У аппарата с U-образной трубной системой два конца привариваются к одной решётке. Угол поворота составляет 180°, а радиус — от 4 диаметров трубы. Благодаря такой конструкции трубы внутри корпуса могут свободно удлиняться.

Существуют одноходовые и многоходовые теплообменники. Выбор зависит от направления перемещения теплоносителя внутри аппарата. В одноходовом наполнитель движется по кратчайшему пути. Самый яркий пример такого типа устройств — это водонагреватель ВВП, который используется в системах отопления. Такой аппарат лучше всего применять в местах, где не нужен высокий показатель теплообмена (разница между температурой окружающей среды и носителем тепла минимальная).

В многоходовых аппаратах присутствуют специальные поперечные перегородки. Они обеспечивают перенаправление потока теплоносителя. Используются там, где необходима большая скорость теплообмена. Также трубчатые аппараты делятся на одноточные, перекрестноточные и противоточные.

Советы по эксплуатации

Для обеспечения эффективной и продолжительной работы теплообменного аппарата необходимо неукоснительно соблюдать приведенные ниже правила эксплуатации кожухотрубных теплообменников:

  1. Руководство предприятия или организации обязаны содержать агрегат в строгом соответствии с нормами Правил Госгортехнадзора, обеспечивать безопасность техобслуживания и надежную работу устройства.
  2. Лица, ответственные за безопасность работы теплообменника, назначается соответствующим приказом по предприятию из числа технического персонала предприятия или организации.
  3. К техническому обслуживанию установки могут быть допущены лица, достигшие 18 летнего возраста, прошедшие медкомиссию, производственное обучение, проверку знаний в квалификационной комиссии и вводный инструктаж по правилам техники безопасности при техническом обслуживании теплообменников. Правила обслуживания должны быть размещены в пределах видимости рабочего.
  4. Преобразователь тепловой энергии нуждается в постоянном контроле технического состояния и регулярной очистке от различных загрязнений. Периодичность проверки для систем горячего водоснабжения составляет 6 месяцев. Теплообменники, работающие в отопительных системах, подлежат проверке не реже одного раза в год.
  5. При проведении ремонтных работ и технического обслуживания следует отсоединить переходы и калачи с агрегата, внимательно осмотреть и при необходимости, прочистить трубки с кольцевыми канавками спиральным упругим ершом, после чего тщательно промыть проточной водой. При использовании других методов очистки (химической или гидродинамической) необходимо неукоснительно соблюдать правила проведения очистных работ. В случае протекания теплообменных трубок, поврежденные элементы должны быть своевременно заменены новыми. Прокладки тоже должны быть заменены на новые. По окончанию осмотра, технического обслуживания и ремонтных работ, теплообменник в обязательном порядке подвергают гидравлическим испытаниям. Результат работ фиксируется в техническом паспорте установки.

Категорически запрещается включать теплообменник если:

  • давление в системе превышает допускаемое;
  • при обнаружении неисправностей в системе предохранительных клапанов;
  • в элементах агрегата будут выявлены трещины, вздутия, утончение стенок, утечка теплоносителя через сварные швы, трубки и фланцевые соединения;
  • при выходе из строя манометров.

Соблюдение этих правил обеспечит эффективную и длительную работу кожухотрубчатого теплообменника.

Благодаря простоте конструкции, надежности и длительному сроку службы, кожухотрубные теплообменники получили широкое распространение в различных областях промышленности. Наибольшее распространение установки получили в нефтеперерабатывающей и химической промышленности, однако нередко используются и в других областях народного хозяйства. Одним из главных достоинств кожухотрубчатых агрегатов является простота эксплуатации и технического обслуживания.

Теплообменники «труба в трубе»

Устройство, включает две трубы разного диаметра, вставленных одна в другую. Посредством муфтовых соединений отдельные участки собираются в змеевик, обеспечивая нагревающему или охлаждающему агенту достаточный путь. Секции располагаются одна над другой. Схема работы противоточная: теплоносители движутся навстречу друг другу. При этом холодная жидкость подводится снизу, и по мере нагревания поднимается вверх. Вход горячего пара устраивается сверху. Остывая, он конденсируется и отводится в нижней точке устройства.

Теплообменники этой конструкции применяются в пищевой, в частности молочной и винодельческой промышленности, а также используются для процессов, выполняемых на открытых площадках. Оборудование характеризуется высоким коэффициентом теплопередачи и может работать под высоким давлением.

Чистка труб выполняется механическим способом на ровных участках.

Типы кожухотрубных теплообменников

Конструктивное исполнение аппаратов отличается простотой, на них всегда есть спрос. Цилиндрическим корпусом служит стальной кожух большого диаметра. На его кромках выполнены фланцы, на которых установлены крышки. В трубных досках внутри корпуса закреплены сваркой или развальцовкой трубные пучки.

Материалом для трубок служит сталь, медь, латунь, титан. Стальные доски крепят между фланцами или приваривают к кожуху. Между ними и корпусом внутри образуются камеры, через которые проходят теплоносители. Также там имеются перегородки, изменяющие движение жидкостей, проходящие через кожухотрубные теплообменники. Конструкция позволяет изменить скорость и направление потока, проходящего между трубками, тем самым увеличив интенсивность теплообмена.

Устройства могут располагаться в пространстве вертикально, горизонтально или с наклоном.

Разные типы кожухотрубных теплообменников отличаются расположением перегородок и устройством компенсаторов температурных удлинений. При малом числе трубок в пучке кожух имеет небольшой диаметр, и поверхности теплообмена получаются небольшими. Для их увеличения теплообменники последовательно соединяются в секции. Самой простой является конструкция «труба в трубе», которую часто изготавливают самостоятельно. Для этого необходимо правильно подобрать диаметры внутренней и наружной трубы и скорость потоков теплоносителей. Удобство чистки и ремонта обеспечивается за счет колен, которыми соединяются соседние секции. Эту конструкцию часто используют как пароводяные кожухотрубные теплообменники.

Спиральные теплообменные аппараты представляют собой каналы, выполненные прямоугольной формы и сваренные из листов, по которым перемещаются теплоносители. Достоинством является большая поверхность контакта с жидкостями, а недостатком — низкое допускаемое давление.

Рассчитываем температуру стенки со стороны воды [1, с.16]:

, (9)

По формуле (9):

С.

При этой температуре для воды

(Рrст2
)І
= 2,48.

С учетом температуры стенки

;

.

Удельная тепловая нагрузка со стороны воды:

Сравнивая (q1
)I
с (q2
)I
, приходим к выводу, что 91571,5>>52088, поэтому расчет температуры стенки продолжаем, задаваясь другим значением температуры стенки со стороны пара.

Второе приближение

Задаемся температурой стенки со стороны пара (tст1
)II
= 105
С.

Температура пленки:
С, тогда = 133-105 = 28
С

Для = 14
С:

= 58,46·10-2
Вт/(м·К);

= 999,2 кг/м3;

= 2467,6 ·103
Дж/кг;

= 1186 ·10-6
Па·с.

По формуле (7):

Вт/(м2
·К).

Удельная тепловая нагрузка со стороны пара:

Вывод и рекомендации

В сравнении с теплообменниками U, W-трубчатыми и с неподвижными трубками кожухотрубные имеют больше преимуществ и являются эффективнее. Поэтому их чаще покупают, несмотря на высокую стоимость. С другой стороны, самостоятельное изготовление подобной системы вызовет большие трудности, а скорее всего, приведет к значительным потерям тепла в процессе работы.

Особое внимание при эксплуатации теплообменника следует уделять состоянию труб, а также настройке в зависимости от конденсата. Любое вмешательство в систему приводит к изменению площади теплообмена, поэтому ремонт и пуско-наладку должны производить обученные специалисты

Вас может заинтересовать:

Теплообменное оборудованиеКожухотрубные теплообменники

Рекомендуемые статьи

Принцип работы отстойников воды Вертикальный отстойник имеет форму цилиндрического резервуара, сделанного из металла (иногда его делают квадратной формы). Форма днища – конусная или пирамидальная. Отстойники можно классифицировать исходя из конструкции впускного устройства – центральное и периферийное. Чаще всего используется вид с центральным впуском. Вода в отстойнике движется в нисходяще-восходящем движении.
Принцип работы вертикального…

Эксплуатация воздухосборников Воздухосборник (ресивер) представляет собой сосуд со сжатым газом, предназначенный для нормализации давления в трубопроводах, гашения пневматических ударов, создаваемых компрессорным оборудованием, обеспечения требуемого режима работы, сбора и удаления конденсата. Эксплуатация и обслуживание воздухосборников выполняются в соответствии с нормативами, предусмотренными для аппаратов, работающих под давлением.
Общие…

Методы изготовления металлоконструкций В зависимости от способа эксплуатации, готовые металлические изделия могут трансформироваться, разбираться или иметь стационарную конструкцию. Используемые методы изготовления металлоконструкций зависят от особенностей объекта, на котором они будут эксплуатироваться

К примеру, для быстровозводимых сооружений обычно используются легкие металлоконструкции, каркас зданий практически любых типов состоит из упрочненного…

Виды емкостей для топлива и воды Изготовление емкостей и резервуаров для нефтегазовой и нефтехимической промышленности – не менее важное направление, чем добыча самого ресурса. Для хранения топлива должны используются только качественные резервуары, выполненные по современным стандартам и соответствующие сертификатам качества и безопасности

Перед поставкой товар проходит контрольные испытания, швов на прочность и отсутствие протечек, о чем вносится…

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации