Классификация и конструкции теплообменных аппаратов
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Теплообменные аппараты можно классифицировать по следующим признакам:

I По принципу действия

- рекуперативные (поверхностные), в которых тепло от горячего теплоносителя к холодному передается через разделяющую их стенку;

- регенеративные, в которых теплоносители последовательно проходят через насадку, нагревая её (при прохождении горячего теплоносителя) либо охлаждая (при прохождении холодного теплоносителя);

- аппараты смешения, в которых теплоносители смешиваются.

II По назначению

- собственно теплообменники, в которых одинаково важными являются и нагрев, и охлаждение продукта;

- холодильники, конденсаторы, конденсаторы-холодильники, в которых осуществляется охлаждение, конденсация либо конденсация с последующим охлаждением конденсата. Для этих целей применяются специальные охлаждающие агенты (хладоагенты). Холодильники обозначаются Х, конденсаторы – К, конденсаторы-холодильники – ХК;

- нагреватели, кипятильники, испарители предназначены для нагрева и испарения продуктов. Используются нагревающие агенты. Кипятильники обозначаются – К, испарители – И.

III По конструкции

1) Кожухо-трубчатые

Имеют кожух или корпус, в котором расположен трубный пучок.

А) с неподвижными трубными решетками

 

1-кожух; 2-трубные решетки; 3-трубы; 4-крыш­ка; 5-днище; 6-болт; 7-прокладка; I и II-тепло­носители

Рисунок 5.4 - Кожухотрубчатый теплообменник жесткой конструкции

 

 

а-развальцовка; б- развальцовка в отверстиях с канавками; в-сварка; г- сальниковые уплотнения

Рисунок 5.5 - Способы крепления труб в трубных решетках

 

Один из теплоносителей I проте­кает по трубам, другой II - по меж­трубному пространству. Теплота от одного теплоносителя другому пере­дается через поверхность стенок труб. Обычно нагреваемый теплоно­ситель подается снизу, а охлаждае­мый теплоноситель - сверху вниз противотоком. Такое движение теп­лоносителей способствует более эф­фективному переносу теплоты, так как при этом происходит совпадение направления движения каждого теп­лоносителя с направлением, в котором стремится двигаться данный теплоноситель под влиянием изменения его плотности при нагревании или охлаждении.

Есть одно-, двух-, четырех-, шестиходовые аппараты.

Буквой Н обозначаются неподвижные трубные решетки (например, ХН)

Основной недостаток - невозможность использования аппарата при разности температур >50 .

 

 

1-кожух; 2-трубы; 3- линзовый компенса­тор; I и II - теплоносители

Рисунок 5.6 - Кожухотрубчатый теплообменник с линзовым компенсатором (полужесткая конструкция)

      

Б) с компенсатором на кожухе

На рисунке 5.6 показана схема теплообменника с линзовым ком­пенсатором 3 на корпусе. В этом аппарате температурные деформа­ции компенсируются осевым сжатием или расширением компенса­тора. Теплообменники с линзовыми компенсаторами применяют при небольших температурных деформациях (не более 10-15 мм) и невысоких давлениях в межтрубном пространстве (не более 0,5 МПа).

Часто используются линзовые компенсаторы (ТЛ, ХЛ)

 

В) с U-образными трубками (ТU)

1-кожух; 2-трубы; I и II – теплоносители

Рисунок 5.7 - Кожухотрубчатые теплообменники с U-образными трубами

 

В теплообменнике с U-образными трубами (рисунок 5.7) оба конца труб закреплены в одной трубной решетке, что позволяет трубам свободно удлиняться. В аппаратах этого типа, так же как и в аппарате с плавающей головкой, наружные стенки труб доволь­но легко очищать от накипи и загрязнений при выемке всей трубчатки из кожуха. Однако в этом аппарате усложняется монтаж труб, затруднена очистка их внутренних стенок.

 

 

Г) с плавающей головкой (ТП)

1-кожухи; 2-трубы; 3-перегородка; 4-плавающая головка; I и II- теплоносители

Рисунок 5.8 - Кожухотрубчатый теплообменник с плаваю­щей головкой

        

 

 

Теплообменник с плавающей головкой (рисунок 5.8) применяют при значительных относительных перемещениях труб и кожуха, поскольку в нем одна из трубных решеток не соединена с кожухом и может свободно перемещаться вдоль оси при температурных удлинениях.

 

Труба в трубе (ТТ)

Двухтрубные теплообменники часто называют теплообменника­ми типа «труба в трубе». Они представляют собой набор последова­тельно соединенных элементов, состоящих из двух концентрически расположенных труб (рисунок 5.9).

Один теплоноситель I движется по внутренним трубам У, другой II - по кольцевому зазору между внутренними и наружными  трубами 2. Внутренние трубы 1 соединяются с помощью калачей 3, а наружные - с помощью соединительных патрубков 4. Длина элемента теплообменника типа «труба в трубе» обычно состав­ляет 3…6 м, диаметр наружной трубы – 76…159 мм, внутренней – 57…108 мм.

1-внутренние трубы; 2-наружные трубы; 3-соединительные колена (калачи); 4- соединитель­ные патрубки; I и II-теплоносители

Рисунок 5.9 - Двухтрубный теплообменник типа «труба в трубе»

        

Поскольку сечения внутренней трубы и кольцевого зазора неве­лики, то в этих теплообменниках достигаются значительные скоро­сти движения теплоносителей (до 3 м/с), что приводит к увеличению коэффициентов теплопередачи и тепловых нагрузок, замедлению отложения накипи и загрязнений на стенках труб. Однако двухтрубные теплообменники более громоздки, чем кожухотрубчатые, на их изготовление требуется больше металла на единицу поверхности теплообмена. Двухтрубные теплообменники применяют для про­цессов со сравнительно небольшими тепловыми нагрузками и соот­ветственно малыми поверхностями теплообмена (не более десятков квадратных метров).

 

Змеевиковые теплообменники

На рисунке 5.10 показаны погружные теплообменники с одним (а) и несколькими (б) спиральными змеевиками, по которым движется теплоноситель. Змеевики погружаются в жидкость (тепло­носитель II), находящуюся в корпусе аппарата.

 

 

а - с одним спиральным змеевиком; б - с несколькими спиральными змеевиками;

в - с прямыми трубами; 1-погружные трубы; 2-корпуса; I и II-теплоносители

Рисунок 5.10 - Аппараты с погружными теплообменниками

Дата: 2018-12-28, просмотров: 356.