Классификация и конструкции теплообменных аппаратов
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- помежтрубному 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 3на 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 1соединяются 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 - содним спиральным змеевиком; б - с несколькими спиральными змеевиками; в - спрямыми трубами; 1-погружные трубы; 2-корпуса; I и II-теплоносители Рисунок 5.10 - Аппараты с погружными теплообменниками
 Мы поможем в написании ваших работ! |