Кожухотрубчатый теплообменник

Корпус или кожух 2) трубные решетки 3) трубы 4) днища 5) фланцы 6) болты 7) лапы

Кожухотрубчатые теплообменники самые распространённые теплообменники жесткой конструкции. Состоит из корпуса или кожуха-1, и приваренных к нему трубных решеток -2 с пучком труб 3. Выступающие из корпуса части решеток являются одновременно фланцами, к которым на прокладках и болтах 6 крепятся сферические или плоские днища 4. Теплообменники крепятся на лапах 7. В них одна из обменивающихся сред – I движется внутри труб – в трубном пространстве, а другая II – в межтрубном, омывая пучок труб снаружи. При этом нагреваемую среду направляют снизу – вверх, а среду, отдающую тепло, в противоположном направлении.

 

Способы размещения труб в трубных решетках:

Трубы в решетках обычно размещают равномерно по периметрам правильных шестиугольников, что обеспечивает компактность их расположения.

 

А) по периметрам правильных шестиугольников

Б) по окружностям

В) коридорное расположение

Кожухотрубчатые теплообменники с компенсирующими устройствами

а) – С линзовым компенсатором.

б) – С плавающей головкой.

в) – С U –образными трубами.

Схемы направления движения жидкостей теплопередачи

а) параллельный ток б) противоток в) перекрестный ток

Нагревающие агенты и способы нагревания

Нагревание водяным паром – является широко распространенным теплоносителем, который обладает высокими теплофизическими характеристиками. Водяной пар имеет высокую удельную теплоту конденсации и высокие значения коэффициента теплоотдачи. Это обеспечивает при малом расходе пара и небольшой площади поверхности теплообмена, передачу значительного количества теплоты.

Нагревание может производиться: водяным паром, горячей водой, топочными газами, высокотемпературными теплоносителями, электрическим током (нагревание электрическим сопротивлением, индукционное нагревание, высокочастотное нагревание).

Достоинством насыщенного пара является постоянство t конденсации при данном давлении, что позволяет держать t неизменной при нагревании. Пар удовлетворяет ряд других требований - доступность, пожаробезопасность, высокий кпд. Недостатком является увеличение давления с повышением t, поэтому необходимо пользоваться толстостенной дорогостоящей аппаратурой.

Нагревание горячей водой.

Вода является наиболее доступным теплоносителем и позволяет нагреть рабочую смесь до t =100. Применяется в рибойлерах и водогрейных котлах.

Нагревание топочными газами

Топочные газы обеспечивают нагревание рабочих смесей до t= 1000-1100 гр. Этот процесс осуществляется в технологических печах.

 

 

Охлаждающие агенты и способы охлаждения. Конденсация.

 

Для охлаждения рабочей среды до 10-30 гр. широко применяют воду и воздух. Вода имеет более высокие значения теплоемкости и коэффициент теплоотдачи, чем воздух.

На предприятиях вводится система водооборота, которая позволяет сократить в целях экономии потребление воды из внешних источников и уменьшить сброс загрязненной воды в водоемы.

Оборотную воду из теплообменных устройств охлаждают в градирнях- башнях с размещенным слоем насадки, по которой стекает вода. За счет частичного испарения вода охлаждается в потоке движущегося противотоком воздуха и снова используется в качестве охлаждающего агента.

При использовании атмосферного воздуха в качестве охлаждающего агента в градирнях и теплообменных аппаратах осуществляют его принудительную циркуляцию с помощью вентиляторов. Преимущества воздуха обусловлены доступностью и практически не загрязняют окружающую среду, к его недостаткам следует отнести низкий коэффициент теплоотдачи и невысокую удельную теплоемкость, вследствие чего, требуется большой расход воздуха.

Лед применяют для охлаждения рабочей среды до 0 градусов. Если ко льду или снегу добавить поваренную соль, то t таяния этой смеси будет ниже 0. Для охлаждения до температуры ниже 0 градусов, применяется аммиак, имеющий низкую температуру кипения. Конденсация паров и газов в химической промышленности осуществляется путем их охлаждения. Данный процесс используется при выпаривании растворов, ректификации, сушке и др.

В зависимости от свойств и назначения конденсируемых продуктов процесс проводится в конденсаторе смешения или поверхностных конденсаторах.

В конденсаторах смешения отработанные пары смешиваются с водой, подаваемой для охлаждения пара, конденсируются, затем сбрасываются в канализацию.

Теплообменник типа “труба в трубе”

Внутренняя труба

Наружная труба

Калач

Соединение

I II –потоки теплоносителей

Несколько отрезков труб 2,каждый из которых, заключен в трубу, 1 большего диаметра. Внутренние трубы соединены друг с другом последовательно калачами 3, наружные – патрубками с фланцами. Отдельные элементы теплообменника собирают в вертикальные секции. В такой конструкции, благодаря малой площади сечения внутренней трубы и узкому кольцевому зазору даже при небольшом расходе теплоносителей достигается высокая скорость их потоков, что обеспечивает эффективную теплоотдачу. К недостаткам относятся: громоздкость и металлоемкость.

Испаритель (рибойлер)

Испаритель состоит из корпуса 4, в котором находится трубный пучок 7 с «плавающей головкой» 6.В нутрии корпуса установлена сливная пластина 5. Трубный пучок одной стороной соединён с распределительной камерой 8, имеющей внутри сплошную горизонтальную перегородку. Камера имеет два штуцера для входа и выхода теплоносителя (пар или горячий нефтепродукт). Корпус имеет три штуцера: один – для входа нагреваемого углеводородного продукта, второй – для выхода отпаренного нефтепродукта после сливной перегородки и третий – для выхода паров и направления их в ректификационную колонну. Уровень продукта поддерживается за счёт сливной перегородки 5, так что при нормальной работе пучок 7 полностью покрыт отпариваемым нефтепродуктом. По трубному пучку направляют теплоноситель (насыщенный пар или горячий нефтепродукт). Отдав своё тепло нагреваемой среде, теплоноситель выходит из пучка через другой штуцер.
Эксплуатация и технологическая обвязка теплообменника