Кожухотрубчатые теплообменники

Конструкции теплообменников

Относятся к наиболее распространенным поверхностным теплообменникам. Они просты в изготовлении и надежны в работе. Кожухотрубчатые теплообменники по жидкости бывают одноходовые и многоходовые. Многоходовые теплообменники получили наибольшее распространение. Рассмотрим конструкцию горизонтального двухходового кожухотрубчатого теплообменника работающего в системе пар-жидкость в качестве нагревателя раствора (рисунок 1.20).

К цилиндрическому кожуху 1 приварены трубные решетки 2. В трубных решетках закреплен пучок труб 3. Трубы в отверстиях трубных решеток крепятся с помощью развальцовки, сварки и реже – сальниковым уплотнением (рисунок 1.21).

К кожуху 1 с обеих сторон с помощью болтов через прокладки крепятся крышки 4. Для ввода и вывода теплоносителей приварены штуцеры 6, 7, 8 и 9.

Рисунок 1.20 – Конструкция горизонтального двухходового кожухотрубчатого теплообменника:

1 – корпус (кожух); 2 – трубные решетки; 3 – трубы; 4 – крышки; 5 – перегородки в крышках; 6, 7, 8, 9 – штуцера; I – горячий теплоноситель, II – холодный теплоноситель.

Рисунок 1.21 – Способы крепления труб в трубных решетках:

– развальцовка, – развальцовка в отверстиях с канавками, – сварка, – сальниковые уплотнения.

Греющий пар через штуцер 6 поступает в межтрубное пространство аппарата. На наружных стенках пучка труб 3 пар конденсируется, передавая тепло через стенку нагреваемой жидкости, которая течет внутри труб 3. Конденсат пара через штуцер 7 направляется в конденсатоотводчик, который препятствует выходу из межтрубного пространства теплообменника пролетного пара.

Нагреваемая жидкость через штуцер 8 поступает в трубы 1-го хода и проходит по ним до левой крышки 4. В крышке жидкость изменяет движение на противоположное и по трубам 2-го хода проходит до правой крышки и через штуцер 9 выводится из аппарата. Теплота от пара к жидкости передается через стенки труб.

Наличие нескольких ходов повышает скорость течения холодного теплоносителя внутри труб 3. Повышение скорости течения вызвано уменьшением в соответствующее числу ходов раз (в двухходовом теплообменнике – в 2 раза) суммарной площади поперечного сечения труб в одном ходу . При неизменном объемном расходе холодного теплоносителя скорость его течения возрастает в соответствующее число раз, что следует из уравнения расхода (). С ростом скорости возрастает интенсивность теплообмена (увеличивается коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемой жидкости).

Наиболее распространенный способ размещения труб в трубных решетках – по периметрам правильных шестиугольников. Применяются также: по периметрам квадратов и по концентрическим окружностям (рисунок 1.22). Наиболее рациональным и распространенным является способом размещения труб по вершинам правильных шестиугольников (по вершинам равносторонних треугольников). При таком способе расстояние между центрами любых двух соседних труб (шаг труб) одинаковое и в трубной решетке можно размещается максимальное число труб.

Рисунок 1.22 – Способы размещения труб в трубных решетках:

– по вершинам правильных шестиугольников, – по вершинам квадратов, – по концентрическим окружностям; 1 – корпуса, 2 – трубы, – шаг труб, – диаметр трубы.

Достоинства:

– наибольшая распространенность;

– высокая эффективность работы в системах «пар-жидкость»;

– возможность работы при высоких давлениях пара;

– по сравнению с двухтрубными теплообменниками имеют меньшую металлоемкость и большую поверхность теплообмена (до 500 м²);

– легкость очистки труб.

Недостатки:

– низкая эффективность работы в системах «жидкость-жидкость», так как мала скорость движения теплоносителя в межтрубном пространстве;

– невозможность очистки межтрубного пространства.

Дата добавления: 2014-01-04