Конспект конструкцій

ідентичні умови теплообміну по площі поперечного перерізу апарату. В протилежному випадку, наприклад, при подачі рідини, що нагрівається, зверху, більш нагріта, а значить і більш легка частина рідини, може збиратися у верхній частині апарату, утворюючи так звані «застійні» зони. При порівняно невеликих витратах рідини її швидкість в трубах одноходових теплообмінників невелика, а значить, коефіцієнти тепловіддачі невеликі. Для збільшення останніх при даній поверхні теплообмінника можна збільшити висоту (довжину) труб, зменшивши їх діаметр. 

Переваги.  Дозволяють отримувати достатньо високі швидкості в трубах при великих об'ємних витратах рухомого в них середовища.

Недоліки. Низькі коефіцієнти тепловіддачі, при порівняно невеликих витратах рідини.

2.2. Кожухотрубний теплообмінник з лінзовим компенсатором

Рисунок 2.2. Кожухотрубний теплообмінник з лінзовим компенсатором

І , ІІ – різні середовища, 1 - корпус, 2 – трубні решітки, 3- труби, 4  - кришки, 5 – компенсатор.

Призначення. Для зменшення температурних деформацій, обумовлених великою різницею температур труб і кожуха(> 500С), значною довжиною труб. різницях температур труб і кожуха > 500С, оскільки такі теплообмінники нежорсткої конструкції допускають деяке переміщення труб відносно кожуха апарата.

Принцип роботи. Аналогічний кожухотрубному одноходовому теплообміннику жорсткої конструкції. На корпусі розміщений лінзовий компенсатор 5, який підлягає пружній деформації. 

Переваги. Простота конструкції. 

Недоліки. Застосування лише при невеликих надлишкових тисках в міжтрубному просторі.

2.3. Кожухотрубний теплообмінник з U-подібнними трубами

Рисунок 2.3. Кожухотрубний теплообмінник з U–подібними трубами.

І , ІІ – різні середовища, 1 - корпус, 2 – трубна решітка, 3  - кришки, 4 – перегородки до кришок, 5 – U-подібні труби.

Призначення. При різницях температур труб і кожуха, більше 500С , або при значній довжині труб, застосовують кожухотрубні теплообмінники нежорсткої конструкції, яка допускає деяке переміщення труб відносно кожуха апарата.

Принцип роботи. В кожухотрубному теплообміннику з U-подібними трубами самі труби 5 виконують функцію компенсуючих пристроїв. При цьому спрощується та полегшується конструкція апарата, який має лише одну нерухому трубну решітку. 

Переваги. Спрощена конструкція, зовнішня поверхня труб може бути легко очищена при виїмці всієї трубчатки з корпуса апарата. Крім того, в  теплообмінниках такої конструкції, які є дво- або багатоходовими, досягається досить сильний теплообмін. 

Недоліки. Важкість очистки внутрішньої поверхні труб, важкість розміщення великої кількості труб в трубній решітці.

2.4. Кожухотрубний теплообміник з подвійними трубами

Рисунок 2.4. Кожухотрубчастий теплообмінник з подвійними трубами.

1,3 – трубна решітка; 2 – внутрішні труби; 4 – зовнішні труби.

Призначення. Застосовуються в контактно-каталітичних та реакційних процесах.

Принцип роботи. З одної сторони апарата розміщено дві трубні решітки, причому в решітці 1 закріплений пучок труб 2 меншого діаметра, відкритих з обох кінців, а в решітці 3 – труби 4 більшого діаметра з закритими лівими кінцями, встановлені концентрично відносно труб 2. Рідина 1 рухається по кільцевим просторам між трубами 2 і 4 та виводиться з міжтрубного простору теплообміннику по трубам 2. Друга рідина 2 рухається зверху вниз по міжтрубному простору корпуса теплообмінника, омиваючи труби 4 ззовні. 

Переваги. В теплообмінниках такої конструкції труби можуть подовжуватися під дією температури незалежно від корпуса теплообмінника.

Недоліки. Дорогий та більш важкий процес монтажу.

2.5. Двотрубний теплообмінник

Рисунок 2.5. Двотрубний теплообмінник.

1 - внутрішні труби; 2 – зовнішні труби; 3 – калач; 4 – патрубок

Призначення. В контактно-каталітичних та реакційних процесах, що відбуваються при високих температурах, і коли необхідно забезпечити вільне подовження всіх труб.

Принцип роботи. Теплообмінники такої конструкції, які називають також теплообмінниками типу «труба в трубі» включають декілька розташованих один над одним елементів, причому кожен елемент складається з двох труб: зовнішньої труби 1 більшого діаметру і концентрично розташованої усередині неї труби 2. Внутрішні труби елементів сполучені один з одним послідовно; так само зв'язані між собою і зовнішні труби. Один теплоносій рухається по внутрішніх трубах 1, а інший – по кільцевому зазору між внутрішніми 1 та зовнішніми 2 трубами. Внутрішні труби (зазвичай діаметром 57-108 мм) з’єднуються калачами 3, а зовнішні труби, які мають діаметр 76-159 мм, - патрубками 4.

Переваги. 

1) високий коефіцієнт теплопередачі унаслідок великої швидкості обох теплоносіїв;

2) простота виготовлення;

3) ефективна робота при невеликих витратах теплоносіїв, а також при високих тисках.

4) можливість збільшення поверхні теплообміну, за рахунок приєднання в ці апарати декількох паралельних секцій.

Недоліки.

1) громіздкість;

2) висока вартість зважаючи на велику витрату металу на зовнішні труби, що не беруть участь в теплообміні; 

3) трудність очищення міжтрубного простору.

2.6. Зрошувальний теплообмінник

Рисунок 2.6. Зрошувальний теплообмінник.

1 – секції прямих труб; 2 – калачі; 3 – розподілювальний жолоб; 4 – піддон.

Призначення. Використовуються для охолодження або нагрівання сильно агресивних середовищ.

Принцип роботи. Такий теплообмінник представляє собою змійовики 1 з розміщених один над одним прямих труб, які з’єднані між собою калачами 2. Труби зазвичай розміщені в вигляді паралельних вертикальних секцій (на рис.2.9 показана лише одна секція) з загальними колекторами для подачі та відводу охолоджуюючого середовища (води). Згори змійовики зрошуються водою, рівномірно розділюваною в вигляді крапель та струменів за допомогою жолоба 3 з