Кожухотрубные теплообменники

Кожухотрубные (башенные или колонковые) теплообменники являются са­мыми распространенными в термическом производстве. Охлаждающая вода обычно движется по трубкам (рис. 4.4), а масло и высоковязкие водные рас­творы - в межтрубвом пространстве.

 

 

Рис. 4.4. Одноходовой (а) и двухходовой (6) кожухотрубные теплообменники

СЗС и слабоконцентрированные рас­творы NaCl или NaOH могут пропус­каться по трубкам.

Основой аппарата является пакет трубок 1, закрепленных (пайкой, валь­цеванием, сваркой или другим спосо­бом) в трубных досках 2 и 3. Цилинд­рический корпус 5 (сварной или ли­той) с верхним 7 и нижним 6 коллек­торами соединен с корпусом через ре­зиновые уплотнения 12. Верхняя труб­ная доска 2 зажата между фланцами корпуса 5 и верхнего коллектора 7, а нижняя 3 снабжена гибкими или сколь­зящими уплотнениями из резины или фторопласта, так как коэффициент ли­нейного расширения материала корпу­са 5 и трубок 1 часто различен. Меж­трубное пространство обычно разделено поперечными перегородками 4, формы которых достаточно разнообразны в зависимости от числа ходов жидкости, движущейся по трубкам, и других параметров теплообменника, определяемых расчетам. Патрубки 8...11 служат для подвода и отвода обеих жидкостей.

В двухходовых теплообменниках (рис. 4.4, б) имеется вертикальная перего­родка 13, разделяющая верхний коллектор для ввода н вывода воды и, иногда, межтрубное пространство.

Чаще применяются перегородки типа " диск - кольцо" (рис. 4.5), представ­ляющие собой последовательно чередующиеся диски 4, диаметр которых на несколько сантиметров меньше внутреннего диаметра корпуса 1 (и через этот кольцевой проход идет масло), и кольца 3 с отверстием для прохода масла в центре и с наружным диаметром чуть меньшим, чем диаметр корпуса 1. Пере­городки существенно увеличивают путь. движения среды в межтрубном про­странстве в создают схему движения обеих жидкостей, называемую перекрестноточной, которая по входным и выходным температурам обеих сред близка к классической противоточной.

Рис.4.5. Схема расположения зазоров в теплообменниках с перегородками «диск-кольцо»

 

Перегородки 3 и 4 котя и существенно увеличивают путь жидкости в межтрубном пространстве, но и увеличивают количество нежелательных зазоров и застойных мест. Между стенкой корпуса 1 и кольцом 3 су­ществует зазор δ ₁, а между трубками 2 и всеми перегородками, включая а диски 4 - зазоры δ ₂. Эффективность работы теплооб­менника во многом зависит от величины за­зоров δ ₁ и δ ₂, которые и определяют суммар­ные холостые проточки масла, снижающие общую скорость его движения. Чем меньше эти зазоры, тем выше разность температур масла на входа и выходе Δ t = t_1нач – t_1кон. Однако, при числе трубок 100..1000 и перего­родок более 6 технически невозможно уменьшить суммарные холостые протоки, что не позволяет получать в реальных условиях Δ t более 10°С.

Другим существенным недостатком кожухотрубных теплообменников с па­кетом плоских перегородок и большим числом трубок являются малые меж­трубные проходы и, как следствие этого, низкая скорость движения масла, при­водящая к быстрому оседанию на трубках, перегородках и в застойных местах загрязнений, резко ухудшающих как теплопередачу, так и гидродинамику. Тре­буется частая систематическая очистка теплообменников, что очень трудоемко и дорого (см. ниже разд. 4.3.2.6).

Более удобными являются теплообменники типа " труба в трубе" и принци­пиально новая конструкция кожухотрубного теплообменника с винтовыми пе­регородками и высокой скоростью движения обеих жидкостей (до 2.5...3 м/с).

 

4.2.3.3. Теплообменники типа " труба в трубе"

 

Данный теплообменник набирается из соединенных последовательно или параллельно-последовательно секций, каждая длиной не более 5 м.

Теплообменники систем охлаждения (рис 4.6) обычно состоят из не­скольких секций 1, соединяемых последовательно с помощью водяных 2 и масляных 3 вставок. Для подвода и отвода воды и масла на крайних секциях 1 устанавливаются фланцевые соединения 5 и 4 соответственно. В данном теп­лообменнике применяется наиболее эффективная система противотока.

Обычно масло и другие охлаждаемые жидкости пропускаются по межтруб- ному пространству, а охлаждающая вода - по внутренней трубе. При такой схе­ме движения жидкостей охлаждение закалочной среды идет как изнутри к ох­лаждающей воде, так и через наружную поверхность к окружающей воздушной среде.

Особенностью данной конструкции является возможность выбора межтруб­ного зазора, исходя из необходимости обеспечения наиболее оптимального гид­родинамического режима, а первую очередь, скорости, при которой достигается минимум отложений. Однако это часто требует очень маленького межтрубного зазора и повышения давления и, как след­ствие, существенного повышения мощности электропривода насо­са.

Рис.4.6. Теплообменник типа «труба в трубе»

Основным недос­татком теплообмен­ника " труба в трубе" ' является весьма малая поверхность теплооб­мена, и поэтому дан­ные аппараты используются обычно для систем индивидуального охлаждения относителкно небольших механизирован­ных баков конвейерного и других типов с объемом не более 0…15 м³.

 

⇐ Предыдущая13141516171819202122Следующая ⇒

Поделиться: