Кожухотрубный теплообменник С линзовым компенсатором

 

 

Принцип работы

 

Для уменьшения температурных деформаций, обусловленных большой разностью температур сред, значительной длиной трубок, а также различием материала трубок и кожуха, используют кожухотрубный теплообменник с линзовым компенсатором (рис. 2), который имеет достаточно простую конструкцию. На корпусе такого аппарата находится линзовый компенсатор 1, подвергающийся упругой деформации, что допускает некоторое перемещение труб 3 относительно кожуха 2.

Принцип работы теплообменника с линзовым компенсатором аналогичен принципу работы предыдущего аппарата.

 

 

КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК С ПЛАВАЮЩЕЙ ГОЛОВКОЙ

 

 

 

Принцип работы

 

При необходимости обеспечения больших перемещений трубок и кожуха относительно друг друга используется теплообменник с плавающей головкой (рис. 3). Нижняя трубная решетка 1 является подвижной, что позволяет всему пучку трубок 3 свободно перемещаться независимо от корпуса аппарата. Этим предотвращаются опасная температурная деформация трубок и нарушение плотности их соединения с трубными решетками. Однако данный аппарат имеет более усложненную и утяжеленную конструкцию, чем предыдущий теплообменник.

 

КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК С U–ОБРАЗНЫМИ ТРУБАМИ

 

 

Принцип работы

 

Кожухотрубный теплообменник с U – образными трубами (рис. 4) состоит из кожуха 1, в котором расположены U – образные трубы 2, закрепленные в трубной решетке 3.

В таком теплообменнике сами трубы выполняют функцию компенсирующих устройств. При этом упрощается и облегчается конструкция аппарата, имеющего лишь одну неподвижную трубную решетку. К недостаткам следует отнести трудность чистки внутренней поверхности трубок. Однако их наружная поверхность может легко очищаться при выемке всей трубчатки из корпуса аппарата.

Теплообменники такой конструкции являются двух- или многоходовыми аппаратами

 

 

ДВУХТРУБЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

 

 

Принцип работы

 

Двухтрубчатый теплообменник (рис. 5) является одним из наиболее простых теплообменных аппаратов. Его еще называют теплообменником типа «труба в трубе». Он состоит из двух труб разного диаметра: наружной 1 и внутренней 2, установленных одна в другой и образующих два канала для прохода сред.

Один теплоноситель движется по внутренней трубе, другой – по кольцевому зазору между внутренней и наружной трубами. Внутренние трубы соединяются калачами 3, а наружные – патрубками 4.

При необходимости получения большей поверхности теплопередачи возможно последовательное, параллельное и комбинированное соединение секций теплообменника с помощью коллекторов.

 

 

СПИРАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

 

 

Принцип работы

 

Спиральный теплообменник (рис. 6) состоит из двух длинных свернутых по спирали металлических листов 1, закрытых с торцевых сторон съемными крышками 2. Внутренние концы листов приварены к глухой перегородке, а наружные концы сварены друг с другом. Таким образом, в аппарате образуются два независимых друг от друга соседних канала шириной от 2 до 8 мм, по которым, обычно противотоком, движутся теплообменивающиеся среды. Для подвода и отвода теплоносителей имеются специальные штуцеры 3 и 4.

 

 

ПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

 

 

 

Принцип работы

 

Пластинчатый теплообменник (рис. 7) состоит из набора гофрированных пластин 3 с приклеенными к ним по периметру эластичными прокладками 5. Пластины подвешиваются на направляющих балках 2 между неподвижной плитой 6 и стойкой 1 и прижимаются друг к другу подвижной плитой 7 с помощью болтов 4. В каждой пластине и плитах имеются отверстия, образующие сплошные каналы: два для подвода и отвода одного теплоносителя, два – для другого.

Среда I, поступая через патрубок в плите, направляется в каналы между чередующимися пластинами, перемещаясь снизу вверх, например, по нечетным каналам. Среда I удаляется из аппарата через выходное отверстие. Среда II движется по чередующимся четным каналам сверху вниз и отводится через свое выходное отверстие.

Рельефная поверхность пластин дает возможность создания большой удельной поверхности теплопередачи. Теплопередающая поверхность легко изменяется путем установки соответствующего количества пластин.

Прокладка ограничивает канал для движения жидкостей между пластинами. Поэтому часто возникает трудность выбора эластичных химически стойких материалов для изготовления подобных прокладок.

 

 

ЗМЕЕВИКОВЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

 

 

 

Принцип работы

 

В змеевиковом теплообменнике (рис. 8) капельная жидкость, пар или газ движутся по спиральному змеевику 1, выполненному из труб диаметром 15 – 75 мм, который установлен в цилиндрическом кожухе аппарата 2. Змеевик погружен в жидкость, которая омывает его снаружи.

В некоторых конструкциях в один кожух ставят несколько змеевиков с общим распределительным и сборным коллектором.

Вследствие большого объема корпуса, в котором находится змеевик, скорость жидкости в корпусе незначительна, что обусловливает низкое значение коэффициента теплоотдачи снаружи змеевика. Для увеличения скорости жидкости в корпусе (увеличения коэффициента теплоотдачи) устанавливают внутренний стакан или мешалку 3.

 

РУБАШЕЧНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

 

 

Принцип работы

 

Рубашечный теплообменник (рис. 9) состоит из цилиндрического кожуха 1, снабженного двойными стенками, или рубашкой 2. Внутри протекает одна среда I, в кольцевом канале – другая II.

Небольшая скорость среды внутри аппарата обусловлена самой конструкцией теплообменника, поэтому коэффициент теплопередачи будет определяться именно этим малым коэффициентом теплоотдачи. Рубашечный теплообменник имеет небольшую поверхность нагрева на единицу объема аппарата. Однако он удобен для осмотра и наблюдения за средой внутри сосуда, поэтому он может применяться как реакционный аппарат или кристаллизатор.

 

ОРОСИТЕЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

 

 

 

Принцип работы

 

Оросительный теплообменник (холодильник) применяется только при охлаждении водой.

Оросительный теплообменник (рис. 10) состоит из размещенных друг над другом труб 1, соединенных последовательно калачами 2. По этим трубам движется охлаждаемая среда. Внешняя поверхность труб орошается водой, которая подается на верхнюю трубу и свободно стекает на нижележащие трубы. Отработанная вода стекает в поддон 3, установленный под трубами.

Для более равномерного распределения вода подается через желоб с зубчатыми краями.

Относительно малый расход воды – важное достоинство оросительного холодильника. Отсутствие кожуха упрощает конструкцию аппарата и уменьшает расход металла. Однако такой холодильник в работе сильно парит, что затрудняет его обслуживание.

 

 

ВОЗДУШНЫЙ ХОЛОДИЛЬНИК

 

 

 

Принцип работы

 

Воздушный холодильник (рис. 11) состоит из теплообменника 1, по трубам которого движется охлаждаемая среда, и осевого вентилятора 3, нагнетающего окружающий воздух в межтрубное пространство теплообменника с большой скоростью (до 15 м/с).

Для увеличения поверхности теплоотдачи со стороны воздуха наружная поверхность труб теплообменника оребряется. В целях предварительного охлаждения окружающего воздуха он иногда увлажняется водой с помощью распределителя 2, установленного над вентилятором.

 

 

БОЙЛЕР

 

 

Принцип работы

 

Бойлер – это аппарат, предназначенный для нагрева жидкости острым паром. Он представляет собой бак с опущенной в жидкость трубой 1, подводящей пар. Пар подается непосредственно в нагреваемую жидкость, конденсируется и отдает жидкости свое тепло. Следует заметить, что конденсат остается в жидкости, смешиваясь с ней.

Теплообмен в подобном аппарате происходит весьма интенсивно. Но при работе наблюдается сильный шум, толчки и вибрация, вызванные резким уменьшением объема пара при конденсации. Для уменьшения влияния вышеперечисленных недостатков применяется разделение пара на большое число мелких струй, например, подачей пара через небольшие отверстия в кольцевой трубе 2, или проход пара через специальное сопло 3, в котором происходит захват жидкости и ее выброс через смешивающий диффузор 4.