Материал: расчеты теплооборуд

По роду теплоносителей различают теплообменные аппараты: жидкость- жидкость, пар-жидкость, газ-жидкость, пар-газ, газ-газ.

Взависимости от изменения агрегатного состояния теплоносителей теплообменные аппараты делят: без изменения агрегатного состояния; с изменением агрегатного состояния одного теплоносителя; с изменением агрегатного состояния обоих теплоносителей.

Втеплообменных аппаратах могут протекать различные процессы: нагрев; охлаждение; кипение; конденсация; вымораживание; выпаривание; ректификация и т.д. В зависимости от этих процессов аппараты делятся на подогреватели, охладители (холодильники), конденсаторы, испарители и т.д. Аппараты, в которых происходят процессы переноса теплоты и массы, называются тепло - и массообменным оборудованием.

По характеру движения теплоносителей относительно теплопередающей поверхности теплообменные аппараты делятся на три типа: с естественной циркуляцией, с принудительной циркуляцией; с движением жидкостей под действием сил гравитации. К теплообменникам с естественной циркуляцией относятся испарители, некоторые типы выпарных аппаратов, водогрейные и паровые котлы, аппараты, у которых теплоноситель движется благодаря

разности плотностей жидкости и парожидкостной смеси в опускных и подъемных (циркуляционных) трубах. К теплообменным аппаратам с принудительной циркуляцией относятся: рекуперативные теплообменники, выпарные аппараты, испарители и конденсаторы, а также оросительные теплообменники.

По роду организации теплового режима различают аппараты со стационарными и нестационарными процессами. Рекуперативные теплообменные аппараты работают в основном в стационарном режиме, а регенеративные – в нестационарном.

Конструктивные признаки

По виду (конфигурации) поверхности теплообмена рекуперативные теплообменники делятся: на теплообменники с прямыми трубами; с U – образными трубками; с оребренными трубами; секционные типа «труба в трубе»; змеевиковые; спиральные; пластинчатые; пластинчато-ребристые; ламельные.

По способу компенсации температурных напряжений (удлинений, сужений) теплообменники делят на аппараты с компенсацией (с линзовыми компенсаторами, с плавающей головкой, с U-образными трубами, с сальниковым уплотнением) и без компенсации температурных напряжений (теплообменники типа ТН, пластинчатые, спиральные, «труба в трубе»).

По виду кожуха, ограничивающего теплопередающую поверхность, рекуперативные теплообменники бывают с коробчатым кожухом; кожухотрубчатые; кожухотрубчатые с компенсатором, не имеющие ограничивающего кожуха (оросительные аппараты).

По ориентации теплопередающей поверхности в пространстве – на горизонтальные, вертикальные и наклонные аппараты.

По числу теплоносителей аппараты делят на двухпоточные, трехпоточные и многопоточные.

2.2. СХЕМЫ ТОКА ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ

По схемам тока теплоносителей рекуперативные теплообменники можно разделить на три группы: с постоянной температурой обеих теплоносителей (конденсаторы – испарители); с постоянной температурой одного теплоносителя (конденсаторы и испарители индивидуальных веществ); переменной температурой обоих теплоносителей. При этом встречаются следующие схемы тока: прямоток; противоток; перекрестный и смешанный токи.

2.3. КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛООБМЕННЫХ

АППАРАТОВ

Аппараты общепромышленного назначения классифицируются по нижеприведенному назначению:

теплообменники………………………………………………Т охладители ………………………………………………… .Х конденсаторы ………………………………………………..К испарители………………………………………………….. И

По конструкции кожухотрубчатые теплообменники обозначаются:

снеподвижными трубными решетками………………………..Н

стемпературными компенсаторами на кожухе………………..К

сплавающей головкой………………………………………..…П

сU– образными трубками………………………………………У

Теплообменники типов П и У применяются при значительной (более 50 градусов) разности температур стенки кожуха и трубок, а также в случае необходимости механической чистки трубного пучка снаружи. В таблице 2.1 дана характеристика этих теплообменных аппаратов.

Элементы конструкций стандартных теплообменных аппаратов существенно зависят от диаметра кожуха. Конструктивные схемы стандартных кожухотрубчатых теплообменников представлены на рис. 2.1-2.2.

а б Рис.2.1.Кожухотрубчатые теплообменники с неподвижными решетками (ТН)

а б в Рис.2.2.Теплообменники с компенсацией температурных напряжений корпуса 1 и теплообменных труб 2: а-с линзовыми компенсаторами 3(ТК), б-с нижней

плавающей головкой 4 (ТП), в- U-образными трубками 2 (ТУ)

2.4. РЕКУПЕРАТИВНЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ

ДРУГОЙ КОНСТРУКЦИИ

2.4.1. Секционные теплообменники и аппараты типа «труба в трубе»

Секционные теплообменники состоят из нескольких последовательно соединенных секций, представляющих собой небольшой трубный пучок, размещенный в кожухе, выполненном из трубы большого диаметра. При малых тепловых нагрузках секция может выполняться не из пучка труб, а из одной внутренней трубы 1, размещенной во внешней трубе 2 (рис. 2.3,а), т. е. по типу «труба в трубе» (рис. 2.3,б).

Секционные аппараты типа «труба в трубе» могут быть разборными и неразборными, одно, двух – и многопоточными. Аппараты типа «труба в трубе» делятся на аппараты жесткой, полужесткой конструкции и с линзовыми компенсаторами, с сальниками на одном или обеих концах труб.

Внутренние трубы могут иметь продольные ребра или поперечную винтовую насадку. Аппараты такого типа используются обычно для нагревания и охлаждения газообразных сред.

Основные параметры и размеры теплообменных аппаратов типа «труба в трубе» регламентированы ОСТ 2602- 2033-80. Их изготовляют следующих типов: разборные одно- и двухпоточные малогабаритные, неразборные однопоточные; разборные однопоточные; неразборные однопоточные; разборные многопоточные. Техническая характеристика теплообменников типа «труба в трубе» жесткой конструкции приведена в таблице 2.2.

К недостаткам рассматриваемых аппаратов относится их высокая стоимость и большой расход металла на единицу площади поверхности теплообмена.

Таблица 2.2

Техническая характеристика теплообменников типа «труба в трубе»