Материал: расчеты теплооборуд

Окончание таблицы 2.2

рис.2.4. Аппарат имеет корпус 2, в котором размещен змеевик 1 или система змеевиков. В реакторах змеевики могут располагаться как внутри, так и снаружи обогреваемого корпуса. При большой поверхности теплообмена змеевики набирают из нескольких секций. Во избежание прогиба труб при большом числе витков и большом диаметре навивки, каждый виток крепят болтами на стойках. Скорости входа пара и нагреваемой жидкости принимают не более 50 и 2 м/с, соответственно.

Диаметр змеевика в зависимости от размера корпуса принимается в пределах от 200 до 2000 мм, а диаметр труб от 20 до 75 мм.

Зная из теплового расчета площадь теплообмена F, диаметр змеевика Dз и

Задаваясь шагом между витками t = (1,5÷2)d, можно найти высоту змеевика

где а – расстояние от змеевика до нижней и верхней стенки кожуха, принимается а = 100….300 мм; D3 и d – диаметры витка змеевика и трубы.

Рис. 2.4. Конструкция змеевикового теплообменника: 1 - змеевик, 2 - корпус

Основные размеры змеевиковых теплообменников общепринятого назначения представлены в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Техническая характеристика змеевиковых теплообменников

2.4.3.СПИРАЛЬНЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ

Вспиральных теплообменных аппаратах поверхность теплообмена образована двумя тонкими металлическими листами (лентами), свернутыми в виде спиралей, внутренние концы которых приварены к разделительной перегородке. Образованные спиральные каналы ограничены торцевыми крышками. В зависимости от технологического назначения (ГОСТ12067-80) предусмотрены два типа спиральных теплообменников: с тупиковыми и сквозными каналами. Теплообменники с тупиковыми каналами тип 1 (в трех исполнениях), предусмотрены для работы с рабочими средами жидкость- жидкость, газ-жидкость, газ-газ, жидкость-пар, газ-пар. Конструкция аппарата

(рис.2.5, а) имеет односторонние тупиковые каналы, открытые стороны которых закрываются плоскими крышками. Направление теплоносителей – противоточное. Теплообменники используются при давлении до 1МПа и температуры +300 0С.

а б Рис. 2.5. Конструкции спирального теплообменника с тупиковыми

каналами с плоскими крышками (а); со сквозными каналами и сферическими крышками (б)

Спиральные теплообменники со сквозными каналами и сферическими крышками (рис.2.5, б) тип 2 (в трех исполнениях) предназначены для подогрева или охлаждения высоковязких жидких, газообразных или парообразных сред. Спиральный сквозной канал закрывают сферическими крышками. Все спиральные теплообменники отличаются малым гидравлическим сопротивлением. Техническая характеристика спиральных теплообменников дана в таблице 2.4.

Таблица 2.4.

Поверхности теплообмена и основные размеры спиральных теплообменников

Окончание таблицы 2.4

*Данные, приведенные в табл.2.4, соответствуют теплообменной поверхности, изготовленной из углеродистой стали, остальные – из нержавеющей стали.

2.4.4. ПЛАСТИНЧАТЫЕ ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ

Поверхность теплообмена пластинчатых аппаратов представляет собой набор тонких штампованных пластин с гофрированной поверхностью.

Рис.2.6. Конструкция пластинчатого теплообменника: 1,12 – штуцера ввода и вывода (2,11) теплоносителей; 3,9 – неподвижные и подвижная (8) плиты; 6 – пластины; 7 – штанги; 10 – зажимной механизм; 4,5,13,14 - каналы

Поток рабочей среды в каналах подвергается искусственной турбулизации при сравнительной малых затратах энергии. Оптимальные размеры каналов для рабочих сред, а также различные варианты оптимальной

компановки этих каналов позволяют интенсифицировать процесс теплопередачи в 2-3 раза по сравнению с трубчатыми теплообменниками. В

разборных и полуразборных конструкциях разборку и сборку аппаратов при очистке теплопередающей поверхности можно осуществить быстро при минимальных затратах ручного труда.

Теплообменные аппараты данной конструкции имеют различную степень доступа для механической очистки и осмотра поверхности теплообмена.

В зависимости от конструкции теплообменники разделяют на: разборные, неразборные (сварные) и полуразборные.

Такие теплообменники изготовляются из коррозионно-стойкой стали или титана.

Разборные аппараты работают при давлениях от 0,002 до 1 МПа и температурах от -2 до +1800С с площадью теплообмена от 1 до 800 м2. Неразборные (сварные) – при давлении от 0,002 до 4 МПа и температурах рабочих сред от -7 до +300 0С при поверхностях теплообмена от 100 до500 м2. Разборные со сдвоенными пластинами (полуразборные) – при давлении от 0,002 до 1,6 МПа по сварной полости, по разборной полости от 0,002 до 1 МПа

итемпературах рабочих сред от -20 до +200 0С.

Втеплообменниках осуществляется теплообмен между средами: жидкость

– жидкость; пар – жидкость; пар - газ – жидкость; газ – жидкость; газ – газ. Основные размеры и материалы пластин представлены в [7].

Разборные теплообменники можно применять для тепловой обработки суспензий с твердыми частицами не более 0,4 мм. При отложении загрязнений нужно периодически переключать на такие рабочие среды, которые очищают поверхность теплообмена без разборки аппарата.

Разборные теплообменники не предназначены для работы со взрывоопасными средами группы 1 по ГОСТ 12.1.007-76.

Неразборные пластинчатые теплообменники служат для работы со средами, которые не образуют на теплопередающей поверхности труднорастворимых отложений и подвергаются химической очистке.

Пластинчатые теплообменники можно использовать для теплообмена сред с кинематической вязкостью от 2·10-7 до 6·10-4 м2/c.

Вразборных теплообменниках предусмотрен паз, в котором закреплены уплотнительные прокладки из резины специальных теплостойких материалов. Пластины устанавливаются на раму теплообменника, состоящую из несущих тяг, подвижных и неподвижных плит с зажимными винтами. Неподвижная плита установлена на полу, подвижная - на роликах подвешена к верхней штанге и может по ней перемещаться. На плитах закреплены штуцера для присоединения технологических трубопроводов.

Разборные теплообменники устанавливают на консольной раме (исполнение 1), на двухопорной, трехопорной раме или раме с неподвижной опорой в середине рамы (исполнение 3).