Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Кожухотрубні теплообмінники

Основними елементами кожухотрубних теплообмінників є пучки труб, трубні решітки, корпус, кришки, патрубки. За ГОСТ 9929-82 виготовляють апарати таких типів:

Н – з нерухомими трубними решітками (плитами);

К – з температурним компенсатором на кожусі;

П – з плаваючою голівкою;

У – з U-подібними трубами;

ПК – з плаваючою головкою і компенсатором на ній.

У характеристику теплообмінника входять:

- поверхня теплообмінника;

- тиск в трубному й міжтрубному просторі;

- діаметр кожуха;

- довжина, діаметр і товщина стінок теплообмінних труб,

- габарити теплообмінника.

У кожухотрубних теплообмінниках теплота між теплоносіями передається через стінку. Стінка найчастіша трубчаста.

В залежності від величини температурних подовжень трубок і корпусу застосовують апарати жорсткої, напівжорсткої і нежорсткої конструкції. При невеликих різницях температур між трубками і корпусом використовують апарати жорсткої конструкції, в яких трубні решітки приварені до корпусу (апарати типу Н – рис. 6.1, а). В апаратах напівжорсткої конструкції температурні деформації компенсуються осьовим стисненням або розширенням лінзових компенсаторів (апарати типу К – рис. 6.1, б), при цьому забезпечується компенсація, яка не перевищує 10÷15 мм, Р = 0,25 МПа. В апаратах нежорсткої конструкції трубки і корпус мають можливість деякого переміщення, що дозволяє усунути додаткові напруги, які виникають від температурних подовжень. Можливість переміщення досягається сальниковими ущільненнями на патрубку або корпусі, застосуванням апаратів з плаваючою головкою (рис. 6.1, в) або апаратів з пучком U-подібних труб (рис. 6.1, г), або апаратів з плаваючою головкою і компенсатором на ній (рис. 6.1, д).

Теплообмінники типу Н відносяться до апаратів жорсткої конструкції. Апарат типу «Н» (рис. 6.1, а) складається з верхньої 1 і нижньої кришки 8 з фланцями 14, корпусу 3, трубок 4, перегородок в міжтрубному просторі 5, вхідного 12 і вихідного 6 патрубків гріючого теплоносія, вхідного 10 і вихідного 9 патрубків теплоносія, що нагрівається, верхньої і нижньої трубних плит 2, перегородки в нижній кришці 11. Теплообмінник встановлюється на лапи 13. «Гарячий» теплоносій подається у патрубок 12, поперечно обтікає пучок теплообмінних труб 4, рухається в міжтрубному просторі апарата 5 між перегородками 15 і виходить через патрубок 6. Теплоносій, що нагрівається («холодний») входить у патрубок 10, проходить всередині труб 4 (трубному просторі),під верхньою кришкою 1 повертає у зворотному напрямку і рухається по внутрішньому простору другої частини труб 4. Потік нагрітої рідини виходить з теплообмінника через патрубок 9. Під нижньою кришкою 8 вхідний і вихідний потоки розділяються перегородкою 11. За рахунок теплопередачі теплота через стінки труб переходить від гарячого теплоносія до холодного. Трубчаста поверхня нагрівання закріплюється у верхній та нижній трубних решітках (плитах) 2, котрі, у свою чергу, приварюються до корпусу 3. Верхня 1 та нижня 8 кришки з’єднуються з корпусом за допомогою фланців 14 через прокладку 7. Теплообмінник маже бути одно-, дво- і багатоходовим (чотирьох і шести). За розташуванням у просторі теплообмінники бувають горизонтальні, вертикальні, похилі.

Різниця температурних подовжень в теплообмінниках типу Н зростає, якщо кожух (корпус) і трубки виготовлені з різних матеріалів (різні коефіцієнти лінійного розширення). Теплообмінники типу Н використовують при Δt<50°C між кожухом і трубками. При пуску апаратів типу Н рекомендується спочатку направляти теплоносій в міжтрубний простір, а потім вже в трубний. Рекомендована швидкість теплоносія: для рідин 1÷3 м/с, газів 8÷30 м/с. Переваги: простота й дешевизна; недоліки: складність очищення від забруднень зовнішньої поверхні труб.


а	б	в


г

д

е	є

Рис. 6.1.Типові конструкції кожухотрубних теплообмінників:

а) апарат жорсткої конструкції, б) з лінзовим компенсатором:

1 – верхня кришка; 2 – трубна плита; 3 – корпус; 4 – труби; 5 – перегородки; 6 – вихідний патрубок гріючого теплоносія; 7 – прокладки; 8 – нижня кришка; 9 – вихідний патрубок теплоносія, що нагрівається; 10 – вхідний патрубок теплоносія, що нагрівається;

11 – перегородка; 12 – вхідний патрубок гріючого теплоносія; 13 – лапи; 14 – фланці;

15 – поперечні перегородки; 16 – температурний компенсатор;

в) з плаваючою головкою: 1 – нерухома трубна решітка; 2 – рухома трубна решітка; 3 – корпус; 4 – кришка плаваючої головки; 5 – кришка теплообмінника;

г) з U-подібними трубками: 1 – U-подібна трубка; 2 – корпус; 3 – трубна решітка;

4 – розподільна камера; 5 – перегородка розподільної камери; 6 – поперечні перегородки міжтрубного простору; фланці;

д) з плаваючою головкою і компенсатором на ній: 1 – плаваюча головка; 2 – кришка;

3 – горловина; 4 – компенсатор; 5 – штуцер теплообмінника; 6 – трубний пучок; 7 – корпус;

е) з розширювачем на корпусі: 1 – розширювач; 2 – розподільник; 3 – корпус;

є) секційний (елементний): 1 – корпус; 2 – труба; 3 – трубна плита; 4 – кришка; 5 – коліно;

6 – перехідні патрубки; 7 – прокладка.

Теплообмінники типу К. Теплообмінники цього типу відносяться до апаратів напівжорсткої конструкції. Для часткової компенсації температурних напруг використовують гнучкі елементи (розширювачі й компенсатори), розташовані на корпусі (рис. 6.1, б).

Температурна напруга виникає в результаті того, що кожух і труби теплообмінника мають різну температуру. Температура кожуха близька до температури гріючого теплоносія, що рухається у міжтрубному просторі, а трубок – до температури теплоносія з більшим коефіцієнтом тепловіддачі. Тому під дією різних температур кожух і трубки мають різну величину лінійного подовження, що спричиняє деформацію елементів теплообмінника. Температурні деформації компенсуються осьовим стисненням або розширенням компенсаторів. Найбільш часто використовують одно- (рис. 6.2, б) і багатоелементні (рис. 6.2, в) лінзові компенсатори. Вони виготовляються обкаткою з коротких циліндричних обичайок. Напівлінзи виготовляють з листа штампуванням. Компенсуюча здатність лінзового компенсатора приблизно пропорційна їхній кількості, проте застосовувати більше 4-х не рекомендується, оскільки знижується опір кожуха вигину. Для збільшення компенсуючої здатності лінзового компенсатора можна його заздалегідь стиснути або розширити. На горизонтальних апаратах в нижній частині лінз свердлять дренажні отвори для зливу води після гідравлічних випробувань.


а	б	в	г	д	е

Рис. 6.2. Типи компенсаторів:

а) однолінзовий; б) зварений з двох напівлінз; в) двохлінзовий; г) з плоских кілець; д) з двох напівсферичних елементів; е) тороїдальний;

1 – лінза; 2 – напівлінзи; 3 – кільця; 4 – циліндрична пластина; 5 – труба.

Крім лінзових, використовуються компенсатори, виготовлені з плоских паралельних кілець 3 (рис. 6.2, г), з’єднаних між собою циліндричною пластиною 4 по ободу кілець, або зварених із двох напівсферичних елементів (рис. 6.2, д).

Тороїдальні компенсатори (рис. 6.2, е) дешеві та прості у виготовленні. Трубу 5 гнуть у тор, а потім вирізають частину труби по внутрішній поверхні тора, а кінці приварюють до корпусу.

Компенсатори типу г, д, е не мають широкого застосування через важкі умови роботи зварного шва.

В апаратах з розширенням (рис. 6.1, е) розширювач 1 на кожусі 3 компенсує напругу, а розподільник 2 дозволяє виключити застійні зони в міжтрубному просторі.

Область використовування апаратів типу К обмежена надлишковим тиском 2,5 МПа.

Теплообмінники типу П відносяться до апаратів нежорсткої конструкції. В цих теплообмінниках (рис. 6.1, в) одна трубна решітка 1 нерухомо зв'язана з корпусом 3, а друга 2 може вільно переміщатися в осьовому напрямку. Рухома трубна решітка 2 разом з кришкою 4 утворює плаваючу головку. З боку плаваючої головки апарат закривається кришкою 5. Лінійне переміщення плаваючої головки компенсує виникаючі температурні напруги. В горизонтально розміщених апаратах для забезпечення вільного переміщення трубний пучок забезпечують опорною платформою. Поперечні перегородки в горизонтальних апаратах призначені для підтримки труб і додання жорсткості, а у вертикальних – для отримання багатоходової конструкції. В апаратах типу П забезпечується хороша компенсація температурних деформацій, але ця компенсація неповна. Різність розширень самих трубок може призводити до короблення трубної решітки.

Зазор між пучком труб і корпусом повинен бути якомога меншим. Конструкція плаваючої головки повинна забезпечити мінімальний зазор і легкість витягання трубного пучка з корпусу. Існують такі способи кріплення решіток і кришки плаваючої головки (рис. 6.3): а) розрізним фланцем; б) розрізною скобою; в) розрізним кільцем; г) розрізним стрижньовим кільцем.

В одному з таких простих з’єднань використані розрізні фланці (рис. 6.3, а). Конструкція складається з розрізного фланця 1 (два напівкільця стягнуті обмежувальним кільцем 2), ущільнюючої прокладки 3, кришки плаваючої головки 4 і трубної решітки 5.

Широко розповсюджені з’єднання фланцевою скобою 2 (рис. 6.3, б). З’єднання складається з двох напівкілець, що охоплюють край трубної решітки 4 і фланець кришки 3. Гвинти 1 розміщують посередині ущільнення, що забезпечує розвантаження фланця від вигинаючих моментів.

В іншій конструкції (рис. 6.3, в) накидний фланець 1 утримується розрізним кільцем 2, вставлений у паз трубної решітки 3.

Використовується конструкція з’єднання (рис. 6.3, г), що має кришку 3, трубну решітку 4 і розрізне кільце 1, половинки якого з’єднані між собою накладками 2.


а	б	в	г
Рис. 6.3. Способи кріплення решітки і кришки плаваючої головки: а) розрізним фланцем; б) розривною фланцевою скобою; в) розривним кільцем; г) розривним зтягуючим кільцем.

Теплообмінники типу U відносяться до апаратів нежорсткої конструкції. В кожухотрубних апаратах цієї конструкції (рис. 6.1, г) забезпечується вільне подовження труб, що виключає можливість виникнення температурних напруг. Вони складаються з кожуха 2 і трубного пучка з однією трубною решіткою 3, у яку вставлені U-подібні труби 1. Трубна решітка разом з розподільною камерою 4 закріплюється до кожуха апарату на фланці. Роздільне введення та виведення теплоносія, що рухається по трубах, забезпечується перегородкою 5. Теплообмінники є двоходовими по трубному простору і одно- або багатоходовими – по міжтрубному. Якщо теплообмінник двоходовий по міжтрубному простору, то встановлюється поздовжня перегородка по центру міжтрубного простору (на рис. 6.1, г не показано). Багатоходовість забезпечується поперечними перегородками 6. В апаратах такого типу кожна труба може подовжуватись незалежно від кожуха і сусідніх труб.

Одним з найбільш розповсюджених дефектів U-подібних теплообмінників є порушення герметичності вузла з’єднання труб з трубною решіткою внаслідок досить значних вигинальних напруг, що виникають від маси труб і середовища, що протікає в них. У зв’язку з цим теплообмінні апарати діаметром від 800 мм і більше постачають роликовими опорами.

Різниця температур стінок труб 1 по ходах не повинна перевищувати 100°С для виключення небезпечних температурних напруг в трубній решітці. Зовнішня поверхня труб незручна для механічного очищення, тому в міжтрубний простір рекомендується подавати середовище, яке не утворює відкладень. Внутрішню поверхню очищають хімічними реагентами або потоком рідини, яка містить абразивний матеріал. Ці апарати не знайшли широкого застосування.

Перевага U-подібних апаратів – можливість періодичного виймання трубного пучка для очищення зовнішньої поверхні труб або повної заміни пучка. Очищення труб не дуже зручне.

Недоліки: не досить повне заповнення кожуха трубами внаслідок U-подібного повороту, а також неможливість заміни труб (за винятком крайніх при виході їх з ладу) та складність розміщення труб у трубній решітці.

Теплообмінники типу ПК (рис. 6.1. д) відносяться до апаратів нежорсткої конструкції. Вони відрізняються від інших апаратів наявністю на кришці 2 подовженого штуцера (горловини) 3, на якому розміщено компенсатор 4. Він з’єднується одним кінцем з плаваючою головкою 1, а іншим – зі штуцером 5 на кришці теплообмінника. Ця конструкція надає можливість витягти трубний пучок 6 з корпусу 7 для контролю за станом поверхні нагрівання та механічного очищення труб.

Компенсація температурних напруг забезпечується гнучким елементом (компенсатором), встановленим на плаваючій головці. Теплообмінники виконуються одноходовими з протитечійним рухом теплоносіїв. Компенсатори встановлюють на подовженому штуцері, вони відрізняються меншим діаметром, великою кількістю гофрів і меншою товщиною стінки. Перепад тиску не повинен перевищувати 2,5 МПа, тому теплоносії необхідно подавати в теплообмінник одночасно в трубний і міжтрубний простір.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Турбінні мішалки	\|	Зрошувальні теплообмінники

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.006 сек.