Оборудование электрометаллургического производства 2 страница

Рис. 81. Установки непрерывного действия

Общая вместимость реакторов определяется необходимым временем для осуществления процесса. Число реакторов выбирают, исходя из необходимости обеспечения однородности среды, времени завершения процесса и конструктивных размеров, учитывая существующие нормы. Для быстро завершающихся процессов обычно устанавливают не менее трех аппаратов, для более продолжительных – от 6 до 10, в зависимости от времени протекания процесса.

При каскадном расположении реакторов, соединенных переточными трубами (рис. 81, а), в резервуарах установлены отбойные перегородки, которые отделяют пространство, куда подается пульпа, чтобы предотвратить возможное перетекание ее в верхних слоях и образование застойных зон в нижней части объема. Каскадная схема наименее энергоемка, однако применение ее для большого количества резервуаров затруднительно, так как перепад высот между ними должен быть не менее 0,5 м.

Реакторы с перетоком при помощи сифонов (рис. 81, б) транспортируют пульпу посредством сифонных труб. Чаще всего таким образом соединяют цепные мешалки большой вместимостью (100 – 500м³) для осуществления медленно протекающих непрерывных процессов (например, декомпозиция или карбонизация алюминатных растворов). В установке может быть 12 – 16 аппаратов. Для обеспечения перетокаихрасполагают небольшими каскадами.

Реакторы с перетоком при помощи аэролифтов (рис. 81, в) применяют при использовании весьма больших объемов (вместимостью 500 – 3000 м³). Энергозатраты в данном случае значительны. Но это пока единственная реальная схема перетоков суспензий в очень больших аппаратах.

Реакторы с перетоком при помощи давления применяют в автоклавной технологии. Давление обычно создают паром, необходимым одновременно для нагрева и перемешивания пульпы.

Реакторы с перетоком при помощи насосов наиболее широко используют в глиноземном производстве. Такие схемы довольно энергоемки, но достаточно универсальны. Их используют в основном для соединения аппаратов малой и средней емкости.

2.2.3. АППАРАТУРА ДЛЯ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ

При выщелачивании выбор типа аппарата зависит от гранулометрического и минералогического состава материалов.

2.2.3.1. ДИФФУЗОР

Диффузор (рис. 82) представляет собой цилиндрический стальной резервуар с конусами вверху и внизу, с загрузочным и разгрузочным люками, снабженными откидными крышками. Нижняя крышка имеет металлическую решетку, на которую загружается кусковой спек. Растворитель (промывная вода) подается снизу диффузора и фильтруется через слой спека. Раствор отводится сверху.

Выщелачивание проводится в батарее диффузоров, состоящей из 12 – 16 аппаратов, соединенных последовательно. В хвостовом (последнем), диффузоре осуществляется окончательная промывка шлама. Стандартный диффузор высотой 5 – 6 и диаметром 1,5 м имеет объем 6 – 7 м³.

Рис. 82. Диффузор: 1 – корпус; 2 – конусная часть; 3 – верхняя крышка; 4 – патрубок для отвода раствора; 5 – патрубок для подвода воды; 6 – нижняя крышка; 7 – решетка

Диффузор работает в периодическом режиме. Производительность промышленных диффузорных батарей по спеку равна 10 – 30 т/ч. Продолжительность выщелачивания и промывки 4 – 5 ч.

2.2.3.2. ЛЕНТОЧНЫЙ ВЫЩЕЛАЧИВАТЕЛЬ

Ленточный выщелачиватель (рис. 83) представляет собой цепной транспортер с установленными на нем контейнерами – металлическими ящиками размером 1,95 х 5,0 х 2,0 м. Контейнеры разделены перегородками на пять отсеков. В каждом отсеке на расстоянии 200 – 250ммот днища укреплена съемная щелевая сетка со щелью 3мм. В подсеточном пространстве отсеки сообщаются между собой и имеют выход для промывных вод и раствора через два сифона, расположенных на одной из боковых сторон контейнера. Верхний конец сифона находится на высоте 1180мм от дна контейнера. Промышленный аппарат имеет 66 контейнеров, из которых 31 – со спеком (рабочие контейнеры).

Рис. 83. Ленточный выщелачиватель: 1 – бункер для спека; 2 – питатель; 3 – приводная звездочка; 4 – цепь; 5 – контейнер КР – крепкий алюминатный раствор; Ш – шлам; ВГ – вода горячая; ВШ – вода шламовая; П-I, П-II и П-III – первая, вторая и третья промводы

Спек загружается в контейнеры с помощью специального секционного питателя – барабана, разделенного поперечными перегородками на пять секций соответственно числу отсеков контейнера. Объемы секций барабана подобраны таким образом, чтобы обеспечилась равномерная засыпка спека в контейнер слоем высотой 1 м. Частота вращения барабана питателя выбрана такой, чтобы один оборот его осуществлялся за время нахождения контейнера под барабаном.

Раствор подается в контейнеры из общего коллектора через питающие патрубки. Узел подачи раствора разделен на ряд самостоятельных секций, объединяющих 3 – 5 рабочих контейнеров. Для сбора отработанного раствора вдоль аппарата проходит желоб, разделенный на отдельные участки. С каждого участка желоба раствор самотеком поступает в отдельный зумпф. Секционирование подвода и отвода растворителя позволяет организовать его рециркуляцию.

Разгрузка шлама происходит при опрокидывании контейнера в момент его перехода с рабочей ветви на холостую. Для промывки сеток контейнеров под аппаратом установлен ряд сопел, через которые под давлением подается вода.

Процесс выщелачивания осуществляется по принципу противотока методом просачивания (перколяции) растворителя через слой спека.

Выщелачиватель очень чувствителен к гранулометрическому составу спека и к равномерности его распределения по сечению контейнера. Сегрегация спека по крупности в момент загрузки приводит к неравномерному просачиванию растворителя, скоплению мелких фракций, уплотнению слоя. Грохочение спека перед подачей его на выщелачивание и вывод из процесса фракций менее 1 – 2мм обеспечивает нормальную работу ленточного перколятора (а также диффузорной батареи), значительно увеличивает производительность и существенно снижает опасность зарастания аппаратов, особенно подсеточного пространства.

Ниже приведены основные технологические характеристики промышленного выщелачивателя.

Длина, м.....................................…………. 72,7

Ширина (включая привод), м................... 10,0

Ширина, м……… ....................................... 6,0

Высота, м:

общая ……........................................ 11,0

собственно аппарата, м.................... 9,2

Скорость движения контейнеров, м/мин. 0,07 – 0,22

Масса металлоконструкций, т..................... 1185

Установленная мощность двигателей, кВт 2681

Расчетная производительность по спеку, т/ч 100

Ленточные выщелачиватели – это высокопроизводительные аппараты, характеризуемые благоприятными условиями труда, сравнительно низкими трудовыми затратами. Это хорошо механизированные машины, легко поддающиеся автоматизации. Недостаткиих состоят в том, что они громоздки, металлоемки, сложны конструктивно, требуют предварительного рассева спека.

2.2.3.3. ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ВЫЩЕЛАЧИВАТЕЛЬ

Вертикальный выщелачивателъ представляет собой аппарат для непрерывного проточного выщелачивания спеков в плотном движущемся слое. На рис. 84 представлена схема аппарата производительностью по спеку до 20 т/ч.

Рис. 84. Вертикальный выщелачиватель: 1 – бункер для спека; 2 – регулирующий шибер; 3 – корпус; 4 – секторный затвор

Цилиндрический корпус выщелачивателя собран из нескольких секций разного диаметра, что обеспечивает увеличение скорости восходящего потока по мере роста концентрации алюминатного раствора. Для равномерного распределения растворителя по сечению аппарата горячая вода подается под конус. Шлам разгружается через секторный затвор.

Устойчивость гидравлического режима аппарата является основой стабильности его работы, которая обеспечивается изменением формы и размеров внутреннего пространства (изменением скорости движения раствора по высоте аппарата), а также поперечных перекачек раствора, выравнивающих концентрации по сечению.

2.2.3.4. ТРУБЧАТЫЙ ВЫЩЕЛАЧИВАТЕЛЬ

Трубчатый выщелачиватель (рис. 85) представляет собой стальной барабан диаметром 3 – 5 и длиной 30 – 50м, вращающийся с помощью привода через зубчатую шестерню. Барабан опирается бандажами на роликовые опоры и имеет наклон 3 – 5° в сторону загрузки спека.

Спек выщелачивается по принципу противотока. Он транспортируется вдоль барабана при помощи винтовой спирали. Спираль бывает двух- и трехзаходной в зависимости от отношения шага спирали к диаметру барабана. Между гребнями винтовой спирали (кроме первых двух – трех витков) приварены полки, препятствующие сползанию массы материала по корпусу барабана вниз. Для перетока растворителя, поступающего с верхнего конца аппарата через слой материала, витки спирали имеют по три отверстия, которые смещены относительно друг друга.

Рис. 85. Трубчатый выщелачиватель: 1 – течка для спека; 2 – загрузочная головка; 3 – корпус; 4 – барабан; 5 – зубчатая шестерня; 6 – полочный элеватор

Спек подается в аппарат через течку, укрепленную на неподвижной загрузочной головке. Разгрузка шлама из аппарата осуществляется кольцевым полочным элеватором, приваренным соосно к корпусу барабана. Для предотвращения перелива раствора в разгрузочной части выщелачивателя установлена диафрагма, высота которой на 100 – 150 мм превышает высоту спирали. Через разгрузочную головку поступают оборотный раствор (РО) для выщелачивания и горячая вода (ВГ) для промывки шлама.

Трубчатые выщелачиватели – непрерывно действующие высокопроизводительные высокомеханизированные аппараты. Они закрыты, поэтому в цехе могут быть созданы нормальные санитарно-гигиенические условия труда. Однако эти аппараты громоздки, металлоемки и применимы для выщелачивания достаточно пористых, но прочных спеков. Серьезным недостатком выщелачивателей является вынос тонких фракций материала со сливаемым раствором. Величина выноса зависит от прочности спека, содержания в нем тонких фракций и конструкции транспортирующей спирали, что необходимо учитывать при расчете. Содержание твердой взвеси в сливе находится обычно на уровне 15 – 25 г/л (при рыхлом спеке до 30 г/л).

В настоящее время на предприятиях цветной металлургии эксплуатируются трубчатые выщелачиватели диаметром 1,0 – 3,6 и длиной 8 – 60 м. Характеристика транспортирующей спирали: шаг 0,3 – 2,4, высота гребня 0,15 – 1,00 м, число заходов спирали 1 – 3. В качестве примера приведем технические данные стандартного выщелачивания диаметром 3,6, длиной 45 м и углом наклона 5°; мощность электродвигателя привода 125 кВт; частота вращения барабана переменная, регулируется заменой шестерни редуктора и может составлять 0,42; 0,625 и 1,0 мин^-1. При частоте вращения 0,625 мин^-1 продолжительность пребывания материала в аппарате составляет 30 мин, производительность 96 т/ч.

2.2.4. АППАРАТЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

К аппаратам высокого давления относят аппаратуру, работающую под давлением свыше 0,10 МПа. Высокое давление предопределяет малые диаметры сосудов, что способствует уменьшению толщины стенки и периметра уплотнения. С той же целью технологический объем увеличивают за счет длины. Аппараты высокого давления обычно состоят из двух самостоятельных конструктивных элементов – корпуса и насадки. Назначение корпуса – выдержать высокое давление. Насадка несет технологические функции: она включает теплообменные, газораспределительные и другие внутренние устройства, зависящие от назначения аппарата.

Корпуса аппаратов высокого давления в настоящее время унифицированы. Применяя различные насадки, можно использовать один корпус для разных значений. Как правило, корпус аппарата изготовляют из цилиндрической обечайки с приваренными сферическими днищами; трубопроводы и контрольно-измерительные приборы присоединяют через специальные отверстия в днищах. Ослаблять отверстиями обечайку не рекомендуется.

2.2.4.1. АВТОКЛАВЫ

Автоклавы применяют для технологической обработки пульп и растворов при температуре выше 110 ⁰С. По конструктивному оформлению различают вращающиеся, качающиеся, горизонтальные, вертикальные и колонные аппараты. В металлургии легких металлов в основном применяют вертикальные автоклавы. Для поддержания заданных технологических параметров процесса автоклавы оснащены внутренними, наружными или выносными теплообменниками, механическими, электромагнитными либо пневматическими перемешивающими устройствами, контрольно-измерительными приборами для измерения и регулирования давления, температуры, уровня растворов и т.д.

Автоклав с обогревом "острым" паром (рис. 86) состоит из стальной цилиндрической обечайки, двух сферических днищ (верхнего и нижнего) и опор для крепления. Нижнее днище заканчивается горловиной, в которую вмонтировано барботирующее устройство, состоящее из насадки с отверстиями диаметром 5 – 8мм для равномерного распределения греющего пара (подача пара обеспечивает также эффективное перемешивание пульпы). В верхнем днище автоклава введены патрубки для подсоединения трубопровода загрузки, разгрузочной трубы, а также патрубки для подсоединения контрольно-измерительных приборов и средств автоматики. В обечайке корпуса установлен ремонтный люк, К недостаткам следует отнести значительное разбавление пульпы конденсатом.

Для нагрева пульпы автоклавы могут иметь наружную паровую рубашку или змеевик, установленный внутри аппарата. Установка змеевика снижает вместимость автоклава, затрудняет его ремонт и обслуживание. В автоклавах с наружным обогревом эти недостатки отсутствуют, но из-за относительно малой поверхности нагрева и дополнительных термических напряжений, возникающих при подводе тепла через корпус аппарата, эти автоклавы в промышленных условиях применяют редко.

На рис. 87 показан вертикальный автоклав с внутренним теплообменником. В днищах автоклава установлены загрузочный патрубок, разгрузочный вентиль и ремонтные люки. Вал перемешивающего устройства имеет две точки опоры: опорно-упорный подшипник, укрепленный на кронштейне вне автоклава, и нижний подшипник, расположенный внутри автоклава. На валу укреплены пропеллерное, два лопастных (для интенсификации процесса перемешивания в верхних зонах автоклава) и листовое (для предотвращения залегания твердого материала в районе отверстия разгрузочного вентиля) перемешивающие устройства. Место ввода вала в автоклав уплотнено набивным сальником. Конструкция сальникового уплотнения и схема привода мешалки обеспечивают надежную работу перемешивающего устройства при частоте вращения 20 – 50 мин^-1.

Рис. 86 Автоклав с обогревом "острым" паром: 1 – цилиндрическая обечайка; 2 – сферическое днище; 3 – опора для крепления; 4 – барботер; 5 – горловина

Автоклавы применяют для осуществления периодических или непрерывных процессов. При периодическом процессе в каждом автоклаве осуществляется полный технологический цикл обработки пульпы: загрузка, нагрев до заданной температуры, выдержка в течение времени, достаточного для завершения химических реакций, и выгрузка.

Рис. 87. Автоклав с внутренним теплообменником: 1 – нижний подшипник; 2 – перемешивающее устройство пропеллерного типа; 3 – вал; 4 – перемешивающее устройство лопастного типа; 5 – цилиндрическая обечайка; 6 – теплообменник змеевикового типа; 7 – сферическое днище; 8 – горловина; 9 – корпус сальника; 10 – ремонтный люк; 11 – опора; 12 – перемешивающее устройство листового типа; 13 – разгрузочный вентиль

При непрерывном процессе значительно увеличивается производительность оборудования, снижается расход тепловой энергии и упрощается обслуживание, появляется возможность автоматизации. В установке непрерывного действия автоклавы соединяют последовательно. Пульпа прокачивается насосами высокого давления.

На рис. 88 показана стандартная схема батареи автоклавов. В подогревателях пульпа предварительно нагревается, в первых 2 – 3 автоклавах ее температура доводится до расчетной, в остальных нагретая пульпа выдерживается заданное время. Из последнего аппарата пульпа через регулирующий игольчатый клапан поступает в самоиспаритель.

Растворы и пульпа оказывают корродирующее и абразивное воздействие на материал автоклава. Конструкция автоклавов и условияихизготовления регламентируются правилами Госгортехнадзора. Современные автоклавы работают при давлениях до 4 МПа (проектируются на давление до 8 – 10 МПа). Корпус автоклава для работы со щелочными растворами и пульпами изготавливают из углеродистой конструкционной стали толщиной до 60мм.

Рис. 88. Автоклавная установка (отечественный вариант): 1 – мешалка сырой пульпы; 2 – поршневой насос; 3 – подогреватель пульпы; 4 – греющие автоклавы; 5 – реакционные автоклавы; 6 – самоиспаритель первой ступени; 7 – самоиспаритель второй ступени; 8 – полочный подогреватель; 9 – самоиспаритель конденсата; 10 – бак горячей воды; 11 – агитатор пульпы

Техническая характеристика некоторых стандартных автоклавов приведена ниже.

Вместимость, м³..........……. 25 50 50

Диаметр, м................…….. 1,6 2,4 2,5

Высота, м................…… …. 13,5 11,5 9,5

Рабочее давление, МПа ….. 4 2 4

Рабочая температура, °С...250 200 250

Масса, т..................………. 22,6 31,1 35,4

На рис. 89 приведены рекомендуемые схемы крепления валов перемешивающих устройств. При увеличении частоты вращения (или длины) вала необходимо повысить его жесткость, что нецелесообразно, или жесткость крепления. При выборе конкретной схемы необходимо помнить, что с повышением надежности крепления вала за счет концевых подшипников (подпятников) усложняется техническое обслуживание деталей, работающих в агрессивной среде.

Рис. 89. Крепления валов перемешивающих устройств: а – без нижней опоры; б – без нижней опоры с промежуточным подшипником; в – с нижней опорой; г – с нижней опорой и составным валом

Рис. 90. Сальниковые уплотнения: а, б – простые; в – с охлаждением и противодавлением; г – с противодавлением

Простейшее сальниковое уплотнение (рис. 90, а) вала аппарата 6 состоит из корпуса 3, нажимной крышки 2, втулки 5, натяжных шпилек 7 и сальниковой набивки 4. Чистота обработки вала 1 под сальниковое уплотнение должна быть не ниже 6 класса. Поверхности втулки и нажимной крышки, обращенные к набивке, имеют коническую форму для того, чтобы при нажатии на крышку набивка прижималась к валу.

Если стремятся по возможности полностью исключить пропуск среды через сальниковое уплотнение, то применяют сальники с противодавлением. Для этого набивку разделяют кольцами 8 и в пространство около колец вводят инертный газ или воду под давлением, несколько большим, чем в аппарате, что препятствует выходу парогазовой смеси из автоклава.

В качестве набивки широко применяют асбестовые или хлопчатобумажные шнуры круглого или квадратного сечения, пропитанные маслами, воском, синтетическими материалами или графитом. Большой прочностью и плотностью отличаются прорезиненные сальниковые шнуры. Их недостаток состоит в том, что они требуют постоянной смазки. При больших частотах вращения, высоких давлениях и температурах используют сальники с твердой набивкой, выполненной в виде разрезных колец из цветного металла, твердых пластмасс или прессованных графитов. Сальниковые уплотнения со шлифованными металлическими кольцами и шлифованным валом можно применять при весьма значительных давлениях в аппарате и большой частоте вращения вала. Набивки из фторопласта характеризуются высокими антифрикционными свойствами и химической стойкостью. Фторопласт применяют в виде стружки или тонких колец. Широко используют фторопластовые уплотнительные материалы (ФУМ), которые выпускаются в виде мягкого шнура или полос. Несмотря на широкое распространение, сальниковые уплотнения имеют ряд недостатков: требуют постоянного надзора (крышку сальника надо периодически подтягивать, а набивку менять). Даже в сальниках сложной конструкции устранить пропуски бывает трудно. Поэтому в настоящее время широко распространены более совершенные торцевые уплотнения.

2.2.4.2. СЕПАРАТОРЫ

Сепараторы служат для снижения давления нагретого раствора или пульпы, выходящих из автоклава. При резком снижении давления в сепараторе нагретая жидкая фаза пульпы закипает, выделяя пар, и за счет затраты скрытой теплоты испарения охлаждается до температуры, соответствующей давлению в сепараторе. По конструкции, технологии изготовления и условиям эксплуатации сепараторы аналогичны автоклавам. Различают сепараторы повышенного давления (выше 0,17 МПа) и низкого давления (ниже 0,17 МПа).

Конструктивно сепаратор (рис. 91) представляет собой сварной корпус из цилиндрической обечайки и двух сферических днищ. Пульпа поступает в аппарат по загрузочной трубе, верхняя часть которой делается двойной для увеличения срока службы. Количество поступающей в сепаратор пульпы регулируется вентилем. Для защиты нижнего днища от удара струи пульпы служит броневое устройство из стальных или чугунных сегментов. Сепарированный пар проходит через металлическую сетку, каплеуловитель и используется на технологические нужды. Для уменьшения тепловых потерь корпус сепаратора покрывают теплоизоляцией.

Рис. 91. Сепараторы высокого (а) и низкого (б) давления: 1 – горловина; 2 – сферическое днище; 3 – опорные лапы; 4 – сетка; 5 – цилиндрическая обечайка; 6 – загрузочная труба; 7 – брызгоуловитель; 8 – ремонтный люк; 9 – броневое устройство

Вместимость сепаратора высокого давления (рис. 91, а) 25 м³, диаметр корпуса 1,6м, масса 23,7 т; рассчитан на давление 1 МПа и рабочую температуру 250 °С.

Сепаратор низкого давления (рис. 91, б) вместимостью 40м³ и диаметром 3 м имеет массу 8 т; рассчитан на рабочее давление 0,1 МПа и температуру 160 ⁰С.

2.3. ТЕПЛООБМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Процесс переработки глиноземсодержаших руд связан с большим потреблением пара средних и низких параметров. Поэтому для экономии пара решающее значение имеет регенерация тепла.

В схемах, применяемых для регенерации тепла, используют теплообменники, соединенные последовательно и параллельно.

По способу передачи тепла теплообменные аппараты делят на поверхностные и смесительные. В поверхностных аппаратах рабочие среды обмениваются теплом через стенки из теплопроводного материала, а в смесительных аппаратах тепло передается при смешении рабочих сред.

Смесительные теплообменники по конструкции проще поверхностных: тепло в них используется полнее. Но они пригодны лишь в тех случаях, когда по технологическим условиям производства допустимо смешение рабочих сред.

Поверхностные теплообменные аппараты, в свою очередь, делят на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных аппаратах теплообмен между различными теплоносителями происходит через разделительные стенки. При этом тепловой поток в каждой точке стенки сохраняет одно и то же направление. В регенеративных теплообменниках теплоносители поочередно соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева. При этом направление теплового потока в каждой точке стенки периодически меняется.

2.3.1. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ

Наибольшее распространение в промышленности получили рекуперативные поверхностные теплообменники непрерывного действия. Конструктивноих можно разделить на три группы – кожухотрубные, змеевиковые и нетрубные.

Кожухотрубный теплообменник (рис. 92) состоит из следующих основных элементов: корпуса, крышек, подводящих и отводящих патрубков, пучков труб, трубных решеток. Концы труб крепят в трубных решетках развальцовкой, сваркой и пайкой. В зависимости от величины температурных удлинений трубок и корпуса применяют теплообменники жесткой, полужесткой и нежесткой конструкции.

Рис. 92. Кожухотрубные теплообменники: 1 – корпус; 2 – подводящий и отводящий патрубки; 3 – трубная решетка; 4 – патрубок для выпуска воздуха и неконденсирующихся газов; 5 – крышка; 6 – пучок труб; 7 – перегородка; 8 – сальниковое уплотнение; 9 – компенсатор

Аппараты жесткой конструкции (рис. 92, а) используют при сравнительно небольших разностях температур (до 30 – 40 °С) корпуса и пучка труб; эти теплообменники отличаются простотой конструкции.

В кожухотрубных теплообменниках нежесткой конструкции предусматривается возможность некоторого независимого перемещения теплообменных труб и корпуса для устранения дополнительных напряжений от температурных удлинений. Нежесткость конструкции обеспечивается подвижной (плавающей) головкой (рис. 92, б), пучком U-образных труб (рис. 92, в), сальниковым уплотнением на патрубке или корпусе (рис. 92, г).

В аппаратах полужесткой конструкции (рис. 92, д) температурные деформации компенсируются осевым сжатием или расширением специальных компенсаторов, установленных на корпусе. Полужесткие конструкции надежно работают, если температурная деформация и давление в межтрубном пространстве не превышают соответственно 10 – 15 мм и 1,6 МПа.

Кожухотрубные теплообменники рекомендуется применять при давлении до 6,4 МПа (чаще до 2,5 МПа) и температуре до 400 – 500 ⁰С. Поверхность кожухотрубных теплообменников достигает 4000 м², диаметр обычно не превышает 2м, длина труб в крупных конструкциях достигает 9 м.

Для увеличения скорости движения теплоагента в трубном пространстве теплообменники изготовляют многоходовыми. Для этого в крышках устанавливают перегородки (см. рис. 92, в), чтобы теплоагент последовательно проходил через отдельные пучки труб. Применяют двух-, трех-, четырех- и шестиходовые теплообменники. Иногда теплообменники делают двухходовыми и по межтрубному пространству, однако это требует установки продольных перегородок и хорошегоихуплотнения, что представляет известные трудности.

Основной элемент кожухотрубных теплообменников – трубы. Масса трубного пучка обычно составляет 60 – 80 % массы аппарата. Чем меньше диаметр труб, тем теплообменник компактнее и меньше расход металла, но при этом существенно повышается трудоемкость изготовления аппарата и затрудняется его очистка.

В настоящее время для стальных и титановых теплообменников широко применяют трубы размером 25 х 2 и 20 х 2мм. Трубки большего диаметра используют только при выделении отложений из теплоагентов. До недавнего времени кожухотрубные теплообменники изготовляли из бесшовных труб; сейчас успешно начали применять более дешевые электросварные трубы.

Если коэффициенты теплоотдачи по обе стороны стенки трубы существенно различаются, то применяют оребренные трубы, что позволяет увеличить поверхность той стороны, где коэффициент теплоотдачи меньше. Оребрение труб может быть выполнено накаткой ребер из пластичных материалов илиих наваркой на поверхность трубы. Теплопередача через сварной шов вполне удовлетворительна.

Крепление труб в трубной решетке должно быть прочным, плотным и вместе с тем обеспечивать легкую замену поврежденной трубы. Одним из способов крепления труб из пластичных материалов является развальцовка, при которой деформированный конец трубы плотно прижимается к стенкам гнезда в трубной решетке. Материал решетки должен быть тверже материала трубы, чтобы обеспечить целостность гнезда при многократной замене трубы. При давлении в теплообменнике свыше 1,6 МПа на поверхности гнезд протачивают канавки, а концы труб разбортовывают.

В последнее время развальцовку труб с успехом заменяют сваркой. Сварное соединение позволяет уменьшить толщину трубной решетки и шаг труб, оно более надежно, так как обеспечивает лучшую герметизацию. В случаях, когда смешение продуктов в теплообменнике недопустимо, обварка труб обязательна.

Трубы в трубной решетке располагают по вершинам квадратов или треугольников. В первом случае трубной пучок доступнее для очистки снаружи; вторая схема компактнее и поэтому ее применяют чаще.

Змеевиковые теплообменники по сравнению с кожухотрубными более громоздки и металлоемки; их используют, когда нежелательно или невозможно применение кожухотрубных. По конструктивному оформлению различают теплообменники погружные, оросительные и типа "труба в трубе".