Пластинчатый теплообменник

Кожухотрубный (кожухотрубчатый) теплообменник. Устройство и принцип работы

Кожухотрубные теплообменники относятся к наиболее распространенным аппаратам. Их применяют для теплообмена и термохимических процессов между различными жидкостями, парами и газами – как без изменения, так и с изменением их агрегатного состояния.

Кожухотрубные теплообменники состоят из пучков труб, укрепленных в трубных досках, кожухов, крышек, камер, патрубков и опор. Трубное и межтрубное пространства в этих аппаратах разобщены, причем каждое из них может быть разделено перегородками на несколько ходов.

ВИТЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ

Широкое распространение витых теплообменников в криогенной технике, обусловленное их относительной компактностью и эффективностью (коэффициенты теплоотдачи в витых теплообменниках в среднем в 1,5-2 раза выше, чем в кожухотрубных)

Принципиальных отличий от общеизвестных конструкций эти теплообменники не имеют. Как и все подобные теплообменники, они изготовляются путем намотки труб на сердечник. Между слоями труб и между отдельными трубами с помощью прокладок оставляются небольшие зазоры. Трубы и прокладки между слоями выполняются из алюминия, трубные доски и корпуса – из алюминия или нержавеющей стали.

5. Спиральные теплообменники используют для нагревания или охлаждения жидкостей и газов. В них можно организовать как противоточное, так и прямоточное движение теплоносителей по плавному криволинейному каналу прямоугольного сечения. С точки зрения уменьшения потерь тепла в окружающую среду целесообразно во внешние кольца спирали подавать нагреваемую среду с начальной температурой t ʹ₂ и отводить греющую среду с конечной температурой t ʹ₁. Поверхность теплообмена такого спирального теплообменника образуется двумя согнутыми в виде спиралей металлическими листами толщиной. Достоинством спиральных теплообменников является их компактность и возможность работы при сравнительно больших скоростях рабочих сред. Благодаря отсутствию изменений живых сечений, а следовательно, и резких изменений скоростей теплоносителей гидравлическое сопротивление этих аппаратов меньше, чем кожухотрубчатых. Спиральные теплообменники подвержены меньшему загрязнению, чем теплообменники других типов.В то же время необходимо отметить, что спиральные теплообменники весьма сложны в изготовлении и в ремонте, в них затруднительна герметизация каналов. ЗАПРЕЩЕНО ПРИМЕНЯТЬ ПРИ ДАВЛЕНИИ БОЛЬШЕ 10КГ

6. Погружной теплообменник В качестве чувствительного элемента в этом приборе выступает цилиндрической формы змеевик. Он размещён в сосуде, который заполнен жидкостью. Подобная конструкция существенно снижает время необходимое на отдачу тепла прибором. Такого вида устройство считается одним из лучших по эффективным показателям работы прибором. Применяется исключительно в местах, где дозволено механическое включение и стадия закипания

7. Секционные теплообменники состоят из последовательно соединенных секций, каждая из которых представляет собой небольшой кожухотрубчатый теплообменник с одной или несколькими трубами, размещенными в цилиндрическом корпусе небольшого диаметра. Секции располагают на опорах каркаса горизонтально или с небольшим углом наклона одна под другой и соединяют калачами или коленами в группу. Если одна группа аппаратов не обеспечивает заданную производительность, то можно включить несколько параллельно действующих групп. В секционных теплообменниках, сравнительно простых по конструкции, даже без внутренних перегородок создаются благоприятные условия теплообмена, организуется противоточное и равномерное по проходному сечению движение теплоносителей, а также достаточно высокие и примерно равные для физически однородных сред скорости потоков. Интенсификация теплообмена в них может осуществляться не только за счет увеличения скорости потока до максимально допустимого значения, но и путем применения труб с продольными и низкими радиальными ребрами. Несмотря на целый ряд преимуществ, у секционных теплообменников есть и недостатки, прежде всего громоздкость и высокая стоимость поверхности теплообмена из-за большого числа корпусов, камер, трубных решеток, фланцев, калачей и других деталей, затем большая длина пути теплоносителя, с многими переходами и поворотами, создающими большие гидравлические сопротивления, а следовательно, и повышенный расход электроэнергии на транспорт теплоносителей

Пластинчатый теплообменник

Достоинства этого прибора можно перечислять долгое время. Это и лёгкость сборки, и простота чистки, и минимальное сопротивление гидравлики. Состав этого вида приборов подразумевает соединение крепёжных болтов, концевых камер, рамы и рабочей пластины. Последние элементы разделены специальными резиновыми прокладками. Их изготавливают из специальной стали. Технология монтажа пластин подразумевает установку резиновой прокладки без использования клеевых смесей, тем не менее позволяющая плотно прилегать отдельным частям друг к другу. Схема подачи рабочей среды может иметь три варианта: прямоточную, смешанную и противоточную.В разборных пластинчатых теплообменниках температура теплоносителя ограничивается 1500 С (с учетом свойств резиновой прокладки), давление не должно превышать 10 кгс/см2

9. Графитовые теплообменники Эти теплообменники составляют отдельную группу. Высокая коррозионная стойкость и значительная теплопроводность делают графит незаменимым в некоторых производствах. Промышленностью выпускаются блочные, кожухотрубные, оросительные теплообменники и погружные теплообменные элементы.Для устранения пористости графит предварительно пропитывают фенолоформальдегидными смолами. Пропитанный графит является химически стойким материалом в весьма агрессивных средах (например, в горячей соляной, разбавленной серной, фосфорной кислотах и др.) и отличается высокими коэффициентами теплопроводности, равными 92- 116 вт/(м град),или 70- 90 ккал/(м ч град).Кроме прямоугольных блоков применяют также цилиндрические блоки, в которых горизонтальные каналы располагаются радиально.Рабочее давление в блочных теплообменниках не превышает 2,9 105 Н/м2 (3 ат).

 

10. Аппарат воздушного охлаждения. В последнее время в промышленности получают все более широкое применение теплообменники воздушного охлаждения. Это объясняется ограниченностью водных ресурсов и необходимостью уменьшения количества сточных вод, загрязняющих водоемы и требующих для очистки сложных гидротехнических сооружений. Как показывают расчеты, использование воздушных холодильников конденсаторов взамен других известных аппаратов экономически оправдано.Основными элементами теплообменников воздушного охлаждения являются пучок оребренных труб и мощный осевой вентилятор, создающий интенсивный поток воздуха через трубный пучок. Кроме горизонтального расположения трубного пучка применяют вертикальные теплообменные секции, а также наклонные (в холодильниках шатрового и зигзагообразного типа).

1 - вход продукта; 2 - выход продукта; 3 - вход воды для увлажнения воздуха.