курсовая процессы и аппараты. 3 Основные конструкции теплообменных аппаратов. 3 Основные конструкции теплообменных аппаратов
 Скачать 19.24 Kb.
|
|
3 Основные конструкции теплообменных аппаратов. Для осуществления теплообменных процессов существуют теплообменные аппараты разнообразной конструкции. 3.1 Теплообменный аппарат типа «труба в трубе» относится к числу распространённых теплообменных аппаратов (рис.1). Такой аппарат представляет собой несколько прямолинейных отрезков труб 1, каждый из которых заключён в трубу 2 большего диаметра. Внутренние трубы 1 соединены между собой последовательно « калачами» 3, наружные – патрубками с фланцами. Отдельные элементы теплообменника собираются в вертикальные секции. Благодаря малым сечениям внутренней трубы и кольцевого зазора даже при небольших расходах теплоносителей достигаются высокие скорости потока жидкости – 1 – 2,5 м/с.это обеспечивает высокие коэффициенты теплоотдачи. Однако теплообменники типа «труба в трубе» громоздки и более металлоёмки, чем кожухотрубчатые теплообменники. Теплообменники изготавливаются по ГОСТ 9930 – 61. Рис.1 Теплообменник типа « труба в трубе». 3.2 Кожухотрубчатые теплообменники так же относятся к числу наиболее распространённых аппаратов. Кожухотрубные теплообменники располагаются вертикально или горизонтально. На рисунке 2 изображён кожухотрубчатый теплообменник жёсткой конструкции, который состоит из корпуса, или кожуха, 1 и приваренных к нему трубных решеток 2 с пучком труб 3. Выступающие из корпуса части решеток являются одновременно фланцами, к которым на прокладках и болтах 6 крепятся сферические или плоские днища 4. Теплообменники крепятся на лапах 7. В кожухотрубчатом теплообменнике одна из обменивающихся теплом сред – I движется внутри труб – в трубном пространстве, а другая – II – в межтрубном, омывая пучок труб снаружи. При этом нагреваемую среду направляют снизу – вверх,а среду, отдающую тепло, - в противоположном направлении. Рис. 2 Кожухотрубчатый теплообменник. Телообменник , изображённый на рис.2, является одноходовым. Вследствие большого суммарного проходного сечения труб и межтрубного пространства скорости протекания теплоносителей невелики и коэффициенты теплоотдачи в этом в этом теплообменнике сравнительно низки. Для увеличения скорости протекания в трубном и межтрубном пространствах устанавливают перегородки, уменьшая сечение потока жидкости. 3.3 Многоходовой теплообменник, изображённый на рис.3, имеет два хода по трубному пространству и семь ходов по межтрубному. При больших разностях температур за счёт неодинаковых температурных удлинений в сварочных швах присоединении кожухов к фланцам, в местах заделки труб в решётках возникают значительные напряжения, которые могут превысить предел прочности материала. Для предотвращения разрушения аппарата применяются конструкции, в которых пучок труб и кожух перемещаются, компенсируя температурные удлинения. Рис.3 Многоходовой кожухотрубчатый теплообменник: 1-кожух, 2- перегородки в межтрубном пространстве, 3-перегородка в трубном пространстве. 3.4 Теплообменник с линзовым компенсатором относится к числу распространённых аппаратов в производстве химической технологии (рис.4,а). Применяется он при небольших перемещениях. При большей длине труб и больших перемещениях применяются теплообменники с плавающей головкой (рис.4,б). Верхняя часть корпуса теплообменника этой конструкции присоединена на фланце к верхней трубной решётке. Нижняя трубная решётка, которая с нижней частью корпуса 1 непосредственно не связана, имеет самостоятельное днище 3, укреплённое на болтах и прокладках. Таким образом, пучок труб может свободно перемещаться относительно наружного корпуса, не вызывая в деталях температурных напряжений. На рис. 4,в изображена конструкция теплообменника с компенсирующим устройством в виде U-образных труб. Корпус 1 не связан жёстко с трубами 2, и каждый элемент может удлиняться, не вызывая термических напряжений в местах присоединения. а) б) в) Рис. 4 Теплообменник с компенсирующими устройствами. 3.5 Теплообменник с двойными трубами ( рис. 5) состоят из кожуха 1, к фланцам котороо прикреплена трубная решётка 2 с укреплёнными на ней трубами 3, противоположные концы которых заварены. Внутрь каждой трубы введена труба меньшего диаметра, концы которой укреплены на второй трубной решётке 4. Теплоноситель I подаётся в пучок труб меньшего диаметра, поступает в кольцевые зазоры между трубами и удаляется через штуцер между трубными решётками. Теплоноситель II поступает в корпус и омывает трубы большего диаметра снаружи. В теплообменниках этого типа могут удлиняться независимо от корпуса теплообменника. Рис. 5 Теплообменник с двойными трубами. 3.6 Для обогрева и охлаждения реакционных и других аппаратов применяют различные устройства, в которых поверхность теплообмена образуется стенками самого аппарата. К числу таких широко распространённых устройств относятся рубашки (рис. 6). Корпус аппарата 1 заключён в рубашку 2, прикрепляемую к аппарату на фланцах или сваркой. В полость между аппаратом и рубашкой подаётся теплоноситель. Если аппарат охлаждается, теплоноситель вводится в нижнюю часть и удаляется из верхней части аппарата. При нагревании паром ввод осуществляется в верхние штуцеры, а конденсат удаляется из нижней части. Поверхность теплообмена в этом случае ограничивается размерами аппарата, а применяемые давления не превышают 6 – 10 кгс/см2, так как при более высоких давлениях чрезмерно возрастает толщина стенок рубашки. Рис. 6 Аппарат с рубашкой. |