Технологічна схема кожухотрубного теплообмінного апарата та її опис

Кожухотрубні теплообмінники через простоту конструкції та надійність є на сьогоднішній день найпоширенішими апаратами серед рекуперативних теплообмінників, що використовуються у промисловості. У промисловості теплообмінні апарати застосовують для нагрівання „гарячим” теплоносієм „холодного” та охолодження або нагрівання різних речовин до заданих параметрів. Гарячим теплоносієм прийнято називати робоче тіло, яке віддає теплоту, а холодним теплоносієм – речовину, що сприймає цю теплоту. В якості гарячого теплоносія (у відповідності до умови завдання) було обрано насичену пару низького тиску, а в якості холодного – водний розчин солі, кислоти або технічну воду.

На рис. 2.1 зображено кожухотрубний теплообмінний апарат, який складається з пучка труб, закріплених в трубних решітках та обмежених кожухом, кришками тощо. Трубний та міжтрубний простори, в яких рухаються гарячий та холодний теплоносії, відокремлені один від одного поверхнею теплообміну, причому кожен із цих просторів

Рисунок 2.1. Горизонтальний багатоходовий кожухотрубний теплообмінний апарат жорсткої конструкції: 1 – кожух; 2 – трубчатка; 3 – трубна решітка; 4 – трубки; 5, 6, 7 – патрубки для вводу та виводу, відповідно, насиченої пари, конденсату та речовини; 8 – кришка еліптична; 9, 10 – фланець, відповідно, для патрубків та частин апарата; 11, 12 – перегородки, відповідно, трубного та міжтрубного простору; 13 – прокладка; 14 – горизонтальна опора.6 може бути розділено перегородками на декілька ходів. Отже, теплообмінний апарат складається з кожуху 1, в якому розміщена трубчатка 2, яка в свою чергу складається з двох трубних решіток 3 та пучка труб 4, які з’єднуються з трубними решітками за допомогою розвальцювання чи зварювання. Для підведення та відведення теплоносіїв (насичена пара, конденсат, водний розчин) апаратоснащено патрубками чи штуцерами 5, 6, 7. З торців апарат обмежено кришками 8. З метою підтримання потрібної швидкості теплоносіїв (для забезпечення високих коефіцієнтів тепловіддачі) та для зменшення вібрації трубного пучка в теплообмінному апараті встановлено перегородки 11 і 12, які розділяють трубний та міжтрубний простори на секції, при цьому забезпечується певна послідовність проходження теплоносіїв, як у трубному, так і у міжтрубному просторах. Для приєднання частин трубопроводів, арматури до патрубків вводувиводу теплоносіїв та для з’єднання окремих вузлів апарата використовують фланці 9, 10. Крім того, для надійної та безпечної роботи при з’єднанні вузлів апарата застосовують ущільнювальні прокладки 13. Теплообмінний апарат на місці експлуатації встановлюють на опори 14.

Ще одним важливим елементом конструкції апарата є температурні компенсатори (не зображено на рисунку), які призначені для зменшення додаткових напружень, які виникають в місцях з’єднання частин апарата, що мають різні температури (особливо важливим є з’єднання труб з трубною решіткою). Тому, теплообмінні апарати в яких, різниця температур кожуха та труб буде більшою 50-60 °С [1, 2], потребують наявності температурних компенсаторів, а апарати, в яких, температурний перепад менше вищезгаданого, мають жорстку конструкцію з нерухомою трубною решіткою. В подальшому будемо розглядати лише теплообмінники з нерухомою трубною решіткою. Вони, як правило, використовуються в тих випадках, коли нема необхідності в механічному очищенні міжтрубного простору. Тому, у трубний простір завжди подають рідину, яка при нагріванні може виділяти нерозчинний осад на стінках труб, а в міжтрубний простір подають чисту рідину або пару.