Теплообменник пар вода кожухотрубный

Устройство и принцип кожухотрубных пароводяных подогревателей

Содержание

Кожухотрубные пароводяные подогреватели (далее по тексту ПП) используются в системах теплоснабжения и ГВС жилых домов, зданий промышленного и социально-общественного назначения в качестве теплообменного оборудования (пароводяных бойлеров).

Предназначение и область применения ПП

ПП предназначены для передачи тепловой энергии от парового теплоносителя греющего контура к водяному теплоносителю, циркулирующему в контуре отопительной системы или используемому для горячего водоснабжения. В греющий контур пар поступает от паровых котлов низкого давления или ответвлений паропроводов центральных тепловых коммуникаций. Температурные режимы эксплуатации ПП для нагрева воды паром определены в следующих диапазонах:

Допускается применение ПП в системах с рабочим давлением пара до 1,0 МПа (10,0 кгс/кв. см) при температуре пара до 300 град. Ц и водяным теплоносителем давлением до 1,6 МПа при температуре до 200 град. Ц.

Дополнительная информация. ПП способны работать как самостоятельные теплогенераторы в составе систем ГВС, так и быть составными элементами водонагревательных установок.

Устройство кожухотрубных ПП

Серийно выпускаемые промышленностью кожухотрубные ПП соответствуют требованиям ГОСТ 28679-90 «Подогреватели пароводяные систем теплоснабжения. Общие технические условия». Конструктивно они относятся к кожухотрубным теплообменным агрегатам горизонтального типа, состоящим из следующих основных функциональных элементов:

• цилиндрического корпуса, в обиходе называемого кожухом;
• трубной системы;
• задней и передней водяных камер.

Конструкция кожуха ПП

Кожух ПП выполняет следующие функции:

• прием и распределение пара, поступающего внутрь ПП для подогрева водяного теплоносителя;
• обеспечение герметичности и удержания пара внутри конструкции;
• вывод конденсата из межтрубного пространства.

Корпус ПП собирается из цилиндрической обечайки и двух крышек (днищ) посредством фланцевых соединений. Разъемные соединения обечайки с крышками предусмотрены для упрощения и удобства доступа к межтрубному пространству и элементам теплообменной трубной системы при профилактическом ремонте, плановой ревизии и ремонте ПП.

В зависимости от формы крышек (днищ) подогреватели подразделяют на два типа (см. рис. ниже):

• ПП1 – подогреватели с эллиптическими крышками;
• ПП2 – подогреватели с плоскими крышками.

Верхний патрубок на корпусе ПП используется для входа горячего пара, нижний патрубок – для выхода конденсата. На корпусе ПП также размещены:

• патрубки для входа/выхода нагреваемой воды;
• патрубок под манометр для измерения давления пара в межтрубном пространстве;
• патрубок с воздушным клапаном для удаления воздуха и скапливающихся не сконденсировавшихся газов.

На боковой поверхности обечайки предусмотрено место под установку водоуказательного стекла для визуального контроля уровня конденсата. Внизу корпуса привариваются опоры для установки ПП на объекте.

Обратите внимание! Предприятия-изготовители выпускают ПП двух типов исполнения патрубков подачи/отвода нагреваемого водяного теплоносителя:

Оба патрубка размещены в нижней части ПП

Патрубки размещены по одному в верхней и нижней части ПП

Конструкция трубной системы

Трубная система является главным компонентом ПП, без которого пароводяной теплообменник не сможет функционировать. Основными задачами, которые «возложены» на трубную систему, являются:

• обеспечение циркуляции подогреваемого водяного теплоносителя;
• поддержание стабильных показателей теплообмена в соответствии с температурным режимом эксплуатации;
• равномерное распределение горячего пара в межтрубном пространстве внутри корпуса подогревателя.

Трубную систему ПП собирают из следующих конструктивных элементов:

• теплообменных гладких или профилированных трубок диам. 16х1,0 мм, изготовленных из нержавеющей стали или латуни. В зависимости от типа ПП их количество составляет от 68 до 792 шт.;
• двух трубных досок, называемых также посадочными досками, в которых завальцованы концы теплообменных трубок. Передняя доска выполнена в фиксируемом исполнении, задняя доска – в плавающем исполнении без фиксации к корпусу ПП. Плавающая нежесткая конструкция используется для обеспечения свободной деформации трубок, компенсируя их температурные удлинения при нагреве;
• поперечных перегородок, служащих в качестве промежуточных опор для теплообменных трубок и используемых для регулировки направления потоков пара внутри межтрубного пространства.

С целью снижения негативного воздействия паровых струй на трубную систему внутри корпуса в зоне патрубка входа пара монтируется специальный отбойный щит.

Это важно! Конструкция пароводяных подогревателей с жесткой фиксацией одной посадочной доски и возможностью свободного перемещения другой доски совместно с внутренней крышкой всей трубной системы (так называемые теплообменники с плавающей головкой или камерой) намного проще и надежнее в эксплуатации по сравнению с теплообменниками, у которых обе трубные доски жестко зафиксированы внутри корпуса. Для компенсации тепловых расширений трубок в таких агрегатах используют различного типа компенсационные устройства (мембранные, гнутые трубки, сильфонные, линзовые, сальниковые), которые сложны для изготовления и недостаточно надежны в работе.

Конструкция водяных камер ПП

В составе ПП находятся передняя и задняя (плавающая) водяные камеры, функции которых заключаются в регулировке поступления, распределения и оттока нагреваемой воды.

Передняя водяная камера состоит из следующих конструктивных элементов:

• обечайки цилиндрической формы;
• днища;
• фланца для соединения с кожухом и трубной системой;
• патрубков для подвода и отвода нагреваемой воды;
• перегородок, разделяющих камеру на отсеки для многоходового движения воды.

Задняя водяная камера построена аналогичным образом, только у нее отсутствуют водяные патрубки и фланец для соединения с кожухом. По способу установки в ПП задняя камера является подвижной (плавающей), чтобы компенсировать тепловые деформации трубной системы при нагреве и охлаждении ее элементов.

Принцип работы ПП

Нагрев воды происходит в процессе теплообмена между греющим паром, поступающим в межтрубное пространство кожуха, и водяным теплоносителем, движущимся внутри теплообменных трубок трубной системы. Остывший пар конденсируется и выводится из кожуха через специальный патрубок. Для более эффективного теплообмена используется многоходовость водяного потока, за счет которой возрастает скорость движения воды внутри трубок. Промышленностью выпускаются двух- и четырехходовые ПП, в которых перегородками внутри передней водяной камеры создаются два или четыре хода водяного потока.

Обозначения пароводяных подогревателей по ГОСТ 28679-90

В соответствии с ГОСТ 28679-90 пароводяные подогреватели следует обозначать по следующей схеме (п.1.4):

ХХХ-ХХХ-Х-Х-ХХХ или ХХХ-ХХХ-Х-Х-ХХ

В схеме вместо знака Х подставляются основные классификационные признаки пароводяных подогревателей в соответствии с табл. 2 (п.2.1.2):

• 1 – тип подогревателя (плоское или эллиптическое днище);
• 2 –величина площади поверхности теплообмена, выраженная в кв.м;
• 3 – давление греющего пара, МПа;
• 4 – число ходов нагреваемой воды ( 2 или 4);
• 5 – вид климатического исполнения, который может обозначаться двумя или тремя символами.

Например, для пароводяного подогревателя с эллиптическим днищем (ПП1), имеющего площадь теплообмена 24,4 кв. м, работающего под давлением пара 0,7 МПа, двухходового по нагреваемой воде, выполненного в климатическом исполнении У4 обозначение будет следующим:

ПП1 – 24,4 – 0,7 – 2 – У4

Заключение

Пароводяные подогреватели получили широкое распространение благодаря возможности использовать пар, вырабатываемый для определенных технологических процессов, либо пар от котлов низкого давления районных или автономных котельных. Уже за несколько циклов циркуляции сетевая вода нагревается до нужной температуры и готова к использованию в системах отопления и ГВС.

© 2004-2021 ГК «СТИГМАШ» — изготовление, монтаж и
комплексная поставка промышленного оборудования

Источник

Пароводяные подогреватели

Завод Триумф – ведущий производитель высокоэффективных тепловых устройств. Мы предлагаем нашим клиентам различные виды теплового оборудования по оптимальным ценам, в частности, у нас можно купить подогреватель пароводяной.

Пароводяные подогреватели – это устройства, применяемые для нагрева воды, циркулирующей в системах горячего водоснабжения и теплосетей, а также для отопления жилых и промышленных помещений насыщенным паром с помощью паровых котлов. Паровой теплообменник ПП предусмотрен для тепловых систем, функционирующих в температурных диапазонах +70°С — +95°С, +70°С — +130°С или +70°С — +150°С.

Принцип работы пароводяных теплообменников

Пароводяной подогреватель выполняется из гладкой латунной или нержавеющей трубы. Он состоит из корпуса с крышкой, передней и задней водяных камер и трубной системы. Сборка устройства производится с помощью разъемного фланцевого соединения. Принцип работы паровых теплообменников состоит в том, что нагреваемая вода движется по трубкам, в то время как нагревающий пар поступает через патрубок верхней части корпуса в межтрубное пространство, оснащенное сегментными перегородками, направляющими движение потока пара. Конденсат стекает в отсек в нижней части корпуса и отводится из устройства.

Пароводяные теплообменники ПП1 и ПП2

Завод Триумф предлагает два варианта этих устройств: подогреватель ПП2 и ПП1. Рассмотрим их подробнее.

Подогреватель ПП1 производится с плавающей головкой и эллиптическим днищем, а его трубная система изготавливается из нержавеющей стали или латуни. Устройства этого класса работают по графику температуры +70°С — +150°С в зависимости от типа подогревателя.

ПП2 – подогреватель, который применяется для отопления помещений и для подвода горячего водоснабжения. Как и ПП1, он может быть изготовлен из латуни и из нержавеющей стали. Модель ПП2 имеет плоское днище. Температурный график составляет +70°С — +150°С в зависимости от типа подогревателя.

В ассортименте завода Триумф представлен широкий модельный ряд этих устройств: подогреватель ПП 2-16-2-2, 2-17-7-4, 1-76-7-4 и др. Мы также можем изготовить паровые теплообменники нестандартных параметров в соответствии с пожеланиями клиента.

Источник

Пароводяные теплообменники: принцип работы, область использования, преимущества

Пароводяные теплообменники – это нагревательное оборудование, относящиеся к кожухотрубным теплообменникам, материал и конструкция которых адаптированы для функционирования с высокотемпературным паром. Устройства широко используются на теплоэлектростанциях, коммунальных предприятиях, на промышленных объектах для подогрева до заданных температур теплоносителей для систем отопления и горячего водоснабжения.

Пароводяной теплообменник состоит из герметичного цилиндрического корпуса, удерживающего поступающий внутрь пар и трубной системы, которая состоит из закрепленных в специальных «решетках» пучков трубок, произведенных из латуни либо качественной нержавеющей стали. Днище кожуха может быть плоским либо эллиптическим. Устройства различают по эксплуатационным характеристикам и целевому назначению. Оборудование также делится на приборы высокого или низкого давления.

Принцип работы устройства

Перегретый пар подается в кожух по верхнему патрубку. Единовременно с ним в трубный пучок для подогрева поставляется вода. Пар поступает в кожух и перемещается по межтрубному пространству, где он направляется сегментными перегородками. Тепловая энергия пара передается жидкости. В трубном пучке жидкость для подогрева распределяется посредством специальной камеры/камер, размещенной на торце кожуха.

Подогретая вода выводится через специальный патрубок и поставляется в отопительные системы. После передачи тепловой энергии пар конденсируется и выводится в виде конденсата в нижней части корпуса. Воздух, являющийся остаточным продуктом процесса теплообмена, выводится через патрубок, расположенный вверху кожуха. Данный принцип работы гарантирует высокую эффективность теплообменника и его безопасность (в теплообменниках задействованы компенсаторы температурных колебаний).

Область применения и преимущества пароводяного теплообменника

Данный вид теплообменников обладает высоким КПД и широко используется для разрешения задач, которые требуют подогрева жидкости с использованием перегретого либо высокотемпературного пара на производствах, в паровых котельных, промышленных предприятиях, коммунальной системе общественных объектов и жилых зданий.

К преимуществам устройств относят:

• высокую износостойкость и уровень надежности;
• устойчивость прибора гидроударам и температурным скачкам;
• увеличенную герметичность;
• стойкость всех составляющих оборудования к коррозии;
• медленное формирование накипи;
• возможность проведения механической очистки образованных отложений;
• способность замены неисправной трубной системы в сохраненном кожухе;
• удобство при обслуживании теплообменника;
• ремонтопригодность всех составляющих;
• длительный период эксплуатации.

При выборе пароводяного теплообменника необходимо выяснить все параметры оборудования, их соответствие установленным стандартам и нормам. Компания ООО «Строй-Универсал» поставляет потребителям исключительно надежные высококачественные теплообменники, имеющие документацию и произведенные на сертифицированном производстве.

Источник

Теплообменники, подогреватели пароводяные кожухотрубные, конденсаторы

Теплообменными аппаратами (теплообменниками) называются аппараты, предназначенные для обмена теплом между греющей и обогреваемой рабочими средами. Последние в ряде случаев называются теплоносителями.

Необходимость передачи тепла от одного теплоносителя к другому происходит во многих отраслях техники: в энергетике, в химической, металлургической, нефтяной, пищевой и других промышленных отрослях.

Тепловые процессы, происходящие в теплообменниках, могут быть самыми разнообразными: нагрев, охлаждение, испарение, кипение, конденсация, плавление, затвердевание и другие сложные процессы, включающие в себя несколько из перечисленных. В процессе обмена теплом могут участвовать несколько теплоносителей: тепло от одного из них может передаваться нескольким и от нескольких одному.

1) по назначению: подогреватели, конденсаторы, охладители, испарители, паропреобразователи и т. п.;

2) по принципу действия: поверхностные и смесительные.

Независимо от принципа действия теплообменники, применяющиеся в различных областях техники, как правило, имеют свои особенные названия. Эти названия определяются технологическими и конструктивными особенностями. Однако с технической точки зрения все теплообменники имеют одно назначение — передачу тепла от одного теплоносителя к другому или между поверхностью твердого тела и движущимся теплоносителем. Последнее определяет те общие черты, которые лежат в основе теплового расчета теплообменника.

В теплообменниках поверхностного типа теплоносители ограничены жесткими стенками, частично или полностью участвующими в процесс теплообмена между ними. Поверхностью нагрева называют часть поверхности таких стенок, через которую передается тепло.

Рекуперативными называются такие теплообменники, в которых теплообмен между теплоносителями осуществляется через разделительную стенку. При теплообмене в устройствах такого типа тепловой поток в каждой точке поверхности такой стенки сохраняет постоянное направление.

Рис. 1.1 Теплообменник с барабанным ротором

Регенеративными называются такие теплообменники, в которых два или большее число теплоносителей попеременно взаимодействуют с одной и той же поверхностью нагрева. Во время взаимодействиями с различными теплоносителями поверхность нагрева или получает тепло или накапливает его, а затем отдает, или, наоборот, сначала отдает накопленное тепло, охлаждается, а затем нагревается. В различные периоды теплообмена (нагрев или охлаждение поверхности нагрева) направление теплового потока в каждой точке поверхности нагрева обменивается на противоположное.

В большинстве рекуперативных теплообменников тепло передается безостановочно через стенку от теплоносителя к другому теплоносителю.

Такие аппараты называются теплообменниками непрерывного действия. Теплообменники, в которых периодически изменяются подача и отвод теплоносителей, называются теплообменниками периодического действия. Большое количество регенеративных теплообменников работает по принципу периодического действия. Разные теплоносители поступают в них в различные отрывки времени. Теплообменники такого устройства могу работать также и непрерывно. При этом вращающаяся насадка (или стенка) попеременно взаимодействует с потоками разных теплоносителей и непрерывно переносит тепло из одного потока в другой.

Ротор 1 разделён на секции 2, в каждой из которых находится пакет из проволочной сетки. Эквивалентный диаметр отверстия в проволочной насадке составляет десятые доли миллиметра.

Объем теплообменника при помощи стенок и уплотняющих устройств 3 рассечен на две полости, через одну из которых протекает горячий теплоноситель (газ), через другую — холодный. Уплотнения находятся также и на торцевой части ротора. Во время работы теплообменника вследствие движения ротора нагретые элементы насадки безостановочно переходят из полости горячего в полость холодного газа, а охладившиеся элементы — наоборот. Скорость движения ротора составляет обычно 6-15 об/мин. Теплообменники такого вида обладают наибольшей компактностью, но при различных давлениях теплоносителей перетекание газа из одной полости в другую в местах уплотнения значительно снижает их эффективность. Поэтому при неодинаковых давлениях теплоносителей эффективность теплообменника такой схемы во многом зависит от качества уплотнения между его полостями.

Рис. 1.2 Типы кожухотрыбных теплообменников

Смешивающими называются такие теплообменники, в которых теплообмен происходит при непосредственном взаимодействии и смешении теплоносителей. Поэтому такие теплообменники иногда называют контактными. Наиболее важным фактором в рабочем процессе смешивающего теплообменного аппарата является поверхность соприкосновения теплоносителей. Для увеличения поверхности теплообмена на пути движения теплоносителей размещают насадку. Подробно конструкции теплообменных аппаратов такого типа будут рассмотрены далее.

В качестве теплоносителей в зависимости от назначения производственных процессов могут применяться самые разнообразные газообразные, жидкие и твердые вещества.

С точки зрения технической и экономической эффективности их применения теплоносители должны обладать следующими качествами:

1) Сочетать в себе достаточно большую теплоту парообразования, плотность и теплоемкость, малую вязкость. При таких характеристиках теплоносителей обеспечивается достаточная интенсивность теплообмена, и уменьшаются их массовые и объемные количества, требуемые для заданной тепловой нагрузки теплообменника. Необходимо также, чтобы теплоносители имели высокие температуры при малых давлениях, что способствует установке относительно небольших поверхностей теплообмена.

2) Должны быть термостойкими и не оказывать негативного воздействия на материалы аппаратуры. Теплоносители требуются химически стойкими и неагрессивными даже при достаточно длительном воздействии высоких температур. Желательно, чтобы теплоносители не давали в процессе работы отложений на поверхность теплообмена, так как отложения понижают коэффициент теплоотдачи и теплопроизводительность аппарата.

3) Быть недорогими и довольно доступными в российских ресурсах. Дорогостоящие или малодоступные материалы увеличивают капитальные затраты и эксплуатационные расходы, что часто приводит к низкой эффективности их применения с экономической точки зрения.

При выборе теплоносителей нужно в каждом конкретном случае детально учитывать их термодинамические и физико-химические свойства, а также технико-экономические показатели. Водяной пар как греющий теплоноситель более распространен вследствие ряда своих достоинств:

1) Высокие коэффициенты теплоотдачи при конденсации водяного пара позволяют получать относительно небольшие поверхности теплообмена.

2) Большое изменение энтальпии при конденсации водяного пара позволяет использовать малое его весовое количество для передачи сравнительно больших количеств тепла.

3) Постоянная температура конденсации при заданном давлении дает возможность намного

проще поддерживать постоянный режим и регулировать процесс в теплообменниках.

Основным минусом водяного пара выступает значительное повышение давления в зависимости от температуры насыщения. Обогрев паром используется в процессах нагревания, происходящих при умеренных температурах (около 60-150 °С).

Наиболее часто используемое давление греющего пара в теплообменниках составляет от 0,2 до 1,2 МПа. Для высоких температур теплообменники с паровым обогревом получаются давольно тяжелыми и громоздкими по условиям обеспечения прочности, имеют толстые фланцы и стенки, по высокой цене и поэтому используются редко.

Горячая вода получила широкое распространение в качестве греющего теплоносителя, особенно в

отопительных вентиляционных аппаратах. Подогрев воды происходит в особых водогрейных котлах, производственных технологических агрегатах (к примеру, в печах) или водонагревательных установках ТЭЦ и котельных. Горячую воду как теплоноситель есть возможность транспортировать по трубопроводам на большие расстояния (на несколько километров). Однако горячая вода, поступающая от тепловых сетей, как нагревающий теплоноситель производственных теплообменников применяется редко, поскольку в течение отопительного сезона при качественном регулировании отпуска тепла температура ее непостоянна и изменяется от 70 до 150 °С.

Дымовые и топочные газы как греющая среда используются обычно на месте их получения для непосредственного обогрева промышленных изделий и материалов, если физико-химические параметры последних не изменяются при загрязнении сажей и золой. Если по условиям использования загрязнение обрабатываемого материала недопустимо, дымовые газы направляются в рекуперативный теплообменник, где отдают свое тепло воздуху, а тот в свою очередь нагревает обрабатываемый материал.

Огромным плюсом топочных газов является возможность нагрева ими материала до весьма высоких температур, которые требуются иногда по технологическим условиям производства. Но это достоинство не всегда может быть применимо, потому что вследствие трудности регулировки возможны перегрев материала и ухудшение его качества; с другой стороны, по условиям техники безопасности не всегда является возможным пользоваться огневым обогревом. Высокая температура топочных газов приводит к большим тепловым потерям. Газы, покидающие топку с температурой выше 1000 °С, поступают к потребителю с температурой не выше 700 °С, так как осуществить удовлетворительную термоизоляцию при таком высоком уровне температур достаточно тяжело.

Недостатки дымовых и топочных газов как греющей среды:

1) Низкая плотность газов влечет за собой необходимость получения больших объемов для получения достаточной теплопроизводительности, а последнее приводит к созданию громоздких трубопроводов.

2) Вследствие малой удельной теплоемкости газов их требуется подавать в аппараты в большом количестве с высокой температурой; последнее обстоятельство вынуждает использовать огнеупорные материалы для трубопроводов. Прокладка таких газопроводов, а также создание запорных и регулирующих приспособлений по тракту течения газа приносят большие трудности.

3) Вследствие низкого коэффициента теплоотдачи со стороны газов теплоиспользующая аппаратура должна иметь большие поверхности нагрева и поэтому получается весьма громоздкой.

Классификация поверхностных теплообменных аппаратов по отдельным группам. Кожухотрубчатые (кожухотрубные) теплообменники (подогреватели) представляют собой аппараты, выполненные из пучков труб, соединенных при помощи трубных решеток (досок) и ограниченных кожухами и крышками с патрубками. Трубное и межтрубное пространства в аппарате разобщены, а каждое из них может быть разделено перегородками на несколько ходов. Перегородки предназначены для увеличения скорости и, соответственно, коэффициента теплоотдачи теплоносителей. Теплообменники кожухотрубные предназначаются для теплообмена: между различными жидкостями, между жидкостями и паром, между жидкостями и газами. Они применяются в случаях, когда требуется большая поверхность теплообмена.

Используются типовые конструкции кожухотрубчатых теплообменников (подогревателей пароводяных, подогревателей водоводяных).

При нагреве жидкости паром в большинстве случаев пар вводится в межтрубное пространство, а нагреваемая жидкость протекает по трубкам. В кожухотрубчатых теплообменниках (пароводяных подогревателях) проходное сечение межтрубного пространства в 2-3 раза больше проходного сечения внутри труб. Таким образом при одинаковых расходах теплоносителей, имеющих одинаковое агрегатное состояние, скорости теплоносителя в межтрубном пространстве более низкие и коэффициенты теплоотдачи на поверхности межтрубного пространства невысокие, что снижает коэффициент теплопередачи в аппарате. Теплопередающая поверхность аппаратов может составлять от нескольких сотен квадратных сантиметров до нескольких тысяч квадратных метров.

Кожух (корпус) кожухотрубчатого теплообменника (пароводяного подогревателя) представляет собой цилиндр, сваренный из одного или нескольких стальных листов. Кожухи отличаются главным образом методом соединения с трубной решеткой и крышками. Толщина стенки кожуха определяется максимальным давлением рабочей среды и диаметром теплообменника, но не делается тоньше 4 мм. К цилиндрическим кромкам кожуха привариваются фланцы для соединения с крышками или днищами. На наружной поверхности кожуха привариваются патрубки и опоры аппарата.

Трубки кожухотрубчатых аппаратов производят прямыми или изогнутыми (U-образными) диаметром от 12 до 57 мм. Материал трубок выбирается в зависимости от среды, омывающей ее поверхность. Используются трубки из стали, латуни и из специальных сплавов.

Крышки кожухотрубчатых теплоообменников изготавливаются в форме плоских плит, конусов, сфер, а чаще всего выпуклых или вогнутых эллипсов.

Рис. 1.3 Секционный теплообменник. 1-линзовый компенсатор, 2-соединительный патрубок, 3-калач

Секционные теплообменники представляют собой разновидность трубчатых теплообменников, состоят из нескольких поочередно соединенных секций, каждая из которых представляет собой кожухотрубный теплообменник с малым числом труб и кожухом небольшого диаметра (рис. 1.3).

В секционных теплообменниках при одинаковых расходах жидкостей скорости движения теплоносителей в трубах и межтрубном пространстве практически равновелики, что обеспечивает повышенные коэффициенты теплопередачи в сравнении с обычными трубчатыми теплообменниками.

Простейшим из этого вида теплообменников является теплообменник «труба в трубе» (паровик): в наружную трубу вставлена труба меньшего диаметра (трубная система). Все элементы теплообменника соединены сваркой.

Недостатки секционных теплообменников: высокая цена единицы поверхности нагрева, так как деление ее на секции вызывает увеличение количества наиболее дорогих элементов теплообменника — трубных решеток, фланцевых соединений, переходных камер, компенсаторов и т. д.; значительные гидравлические сопротивления вследствие различных поворотов и переходов вызывают повышенный расход электроэнергии на привод прокачивающего теплоноситель насоса.

Рис. 1.4 Типы спиральных теплообменников. а-горизонтальный спиральный теплообменник, б-вертикальный спиральный теплообменник. 1,2 — листы, 3-разделительная перегородка

Кожухи серийных секционных теплообменников производят из труб длиной до 4 м, внутренним диаметром от 50 до 305 мм. Количество труб в секции от 4 до 151, поверхность нагрева от 0,75 до 26 м2, трубы латунные диаметром 16/14 мм.

Спиральные теплообменники выполнены из двух спиральных каналов прямоугольного сечения, по которым движутся теплоносители 1 и 2.

Каналы образуются металлическими листами, которые служат поверхностью теплообмена. Внутренние концы спиралей соединены разделительной перегородкой. Для обеспечения жесткости конструкции и фиксации расстояния между спиралями приваривают бобышки. Спирали производят так, что торцы листов лежат в одной плоскости. С торцов спирали закрывают крышками и стягивают болтами. Для лучшей герметизации и во избежание перетекания теплоносителей между крышками и листами по всему сечению аппарата помещают прокладку из резины, паранита, асбеста или мягкого металла. Спиральные теплообменники могут выполняться горизонтальными и вертикальными; в большинстве случаев их устанавливают блоками по два, четыре и восемь аппаратов.

Рис. 1.5 Компановка элементов пластинчатого теплообменика

Горизонтальные спиральные теплообменники используются для теплообмена между двумя жидкостями. Для теплообмена между конденсирующимся паром и жидкостью применяют вертикальные спиральные теплообменники; такие аппараты используют в качестве конденсаторов и паровых подогревателей для жидкости.

Положительные черты спиральных теплообменников: компактность (большая поверхность теплообмена в единице объема, чем у многоходовых трубчатых теплообменников) при одинаковых коэффициентах теплопередачи и меньшее гидравлическое сопротивление для прохода носителей.

Недостатки: сложность производства и ремонта, а также пригодность работы под избыточным давлением не свыше 1,0 МПа.

Пластинчатые теплообменники имеют плоские поверхности теплообмена. В основном такие теплообменники используют для теплоносителей, величины коэффициентов теплоотдачи которых одинаковы.

Недостатками изготовлявшихся до недавнего времени пластинчатых теплообменников была малая герметичность и незначительные перепады давлений между теплоносителями.

В настоящее время чаще производятся компактные разборные пластинчатые теплообменники, состоящие из штампованных металлических листов с внешними выступами, расположенными в коридорном или шахматном порядке; данные конструкции используются для теплообмена между жидкостями и газами и работают при перепадах давлений до 12 МПа.

Пленочные конденсаторы поверхностного типа используются в холодильных и прочих промышленных установках. В вертикальных конденсаторах пары аммиака (или другого вещества) поступают в межтрубное пространство и конденсируются на внешней поверхности вертикальных труб, имеющих длину 3-6 м;

Охлаждающая вода поступает в бак, дном которого является верхняя трубная решетка, и из него стекает по внутренней поверхности трубе (в виде пленки).

Основной положительной стороной пленочных конденсаторов является более интенсивный теплообмен и пониженный расход охлаждающей воды.

Ребристые теплообменники используются тогда, когда коэффициент теплоотдачи для одного из теплоносителей на много ниже, чем для второго. Поверхность теплообмена со стороны теплоносителя с низким коэффициентом теплоотдачи увеличивают по сравнению с поверхностью теплообмена со стороны другого теплоносителя. В таких устройствах поверхность теплообмена имеет на одной стороне ребра различной формы.

Рис. 1.6 Оросительный теплообменник. 1-желоб для подачи воды, 2-колач, 3-трубка, 4-поддон

Оросительные теплообменники состоят из змеевиков, омываемых снаружи жидким теплоносителем (обычно водой) и используются главным образом в качестве холодильников или конденсаторов. Змеевики изготавливают из прямых горизонтальных труб, находящихся друг над другом и последовательно соединенных между собой сваркой или на фланцах. Орошающая вода подается на верхнюю трубу, стекает с нее на нижележащую трубу и, пройдя последовательно по поверхности всех труб, стекает в поддон, расположенный под холодильником. Около 1-2% всего количества орошающей воды, как правило, испаряется. Вследствие сильного испарения орошающей воды оросительные холодильники обычно устанавливают на открытом воздухе.

Источник