Материал: PAKhT_LEKTsII_1sem

Втеплообменнике с U-образными трубами нет нижней решетки, трубы могут удлиняться или сокращаться независимо от кожуха. Такие аппараты не имеют ограничений по температурным деформациям и давлению в межтрубном пространстве, как аппараты с линзовым компенсатором. Однако в таких аппаратах усложняется монтаж труб, затруднена очистка их внутренней поверхности.

Втеплообменнике с плавающей головкой нижняя трубная решѐтка не связана с кожухом и снабжена отдельной крышкой. Обладает теми же достоинствами, что и аппарат с

U-образными трубами, к тому же, он лишѐн недостатков, связанных с проблемой монтажа труб и механической очистки их внутренних поверхностей. Однако стоимость таких аппаратов несколько выше, чем теплообменников с другими способами компенсаций температурных деформаций.

Достоинства кожухотрубчатых теплообменников:

1)Большая площадь поверхности теплопередачи при относительно компактных размерах кожухотрубчатого теплообменника.

2)Простота изготовления.

3)Расход материала на изготовление сравнительно невелик.

3)Надѐжны в работе.

4)Способны работать под большими давлениями.

Недостатки кожухотрубчатых теплообменников:

1)Не способны эффективно работать при низких расходах теплоносителей.

2)Трудности изготовления из материала, не допускающего развальцовки и сварки.

3)Трудности при осмотре, чистке и ремонте.

6

Пластинчатые теплообменники

Устройство и принцип работы

Пластинчатые теплообменники относятся к подклассу теплообменников с плоской поверхностью теплопередачи, образованной гофрированными параллельными пластинами. (рис.16.7). Пластины развернуты одна относительно другой на 180°, собраны в пакет и закреплены в раме. При этом образуется система узких волнистых каналов (рис.16.8)

шириной 3÷6 мм, по которым и протекают теплоносители. Такая установка пластин обеспечивает чередование горячих и холодных каналов. В процессе теплообмена жидкости движутся навстречу друг другу (в противотоке). Двойное резиновое уплотнение практически исключает смешение и потерю теплоносителей.

пространство второго теплоносителя; 5, 6 – отверстия для прохода второго теплоносителя

Рис.16.8. Характер движения потока жидкости в канале, образованном двумя соседними гофрированными пластинами

7

Разборный пластинчатый теплообменник (рис.16.9) представляет собой пакет гофрированных пластин, зажатый в специальном станке, подобном тому, что используется для рамного фильтр-пресса. Сжатие пакета пластин в станке, состоящем из подвижной плиты 8 и неподвижной плиты, направляющих стержней 7 и 13, стойки 9 и стяжного винтового устройства 10, обеспечивает плотное прилегание прокладок между пластинами 6.

Теплоноситель I поступает через штуцер 12 и движется по проходу 15, образованному отверстиями в пластинах. Продвигаясь по проходу, теплоноситель I распределяется по нечѐтным каналам (считая слева направо), образованным гофрированными пластинами 6.

Отработанный теплоноситель I собирается в проход 4, и по нему направляется к выходному штуцеру 2. Теплоноситель II, поступая через штуцер 1 и двигаясь по проходу 5,

распределяется по чѐтным каналам. Отработанный теплоноситель II собирается в проход 14

и по нему направляется к выходному штуцеру 11.

Рис.16. 9. Разборный пластинчатый теплообменник типа «фильтр-пресс»:

1 – штуцер ввода теплоносителя II;, 2 – штуцер вывода теплоносителя I; 3 – неподвижная плита; 4 – проход для движения отработанного теплоносителя I; 5 – проход для движения свежего теплоносителя II; 6 – гофрированные пластины; 7 – верхний направляющий стержень; 8 – подвижная плита; 9 – неподвижная стойка; 10 – стяжное винтовое устройство;

11 – проход для движения отработанного теплоносителя II; 12 – штуцер ввода теплоносителя

I; 13 – нижний направляющий стержень; 14 – проход для движения отработанного теплоносителя II; 15 – проход для движения свежего теплоносителя I

8

Разборные пластинчатые теплообменники достаточно просты в изготовлении, их легко разбирать для чистки и ремонта. Однако герметизация пластин представляет серьѐзную проблему, поэтому они не могут работать при высоких давлениях. Эта проблема практически исчезает в сварных или паяных пластинчатых теплообменниках, однако последние являются неразборными, они подлежат замене при загрязнении пластин, что удорожает процесс теплообмена. Применяют также полуразборные пластинчатые теплообменники, где пластины сварены попарно.

Одно из существенных преимуществ пластинчатых теплообменников заключается в возможности различных схем пакетной компоновки пластин. Пакетом в данном случае названа группа пластин, образующих систему параллельных каналов, в которых данный теплоноситель движется только в одном направлении (сверху вниз или наоборот). Пакет по существу аналогичен одному ходу по трубам в многоходовых кожухотрубчатых теплообменниках. При заданном расходе теплоносителя увеличение числа пакетов приводит к увеличению скорости теплоносителя, что интенсифицирует теплоотдачу, но увеличивает гидравлическое сопротивление.

Достоинства пластинчатых теплообменников:

1)Пластинчатые теплообменники компактны (в 4÷8 раз меньше по габаритным размерам равных по площади поверхности теплопередачи кожухотрубчатых теплообменников).

2)Пластинчатые теплообменники обеспечивают высокий коэффициент теплопередачи 3000÷4000 Вт/(м2·К) (что более чем в 3 раза выше, чем в кожухотрубчатых),

благодаря высокой скорости теплоносителей в каналах (1÷3 м/с), при сравнительно

невысоких для таких скоростей гидравлических сопротивлениях.

3)Разборные пластинчатые теплообменники удобны для обслуживания, чистки и

ремонта.

4)Имеется возможность различных схем компоновки пластин, что позволяет подобрать оптимальный режим работы при заданных расходах теплоносителей.

Недостатки пластинчатых теплообменников:

1) Невозможность работы при высоких давлениях из-за недостаточной герметичности прокладок у разборных пластинчатых теплообменников и опасности деформации пластин у сварных (разборные теплообменники работают при давлениях до 1 МПа, сварные – до

4МПа).

2)Проблема обслуживания сварных пластинчатых теплообменников – чистка и ремонт затруднены.

9

Двухтрубные теплообменники

Устройство и принцип работы

Двухтрубные теплообменники, применяемые при небольших тепловых нагрузках,

когда требуемая поверхность теплообмена не превышает 30 м2, часто называют теплообменниками типа «труба в трубе». Они представляют собой набор последовательно соединѐнных элементов, состоящих из двух концентрически расположенных труб

(рис.16.10). Один теплоноситель I движется по внутренним трубам 1, другой теплоноситель

II – по кольцевому зазору, образованному внешними и внутренними трубами 2. Внутренние трубы соединяются с помощью калачей 3, а наружные - с помощью соединительных патрубков 4.

Рис.16.10. Неразборный однопоточный теплообменник типа «труба в трубе»:

1 – внутренняя труба; 2 – внешняя труба; 3 – соединительное колено (калач); 4 –

соединительный патрубок

Достоинства двухтрубных теплообменников:

1)Высокие коэффициенты теплоотдачи благодаря высоким скоростям движения теплоносителей.

2)Возможность работы при небольших расходах теплоносителей.

3)Возможность работы при высоких давлениях.

Недостатки двухтрубчатых теплообменников:

1)Относительно небольшие площади поверхности теплопередачи при значительных габаритных размерах теплообменника.

2)Большой расход материала на изготовление.

3)В неразборных двухтрубных теплообменниках затруднена чистка.

10