Най-лесният начин да разберете как работи топлообменник тип черупка и тръба е като изучите неговата схематична диаграма:

Снимка 1.Принципът на работа на корпусно-тръбния топлообменник. Въпреки това, тази схемаилюстрира само това, което вече беше казано: два отделни, несмесващи се топлообменни потока, преминаващи вътре в обвивката и през тръбния сноп. Ще бъде много по-ясно, ако диаграмата е анимирана.

Фигура 2.Анимация на работата на кожухотръбен топлообменник. Тази илюстрация демонстрира не само принципа на действие и конструкцията на топлообменника, но и как изглежда топлообменникът отвън и отвътре. Състои се от цилиндричен корпус с два фитинга, в него и две разпределителни камери от двете страни на корпуса.

Тръбите се сглобяват заедно и се задържат вътре в корпуса с помощта на два тръбни листа - изцяло метални дискове с пробити в тях отвори; тръбните листове отделят разпределителните камери от корпуса на топлообменника. Тръбите върху тръбния лист могат да бъдат закрепени чрез заваряване, разширяване или комбинация от тези два метода.

Фигура 3Тръбен лист с разширени сноп тръби. Първата охлаждаща течност веднага влиза в корпуса през входния фитинг и го напуска през изходния фитинг. Втората охлаждаща течност първо се подава в разпределителната камера, откъдето се насочва към тръбния сноп. Веднъж попаднал във втората разпределителна камера, потокът се "обръща" и отново преминава през тръбите към първата разпределителна камера, откъдето излиза през собствен изходен фитинг. В този случай обратният поток се насочва през друга част от тръбния сноп, за да не пречи на преминаването на "предния" поток.

Технически нюанси

1. Трябва да се подчертае, че диаграми 1 и 2 показват работата на двуходов топлообменник (топлоносителят преминава през тръбния сноп на два хода - директен и обратен поток). По този начин се постига подобрен топлопренос при същата дължина на тръбите и тялото на обменника; но в същото време диаметърът му се увеличава поради увеличаване на броя на тръбите в тръбния сноп. Има още прости модели, при което охлаждащата течност преминава през тръбния сноп само в една посока:

Фигура 4 електрическа схемаедноходов топлообменник. Освен едно- и двуходови топлообменници има и четири-, шест- и осем проходни топлообменници, които се използват в зависимост от спецификата на конкретните задачи.

2. Анимирана диаграма 2 показва работата на топлообменник с монтирани вътре в корпуса прегради, които насочват потока на топлоносителя по зигзагообразен път. По този начин се осигурява напречен поток от топлоносители, при който "външният" топлоносител измива тръбите на снопа перпендикулярно на тяхната посока, което също увеличава преноса на топлина. Има модели с по-опростен дизайн, при които охлаждащата течност преминава в корпуса успоредно на тръбите (виж диаграми 1 и 4).

3. Тъй като коефициентът на топлопреминаване зависи не само от траекторията на потоците на работните среди, но и от областта на тяхното взаимодействие (в този случай от общата площ на всички тръби на тръбния сноп), както и тъй като при скоростите на топлоносителите е възможно да се увеличи топлопреносът чрез използване на тръби със специални устройства - турбулатори.

Фигура 5Тръби за кожухотръбен топлообменник с вълнообразна накатка. Използването на такива тръби с турбулатори в сравнение с традиционните цилиндрични тръби позволява увеличаване на топлинната мощност на блока с 15 - 25 процента; освен това, поради възникването на вихрови процеси в тях, настъпва самопочистване вътрешна повърхносттръби от минерални находища.

Трябва да се отбележи, че характеристиките на топлопреминаване до голяма степен зависят от материала на тръбата, който трябва да има добра топлопроводимост, способността да издържа на високо налягане работна средаи да бъде устойчив на корозия. Заедно тези изисквания прясна вода, пара и масла най-добрият изборса модерни печативисококачествена неръждаема стомана; за морска или хлорирана вода - месинг, мед, мельхиор и др.

Произвежда стандартни и модернизирани кожухотръбни топлообменници в съответствие с съвременни технологииза нови монтирани линии, а също така произвежда агрегати, предназначени да заменят топлообменници, които са изчерпали ресурса си. и изработката му се извършват по индивидуални поръчки, като се вземат предвид всички параметри и изисквания на конкретна технологична ситуация.

Сред всички видове топлообменници този тип е най-често срещаният. Използва се при работа с всякакви течности, газообразни и парообразни среди, включително ако състоянието на средата се промени по време на процеса на дестилация.

История на появата и изпълнението

Изобретени корпусно-тръбни (или) топлообменници в началото на миналия век, за да се използват активно по време на работа на топлоелектрически централи, където голям бройзагрята вода се дестилира при повишено налягане. В бъдеще изобретението започва да се използва при създаването на изпарители и отоплителни конструкции. През годините дизайнът на корпусно-тръбния топлообменник се подобри, дизайнът стана по-малко тромав, сега се разработва така, че да е достъпен за почистване отделни елементи. По-често такива системи започват да се използват в нефтопреработващата промишленост и производството домакински химикали, тъй като продуктите на тези индустрии съдържат много примеси. Утайката им просто изисква периодично почистване на вътрешните стени на топлообменника.

Както виждаме на представената диаграма, кожухотръбният топлообменник се състои от сноп тръби, които са разположени в тяхната камера и закрепени върху дъска или решетка. Корпус - всъщност името на цялата камера, заварена от лист най-малко 4 мм (или повече, в зависимост от свойствата на работната среда), в която има малки тръбички и дъска. Като материал за дъската обикновено се използва листова стомана. Помежду си тръбите са свързани с разклонителни тръби, има също вход и изход към камерата, дренаж за кондензат и прегради.

В зависимост от броя на тръбите и техния диаметър, мощността на топлообменника варира. Така че, ако топлопреносната повърхност е около 9 000 кв. м., капацитетът на топлообменника ще бъде 150 MW, това е пример за работа на парна турбина.

Устройството на корпусно-тръбен топлообменник включва свързването заварени тръбис дъска и капаци, които могат да бъдат различни, както и огъването на корпуса (под формата на буквата U или W). По-долу са посочени видовете устройства, които най-често се срещат на практика.

Друга особеност на устройството е разстоянието между тръбите, което трябва да бъде 2-3 пъти напречното им сечение. В резултат на това коефициентът на топлопреминаване е малък и това допринася за ефективността на целия топлообменник.

Въз основа на името, топлообменникът е устройство, създадено за прехвърляне на генерираната топлина към нагрят обект. Охлаждащата течност в този случай е дизайнът, описан по-горе. Функционирането на кожухотръбния топлообменник е, че студената и горещата работна среда се движат през различни черупки, като топлообменът се осъществява в пространството между тях.

Работната среда вътре в тръбите е течна, докато горещата пара преминава през разстоянието между тръбите, образувайки кондензат. Тъй като стените на тръбите се нагряват повече от дъската, към която са закрепени, тази разлика трябва да бъде компенсирана, в противен случай устройството ще има значителни топлинни загуби. За това се използват три вида т. нар. компенсатори: лещи, жлези или маншони.

Също така, когато се работи с течност под високо налягане, се използват еднокамерни топлообменници. Те имат U, W-тип огъване, необходимо за избягване на високи напрежения в стоманата, причинени от термично разширение. Производството им е доста скъпо, тръбите в случай на ремонт са трудни за подмяна. Следователно такива топлообменници са по-малко търсени на пазара.

В зависимост от метода на закрепване на тръбите към дъска или решетка има:

• Заварени тръби;
• Фиксирани в разширени ниши;
• Болтове към фланеца;
• запечатани;
• Наличие на маслени уплътнения в дизайна на крепежните елементи.

Според вида на конструкцията корпусните и тръбните топлообменници биват (вижте диаграмата по-горе):

• Твърди (букви на фиг. a, j), нетвърди (d, e, f, h, i) и полутвърди (букви на фиг. b, c и g);
• По брой ходове - единични или многопосочни;
• По посока на потока на техническата течност - постоянен, напречен или срещу насочен ток;
• По местоположение дъските са хоризонтални, вертикални и разположени в наклонена равнина.

Широка гама от корпусно-тръбни топлообменници

1. Налягането в тръбите може да достигне различни стойности, от вакуум до най-висок;
2. Може да се достигне необходимо условиеот топлинни напрежения, докато цената на устройството няма да се промени значително;
3. Размерите на системата също могат да бъдат различни: от битов топлообменник в баня до индустриална площ от ​​​​​ м.;
4. Няма нужда от предварително почистване на работната среда;
5. Използвайте за създаване на ядрото различни материали, в зависимост от производствените разходи. Всички те обаче отговарят на изискванията за устойчивост на температура, налягане и корозия;
6. Отделна секция от тръби може да бъде премахната за почистване или ремонт.

Дизайнът има ли недостатъци? Не и без тях: корпусно-тръбният топлообменник е много обемист. Поради размера си често изисква отделно техническо помещение. Поради високата консумация на метал, цената на производството на такова устройство също е висока.

В сравнение с U, W-тръбни и фиксирани тръбни топлообменници, кожухотръбните топлообменници имат повече предимства и са по-ефективни. Следователно те се купуват по-често, въпреки високата цена. От друга страна, независимо производствотакава система ще причини големи трудности и най-вероятно ще доведе до значителни топлинни загуби по време на работа.

Особено внимание по време на работа на топлообменника трябва да се обърне на състоянието на тръбите, както и на настройката в зависимост от кондензата. Всяка намеса в системата води до промяна в топлообменната зона, поради което ремонтите и пускането в експлоатация трябва да се извършват от обучени специалисти.

Може да се интересувате от:

Индустриалната помпа е необходима практически за всяко производство. За разлика от битови помпите трябва да издържат на високи натоварвания, да са устойчиви на износване и да имат максимална производителност. Освен това помпите от този тип трябва да са рентабилни за предприятието, в което се използват. За да закупите подходяща индустриална помпа, е необходимо да проучите основните й характеристики и да вземете предвид ...

Отоплението и охлаждането на течности е необходима стъпка в редица технологични процеси. За това се използват топлообменници. Принципът на работа на оборудването се основава на преноса на топлина от охлаждащата течност, чиито функции се изпълняват от вода, пара, органични и неорганични среди. Изборът на кой топлообменник е най-подходящ за конкретен производствен процес, трябва да се базирате на характеристиките на дизайна и материала, от ...

Вертикалната шахта има формата на цилиндричен резервоар, изработен от метал (понякога е направен квадрат). Формата на дъното е конична или пирамидална. Заселниците могат да бъдат класифицирани въз основа на дизайна на входа - централен и периферен. Най-често използваният изглед с централен вход. Водата в резервоара се движи в низходящо-възходящо движение. Принципът на работа на вертикалната...

Министерството на енергетиката разработи план за развитие на зелена електроенергия до 2020 г. Дял на електроенергията от алтернативни източнициелектроенергията трябва да достигне 4,5% от общото количество произведена енергия в страната. Според експерти обаче страната просто не се нуждае от такова количество електроенергия от възобновяеми източници. Общото мнение в тази област е да се развива производството на електроенергия чрез...

Топлообменникът е устройство, в което топлината се прехвърля между охлаждащите течности.

Принцип на действие

Корпусните и тръбните топлообменници са от рекуперативен тип, където средата е разделена от стени. Тяхната работа се състои в процесите на топлообмен между течностите. В този случай тяхното агрегатно състояние може да се промени. Топлообменът може да се осъществи и между течност и пара или газ.

Предимства и недостатъци

Корпусните и тръбните топлообменници са често срещани поради следните положителни качества:

• устойчивост на механично натоварване и воден чук;
• ниски изисквания за чистота на медиите;
• висока надеждност и издръжливост;
• широк състава;
• възможност за приложение в различни среди.

Към недостатъците от този типмоделите включват:

• нисък коефициент на топлопреминаване;
• значителни размери и висока консумация на метал;
• висока цена поради повишена консумация на метал;
• необходимостта от използване на устройства с голям марж поради запушване на повредени тръби по време на ремонт;
• колебанията в нивото на кондензата променят топлообмена в хоризонталните устройства нелинейно.

Корпусните и тръбните топлообменници имат нисък коефициент на топлопреминаване. Това отчасти се дължи на факта, че пространството на кутията е 2 пъти по-голямо от общото напречно сечениетръбички. Използването на прегради дава възможност за увеличаване на скоростта на флуида и подобряване на топлопреминаването.

AT пръстенохлаждащата течност преминава, а нагрятата среда се подава през тръбите. По същия начин може да се охлади. Ефективността на преноса на топлина се осигурява чрез увеличаване на броя на тръбите или чрез създаване на напречен ток на външната охлаждаща течност.

Компенсация на термичното удължение

Температурата на топлоносителите е различна и в резултат на това възниква термична деформация на конструктивните елементи. Корпусът и тръбният топлообменник се предлага със или без компенсация на разширението. Твърдо закрепване на тръби се допуска, когато температурната разлика между нея и тялото е до 25-30 0 C. Ако надвишава тези граници, се използват следните температурни компенсатори.

1. "Плаваща" глава - една от решетките не е свързана с корпуса и се движи свободно в аксиална посока, когато тръбите са удължени. Дизайнът е най-надеждният.
2. Върху тялото е направен компенсаторът на лещите под формата на гофриране, което може да се разширява или свива.
3. На горното дъно е монтиран компенсаторът за пълнеж, който има способността да се движи заедно с решетката по време на термично разширение.
4. U-образните тръби се простират свободно в топлоносителя. Недостатъкът е сложността на производството.

Видове корпусни и тръбни топлообменници

Дизайнът на устройствата е прост, те винаги са търсени. Цилиндричното тяло е стоманен корпус голям диаметър. По краищата му са направени фланци, върху които са монтирани капаци. Тръбните снопове се фиксират в тръбни листове вътре в тялото чрез заваряване или разширение.

Материалът за тръбите е стомана, мед, месинг, титан. Стоманените плоскости са закрепени между фланците или заварени към корпуса. Между тях и тялото вътре се образуват камери, през които преминават охлаждащи течности. Има и прегради, които променят движението на флуидите, преминаващи през кожухотръбни топлообменници. Дизайнът ви позволява да променяте скоростта и посоката на потока, преминаващ между тръбите, като по този начин увеличавате интензивността на топлопреминаването.

Устройствата могат да бъдат разположени в пространството вертикално, хоризонтално или с наклон.

Различните видове корпусно-тръбни топлообменници се различават по разположението на преградите и по разположението на компенсаторните фуги. С малък брой тръби в снопа, корпусът има малък диаметър, а топлообменните повърхности са малки. За да ги увеличите, топлообменниците са свързани последователно в секции. Най-простият е дизайнът тръба в тръба, който често се прави самостоятелно. За да направите това, е необходимо правилно да изберете диаметрите на вътрешния и външна тръбаи скорост на потоците на топлоносителя. Лесното почистване и ремонт се осигурява от коленете, които свързват съседни секции. Този дизайн често се използва като топлообменници с кожух и тръба пара-вода.

Спиралните топлообменници са канали, направени с правоъгълна форма и заварени от листове, през които се движат топлоносители. Предимството е голямата повърхност на контакт с течности, а недостатъкът е ниското допустимо налягане.

Нови дизайни на топлообменници

В наше време започва да се развива производството на компактни топлообменници с релефни повърхности и интензивно движение на течности. В резултат на това техните технически характеристики са близки до ламелните устройства. Но производството на последните също се развива и е трудно да ги настигнем. Замяната на кожухотръбни топлообменници с пластинчати топлообменници е целесъобразна поради следните предимства:

Недостатъкът е бързото замърсяване на плочите поради малкия размер на пролуките между тях. Ако охлаждащите течности са добре филтрирани, топлообменникът ще работи дълго време. Върху полираните плочи не се задържат фини частици, а турбулентността на течностите също предотвратява отлагането на замърсители.

Увеличаване на интензивността на топлообмена на устройствата

Специалистите непрекъснато разработват нови кожухотръбни топлообменници. Спецификацииподобрени чрез използването на следните методи:

Турбулентността на флуидните потоци значително намалява натрупването на котлен камък по стените на тръбите. В резултат на това не са необходими мерки за почистване, които са необходими за гладки повърхности.

Производството на корпусно-тръбни топлообменници с въвеждането на нови методи дава възможност да се увеличи ефективността на топлопреминаването 2-3 пъти.

Предвид допълнителните енергийни разходи и разходи, производителите често се опитват да заменят топлообменника с пластинчат топлообменник. В сравнение с конвенционалните черупки и тръби, те са с 20-30% по-добри при топлопреминаване. Това е свързано повече с развитието на производството на ново оборудване, което все още върви с трудности.

Работа на топлообменници

Устройствата се нуждаят от периодична проверка и контрол на работата. Параметри като температура се измерват от техните входни и изходни стойности. Ако ефективността на работата е намаляла, трябва да проверите състоянието на повърхностите. Отлаганията на сол особено влияят върху термодинамичните параметри на топлообменниците, където пролуките са малки. Повърхностите се почистват чрез химически средства, както и поради използването на ултразвукови вибрации и турбулентност на потоците на топлоносител.

Ремонтът на корпусно-тръбни устройства се състои основно в запечатване на течащи тръби, което влошава техническите им характеристики.

Заключение

Оптималните корпусно-тръбни топлообменници се конкурират с пластинчатите топлообменници и могат да се използват в много области на технологиите. Новите конструкции имат значително по-малки размери и разход на метал, което позволява да се намали работната площ и да се намалят разходите за създаване и експлоатация.

Корпусни и тръбни топлообменници, техните видове и дизайн

Корпусни и тръбни топлообменници- най-често срещаният дизайн на топлообменно оборудване. Съгласно GOST 9929 стоманените кожухотръбни топлообменници се произвеждат в следните типове: TN - с фиксирани тръбни листове; TK - с температурен компенсатор на корпуса; TP - с плаваща глава; TU - с U-образни тръби; TPK - с плаваща глава и компенсатор върху нея (Фигура 2.49).

Фигура 2.49 – Видове корпусно-тръбни TOA

В зависимост от предназначението, кожухотръбните устройства могат да бъдат топлообменници, хладилници, кондензатори и изпарители; изработват се едно- и многопроходни.

Фигура 2.50 - Двупосочен хоризонтален топлообменник тип TH

Двупосочен хоризонтален топлообменник с фиксирани тръбни листове (тип TN - фигура 2.50) се състои от цилиндричен заварен корпус 5, разпределителна камера 11 и два капака 4. Тръбният сноп (фигура 2.51) се образува от тръби 7, фиксирани в две тръбни листове 3. Тръбните листове са заварени към корпуса. Капакът, разпределителната камера и корпусът са свързани с фланци. В корпуса и разпределителната камера има фитинги за вход и извеждане на топлоносители от тръбните (фитинги 1, 12) и пръстеновидните (фитинги 2, 10) пространства. Преградата 13 в разпределителната камера образува проходи за охлаждаща течност през тръби (фигура 2.52). За уплътняване на фугата между надлъжната преграда и тръбния лист се използва уплътнение 14, което се поставя в жлеба на решетката 3.

Фигура 2.51 - Тръбен сноп

Фигура 2.52 - Двойно TOA	Фигура 2.53 - Тръбен лист

Топлообменниците от тази група се произвеждат за номинално налягане 0,6–4,0 MPa, с диаметър 159–1200 mm, с топлообменна повърхност до 960 m 2; дължината им е до 10 м, теглото е до 20 т. Топлообменниците от този тип се използват до температура 350 °C.

Характеристика на устройствата от тип TN е, че тръбите са неподвижно свързани към тръбните листове (Фигура 2.53), а решетките са свързани към тялото. В тази връзка е изключена възможността за взаимно движение на тръбите и корпуса; следователно устройствата от този тип се наричат ​​още твърди топлообменници.

Тъй като интензивността на топлопреминаване с напречен поток около тръбите с охлаждаща течност е по-висока, отколкото при надлъжна, в пръстеновидното пространство на топлообменника се монтират напречни прегради 6, фиксирани с връзки 5, осигуряващи зигзагообразно движение на охлаждащата течност по протежение на дължината на апарата в пръстена.

На входа на топлообменната среда в пръстеновидното пространство е предвидена броня 9 - кръгла или правоъгълна плоча, която предпазва тръбите от локално ерозионно износване.

Предимството на устройствата от този тип е простотата на дизайна и следователно по-ниската цена.

Те обаче имат два основни недостатъка. Първо, почистването на пръстеновидното пространство на такива устройства е трудно, следователно топлообменниците от този тип се използват в случаите, когато средата, преминаваща през пръстена, е чиста, а не агресивна, т.е. когато няма нужда от почистване.

На второ място, значителна разлика между температурите на тръбите и корпуса в тези устройства води до по-голямо удължение на тръбите в сравнение с корпуса, което причинява появата на термични напрежения в тръбния лист 5, нарушава херметичността на тръбите в решетката и води до навлизане на една топлообменна среда в друга. Следователно топлообменниците от този тип се използват, когато температурната разлика на топлообменната среда, преминаваща през тръбите и пръстеновидното пространство, е не повече от 50 ° C и при относително малка дължина на апарата.

На Фигура 2.54а е показан корпус-и-тръбен апарат с компенсатор на лещи върху тялото (тип TK). Такива устройства имат цилиндричен корпус 1, в който е разположен тръбният сноп 2; тръбни листове 3 с разширени тръби са прикрепени към тялото на апарата. В двата края топлообменникът е затворен с капаци 4. Апаратът е оборудван с фитинги 5 за топлообменна среда; едната среда преминава през тръбите, другата преминава през пръстеновидния канал. Топлообменниците с температурен компенсатор от типа TK имат фиксирани тръбни листове и са оборудвани със специални гъвкави елементи 6 (лещи) за компенсиране на разликата в удължението на корпуса и тръбите в резултат на разликата в техните температури. Най-често в апарати от типа TK се използват едно- и многоелементни компенсатори на лещи (фигура 2.55), направени чрез работа от къси цилиндрични черупки. Елементът на лещата, показан на фигура 2.55b, е заварен от две полулещи, получени от лист чрез щамповане.

Компенсиращата способност на компенсатора на лещи е приблизително пропорционална на броя на елементите на лещите в него, но не се препоръчва използването на компенсатори с повече от четири лещи, тъй като устойчивостта на корпуса на огъване е рязко намалена. За да се увеличи компенсиращата способност на компенсатора на лещата, той може да бъде предварително компресиран (ако е проектиран да работи при опън) или разтегнат (при работа в компресия) при сглобяване на корпуса.

При инсталиране на компенсатор на обектива на хоризонтални устройствав долната част на всяка леща се пробиват дренажни отвори с тапи за източване на водата след това хидравлични тестовеустройство.

Топлообменниците с U-образни тръби от типа TU (фигура 2.56) имат един тръбен лист, в който са навити и двата края на U-образните тръби 7, което осигурява свободно удължение на тръбите при промяна на температурата им. Недостатъкът на такива устройства е трудността при почистване на вътрешната повърхност на тръбите, в резултат на което те се използват главно за чисти продукти.

Фигура 2.56 - Топлообменник тип TU

Топлообменниците от този тип могат да бъдат в хоризонтален и вертикален дизайн. Произвеждат се с диаметър 325-1400 mm с тръби с дължина 6-9 m, за номинално налягане до 6,4 MPa и за работни температури до 450 °C. Маса на топлообменниците до 30 тона.

За да се осигури отделен вход и изход на охлаждащата течност, в разпределителната камера е предвидена преграда (Фигура 2.57).

Топлообменниците от типа TU са двуходови в тръбното пространство и едно- или двуходови в пръстеновидното пространство.

Фигура 2.57 - Тръбен сноп с U-образни тръби

При устройства от типа TU се осигурява свободно термично удължаване на тръбите: всяка тръба може да се разшири независимо от корпуса и съседните тръби. Температурната разлика на стените на тръбите по проходите в тези апарати не трябва да надвишава 100 °C. В противен случай могат да възникнат опасни термични напрежения в тръбния лист поради температурен скок на линията на свързване на двете му части.

Предимството на конструкцията на апарата от типа TU е възможността за периодично извличане на тръбния сноп (виж Фигура 2.57) за почистване на външната повърхност на тръбите или пълна замяна на снопа. Трябва обаче да се отбележи, че външната повърхност на тръбите в тези устройства е неудобна за механично почистване.

Тъй като механичното почистване на вътрешната повърхност на тръбите в устройства от типа TU е практически невъзможно, в тръбното пространство на такива устройства трябва да се насочи среда, която не образува отлагания, които изискват механично почистване.

Вътрешната повърхност на тръбите в тези устройства се почиства с вода, пара, горещи маслени продукти или химически реагенти. Понякога се използва хидромеханичен метод (подаване на поток течност, съдържащ абразивен материал, твърди топчета и т.н. в тръбното пространство).

Един от най-често срещаните дефекти в корпусно-тръбен топлообменник от типа TU е нарушение на херметичността на връзката тръба-тръбен лист поради много значителни напрежения на огъване, произтичащи от масата на тръбите и средата вливащи се в тях. В тази връзка топлообменниците от типа TU с диаметър 800 mm или повече са оборудвани с ролкови лагери за лесна инсталация и намаляване на напреженията на огъване в тръбния сноп.

Недостатъците на топлообменниците от типа TU включват относително лошото запълване на корпуса с тръби поради ограниченията, причинени от огъването на тръбите. Обикновено U-образните тръби се изработват от гъвкави тръби в студено или загрято състояние.

Съществените недостатъци на устройствата от типа TU включват и невъзможността за подмяна на тръби (с изключение на външните тръби), когато те се повредят, както и трудността при поставянето на тръби, особено при голям брой от тях.

Поради тези недостатъци топлообменниците от този тип не са намерили широко приложение.

Топлообменниците с плаваща глава тип TP (с подвижен тръбен лист) са най-често срещаният тип повърхностни устройства (Фигура 2.58). Подвижният тръбен лист позволява на тръбния сноп да се движи свободно независимо от корпуса. В устройствата с този дизайн термичните напрежения могат да възникнат само когато има значителна разлика в температурите на тръбите.

Топлообменниците от тази група са стандартизирани според условните налягания Р y \u003d 1,6 - 6,4 MPa, според диаметрите на тялото 325–1400 mm и нагревателните повърхности 10–1200 m 2 с дължина на тръбата 3–9 m. Масата им достига 35 т. Топлообменниците се използват при температури до 450 °C.

При топлообменниците от този тип тръбните снопове могат да бъдат относително лесно извадени от корпуса, което улеснява техния ремонт, почистване или подмяна.

Хоризонталния двуходов кондензатор от типа TP се състои от корпус 10 и тръбен сноп. Левият тръбен лист 1 е свързан чрез фланцова връзка към корпуса и разпределителната камера 2, оборудвана с преграда 4. Камерата е затворена с плосък капак 3. Десният, подвижен, тръбен лист е свободно монтиран вътре в корпуса и образува „плаваща глава” заедно с прикрепения към нея капак 8. От страната на плаващата глава апаратът е затворен с капак 7. Когато тръбите се нагреят и удължат, плаващата глава се движи вътре в корпуса.

За да се осигури свободно движение на тръбния сноп вътре в корпуса в устройства с диаметър 800 mm или повече, тръбният сноп е снабден с опорна платформа 6. Горният фитинг 9 е проектиран да вкарва пара и следователно има голяма площ на потока; долният фитинг 5 е предназначен за източване на кондензат и има по-малки размери.

Значителните коефициенти на топлопреминаване при кондензация са практически независими от начина на движение на средата. Напречните прегради в пръстеновидното пространство на този апарат служат само за поддържане на тръбите и за втвърдяване на тръбния сноп.

Въпреки че устройствата от типа TP осигуряват добра компенсация за термични деформации, тази компенсация не е пълна, тъй като разликата в термичното разширение на самите тръби води до изкривяване на тръбния лист. В тази връзка, в многопроходни топлообменници от типа TP с диаметър повече от 1000 mm със значителна (над 100 °C) температурна разлика между входа и изхода на средата в тръбния сноп, като правило, монтирана е плаваща глава, срязана с диаметър.

Най-важната част на топлообменника с плаваща глава е връзката между плаващия тръбен лист и капака. Тази връзка трябва да осигурява възможност за лесно отстраняване на снопа от корпуса, апарата, както и минималната междина Δ между корпуса и тръбния сноп. Опцията, показана на Фигура 2.59a, позволява отстраняването на тръбния сноп, но междината Δ е по-голяма (поне отколкото в топлообменниците тип TH) с ширината на фланеца на плаващата глава. Монтажът по тази схема е най-простият; често се използва в изпарители за парно пространство.

Поставянето на плаващата глава вътре в капака, чийто диаметър е по-голям от диаметъра на корпуса, ви позволява да намалите пролуката; но в същото време демонтирането на апарата става по-сложно, тъй като плаващата глава не може да бъде отстранена от корпуса на топлообменника (Фигура 2.59b).

Сноповете с плаваща глава се използват особено в изпарителите на парното пространство.

В тези устройства трябва да се създаде голяма повърхност на огледалото за изпаряване, така че диаметърът на корпуса на изпарителя е много по-голям от диаметъра на тръбния сноп, а преградите в снопа служат само за увеличаване на неговата твърдост. В изпарителя (Фигура 2.60) нивото на течността в корпуса 11 се поддържа от преграда 2. За да се осигури достатъчен обем на парното пространство и да се увеличи изпарителната повърхност, разстоянието от нивото на течността до горната част на корпуса е приблизително 30% от диаметъра му. Тръбният сноп 3 е разположен в корпуса на изпарителя върху напречните греди 4.

.

Фигура 2.60 - Изпарител

За удобство при монтиране на тръбния сноп в преградата 2 и лявото дъно е предвиден люк 10, през който кабел от лебедката може да се вкара в апарата. Продуктът се вкарва в изпарителя през фитинг 5; за предпазване на тръбния сноп от ерозия, над този фитинг е монтирана преграда 6. Парите се изпускат през фитинг 9, продуктът чрез фитинг 1. Охлаждащата течност се подава към тръбния сноп и се изпуска през фитинги 7, 8. Няколко тръбни снопа могат да да бъдат инсталирани в такива устройства.

Топлообменните тръби на корпусно-тръбните стоманени апарати са комерсиално произведени тръби, изработени от въглерод, устойчиви на корозия стомани и месинг. Диаметърът на топлообменните тръби значително влияе върху скоростта на охлаждащата течност, коефициента на топлопреминаване в тръбното пространство и размерите на апарата; колкото по-малък е диаметърът на тръбите, толкова по-голям е броят им, които могат да бъдат поставени около кръговете в корпуса с даден диаметър. Тръбите с малък диаметър обаче се запушват по-бързо при работа със замърсени охлаждащи течности, възникват определени трудности, когато механично почистванеи закрепване на такива тръби чрез разширяване. Поради тази причина най-често използваните стоманени тръбис външен диаметър 20 и 25 мм. При работа със замърсени или вискозни течности се използват тръби с диаметър 38 и 57 мм.

С увеличаване на дължината на тръбите и намаляване на диаметъра на апарата цената му намалява. Най-евтиният топлообменник с дължина на тръбата 5-7 m.

Тръбите се фиксират в решетките най-често чрез разширяване (Фигура 2.61a, b) и особено здрава връзка (изисква се, ако апаратът работи при повишени налягания) се постига чрез подреждане на отвори с пръстеновидни канали в тръбните листове, които се запълват с тръбен метал по време на разширяването му (Фигура 2.61b). Освен това тръбите се фиксират чрез заваряване (Фигура 2.61c), ако материалът на тръбата не е податлив на изтегляне и е приемливо твърдо свързване на тръби с тръбен лист, както и запояване (Фигура 2.61d), използвано главно за свързване медни и месингови тръби. Понякога тръбите се свързват към мрежата с помощта на втулки (фигура 2.61d), които позволяват свободно надлъжно движение на тръбите и възможност за бързата им смяна. Такава връзка може значително да намали топлинната деформация на тръбите, но е сложна, скъпа и недостатъчно надеждна.

Най-разпространеният метод за закрепване на тръби в решетка е разширяването. Тръбите се вкарват в отворите на решетката с определена междина и след това се навиват вътре със специален инструмент, оборудван с ролки (валцоване). За интензифициране на топлопреминаването понякога се използват турбулатори - елементи, които турбулизират или разрушават граничния слой на охлаждащата течност върху външната повърхност на тръбите. Желанието да се засили преносът на топлина от неефективна охлаждаща течност (газове, вискозни течности) доведе до развитието различни дизайниоребрени тръби. Установено е, че оребряването увеличава не само топлообменната повърхност, но и коефициента на топлопреминаване от ребраната повърхност към охлаждащата течност поради турбулентност на потока от ребрата. В този случай обаче е необходимо да се вземе предвид увеличението на разходите за изпомпване на охлаждащата течност.

Използват се тръби с надлъжни (Фигура 2.62a) и разцепени (Фигура 2.62b) ребра, с напречни ребра с различни профили (Фигура 2.62c). Перките на тръбите могат да бъдат направени под формата на спираловидни ребра (Фигура 2.62d), игли с различна дебелина и др.

Фигура 2.62 - Тръби с перки

В кожухотръбните топлообменници са монтирани напречни и надлъжни прегради.

Напречните прегради (фигура 2.63), поставени в пръстена на топлообменниците, са предназначени да организират движението на охлаждащата течност в посока, перпендикулярна на оста на тръбите, и да увеличат скоростта на охлаждащата течност в пръстена. И в двата случая коефициентът на топлопреминаване на външната повърхност на тръбите се увеличава.

В пръстеновидното пространство на кондензаторите и изпарителите са монтирани и напречни прегради, при които коефициентът на топлопреминаване на външната повърхност на тръбите е с порядък по-висок от коефициента на вътрешната им повърхност. В този случай преградите играят ролята на опори за тръбни снопове, като фиксират тръбите на определено разстояние една от друга, а също така намаляват вибрациите на тръбите.

Корпус-тръбен топлообменник (черупкотръбен) хоризонтален

тръбен топлообменник

NORMIT разполага с широка гама от топлообменници, които отговарят на всяко изискване. различни видовеиндустрия. Ние сме готови да предоставим на нашите клиенти оборудване с европейско качество на разумни цени.

Предназначение

Корпусни и тръбни топлообменницисе използват за пренос на топлина и термохимични процеси между различни течности, пари и газове - както без промяна, така и с промяна в агрегатното им състояние. Могат да се използват кожухотръбни топлообменници

като кондензатори, нагреватели и изпарители. В момента дизайнът на топлообменника в резултат специални разработкикато се вземе предвид експлоатационният опит стана много по-съвършен.

Предимства корпусни и тръбни топлообменници:

• Надеждност
• Висока ефективност
• компактност
• Широка гама от приложения
• Голяма топлообменна площ
• Не уврежда структурата на продукта
• Лесно почистване и поддръжка
• Няма "мъртви зони"
• Може да бъде оборудван с CIP-мивка
• Ниски разходи за енергия
• Безопасна употреба за персонала

Корпусни и тръбни топлообменнициса едни от най-широко използваните устройства в тази област, до голяма степен поради тяхната здрав дизайни много опции за изпълнение в съответствие с различни условияоперация.

Спецификацииможе да се променя в съответствие с технологичните изисквания на Клиента:

• еднофазни потоци, кипене и кондензация от горещата и студената страна на топлообменника с вертикален или хоризонтален дизайн
• диапазон на налягането от вакуум до високи стойности
• широко вариращи спадове на налягането от двете страни поради голямо разнообразиенастроики
• отговарящи на изискванията за топлинни напрежения без значително увеличение на цената на устройството
• размери от малки до изключително големи (5000 m2)
• възможност за приложение различни материалиспоред цената, корозия, температурен режими налягане
• използването на развити топлообменни повърхности както вътре, така и извън тръбите, различни усилватели и др.
• възможността за извличане на тръбния сноп за почистване и ремонт.

Описание

Корпусните и тръбните топлообменници се състоят от тръбни снопове, фиксирани в тръбни листове, кожуси, капаци, камери, дюзи и опори. Тръбните и пръстеновидните пространства в тези устройства са разделени и всяко от тях може да бъде разделено чрез прегради на няколко прохода.

Повърхността за пренос на топлина на устройствата може да варира от няколкостотин квадратни сантиметра до няколко хиляди. квадратни метра. И така, кондензаторът на парна турбина с мощност 150 MW се състои от 17 хиляди тръби с обща топлообменна повърхност от около 9000 m 2.

Корпусът на кожухотръбния топлообменник е тръба, заварена от един или повече стоманени листове. Корпусите се различават един от друг главно по начина, по който са свързани с капаците и тръбния лист. Дебелината на стената на корпуса се определя от налягането на работната среда и диаметъра на корпуса, но се приема, че е най-малко 4 mm. Фланците са заварени към цилиндричните ръбове на корпуса за свързване с капаци или дъна. Подпорите на апарата са прикрепени към външната повърхност на корпуса.

Тръбите на кожухотръбните топлообменници са изработени от прави или извити (U-образни или W-образни) тръби с диаметър от 12 до 57 mm. Предпочитат се безшевни стоманени тръби.

В кожухотръбни топлообменнициплощта на потока на пръстеновидното пространство е 2-3 пъти по-голяма от площта на потока вътре в тръбите. Следователно, при еднакви скорости на потока на топлоносители с еднакво фазово състояние, коефициентите на топлопреминаване на повърхността на пръстеновидното пространство са ниски, което намалява общия коефициент на топлопреминаване в апарата. Разположението на преградите в пръстеновидния пръстен на кожухотръбния топлообменник помага да се увеличи скоростта на охлаждащата течност и да се увеличи ефективността на топлопреминаването.

По-долу са дадени диаграми на най-често срещаните устройства:

Корпусните и тръбните топлообменници могат да бъдат с твърда, нетвърда и полутвърда конструкция, едноходова и многоходова, директна, противопоточна и напречна, хоризонтална, наклонена и вертикална.

При едноходов топлообменник с права тръба с твърда конструкция корпусът и тръбите са свързани с тръбни листове и следователно няма възможност за компенсиране на термичното разширение. Такива устройства са прости по дизайн, но могат да се използват само при относително малки температурни разлики между тялото и тръбния сноп (до 50 ° C). Те имат ниски коефициенти на топлопреминаване поради ниската скорост на охлаждащата течност в пръстена.

При корпусно-тръбните топлообменници площта на потока на пръстеновидното пространство е 2-3 пъти по-голяма от площта на потока на тръбите. Следователно, при еднакви скорости на потока на топлоносители със същото агрегатно състояние, коефициентите на топлопреминаване на повърхността на пръстеновидното пространство са ниски, което намалява коефициента на топлопреминаване в апарата. Разположението на преградите в пръстеновидното пространство допринася за увеличаване на скоростта на охлаждащата течност и увеличаване на коефициента на топлопреминаване.

В топлообменниците пара-течност, парата обикновено преминава в пръстеновидното пространство, а течността преминава през тръбите. Температурната разлика между стената на корпуса и тръбите обикновено е значителна. За да се компенсира разликата в термичното удължение между корпуса и тръбите, се монтират лещи, пълнител или силфонни компенсатори.

За премахване на напреженията в метала поради термично удължаване се произвеждат и еднокамерни топлообменници с огънати U- и W-образни тръби. Те са целесъобразни при високи налягания на охлаждащите течности, тъй като производството на водни камери и закрепването на тръби в тръбни листове в апарати високо наляганеоперациите са сложни и скъпи. Машините с огънати тръби обаче не могат да приемат широко разпространенпоради трудността при производството на тръби с различни радиуси на огъване, трудността при подмяната на тръбите и неудобството при почистване на огънати тръби.

Компенсационните устройства са трудни за производство (мембрани, силфони, с огънати тръби) или не са достатъчно надеждни при работа (леща, жлеза). По-перфектен дизайн на топлообменника с твърдо закрепване на едната тръбна плоча и свободно движение на втората пластина заедно с вътрешния капак на тръбната система. известно увеличение на цената на апарата поради увеличаване на диаметъра на тялото и производството на допълнително дъно е оправдано от простота и надеждност при работа. Тези устройства се наричат ​​топлообменници с "плаваща глава". Топлообменниците с напречен поток са различни увеличен коефициентпренос на топлина върху външната повърхност поради факта, че охлаждащата течност се движи през тръбния сноп. При напречен поток температурната разлика между топлоносителите намалява, но при достатъчен брой тръбни секции разликата в сравнение с обратния поток е малка. В някои конструкции на такива топлообменници, когато газът тече в пръстеновидното пространство и течността в тръбите, се използват тръби с напречни ребра за увеличаване на коефициента на топлопреминаване.

Широкото използване на кожухотръбни топлообменници и техните конструкции не трябва да изключва използването на изстъргани топлообменници и тръбни топлообменници в случаите, когато използването им е по-приемливо от технологична и икономическа гледна точка. характеристики.

Технически спецификации:

Модел	НОРМИТ Heatex тръба 1	НОРМИТ Heatex тръба 2	НОРМИТ Heatex тръба 3	НОРМИТ Heatex тръба 4
Топлообменна площ, m2
Материал	AISI 304
Брой тръби, бр
Температура, °C	до 200

Размери:

Габаритни размери, мм	А	Б	° С
НОРМИТ Heatex тръба 1		1500
НОРМИТ Heatex тръба 2		1900
НОРМИТ Heatex тръба 3		2200
НОРМИТ Heatex тръба 4		2600