5.4  Другие конструкции теплообменников

 

          Аппараты воздушного охлаждения находят применение в химической и нефтехимической промышленности в качестве холодильников-конденсаторов. Их преимущества перед аппаратами водяного охлаждения: отсутствует оборудование для подготовки и перекачки воды, снижается трудоемкость и стоимость ремонтных работ, не требуется специальной очистки наружной поверхности труб, облегчается регулирование процесса охлаждения.

         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поверхность теплообмена горизонтального аппарата воздушного охлаждения, см. рис. 5.16, образована наружной поверхностью оребренных труб, собранных в секции. Воздух, нагнетаемый вентилятором, омывая трубы, обеспечивает охлаждение или конденсацию проходящей по ним среды. При повышенной температуре окружающего воздуха автоматически включаются форсунки, распыливающие в потоке воздуха воду, при пониженной - отключается вентилятор. Интенсивность теплоотдачи можно регулировать, изменяя расход воздуха путем поворота лопастей вентилятора или установки поворотных жалюзийных заслонок над секциями труб.

            Теплообменники типа "труба в трубе" используются для нагревания или охлаждения в системах жидкость-жидкость, когда расходы теплоносителей невелики и они не

меняют агрегатного состояния. При равных теплообменных характеристиках эти аппараты имеют меньшее гидравлическое сопротивление, чем кожухотрубчатые, но менее компактны и более металлоемки.

          Наиболее распространенный теплообменник "труба в трубе", см. рис. 5.17, состоит из отдельных звеньев, включающих наружную (кожуховую) и внутреннюю (теплообменную) трубу. Соединяя внутренние трубы коленами, а наружные - штуцерами, звенья собирают в вертикальные секции. При разности температур теплоносителей более 70 ^оС и необходимости механической очистки межтрубного пространства применяют теплообменники с сальниками на наружных трубах.

          Оросительные теплообменники (рис. 5.18) состоят из нескольких рядов труб, расположенных одна над другой и соединенных коленами. По наружной поверхности труб стекает вода, а внутри прокачивается охлаждаемая среда. Для распределения воды над верхней трубой (а при большом числе труб и между ними) устанавливаются трубчатые или желобковые оросители. Расход воды в этих аппаратах меньше, чем в теплообменниках других типов, т.к. тепло от жидкости в трубах отводится не только за счет нагрева орошающей воды, но и частичного ее испарения. Оросительные теплообменники малоэффективны, но просты в изготовлении и ремонте. Чаще всего они устанавливаются вне зданий и используются для охлаждения агрессивных сред (серной кислоты).

          Основным материалом для изготовления  блочных теплообменников является графит, пропитанный фенолформальдегидной смолой. Эти аппараты собираются из отдельных блоков, имеющих сквозные горизонтальные и вертикальные каналы круглого сечения (рис. 5.19). Боковые переливные камеры соединяют горизонтальные каналы различных блоков. Соединения блоков уплотняются прокладками из фторопласта.  

          Блочные графитовые теплообменники весьма эффективны, т.к. графит стоек к воздействию агрессивных сред (кислот, щелочей, органических растворителей), а по теплопроводности в 4¸6 раз превосходит коррозионно-стойкую сталь. Недостаток - невысокая прочность (хрупкость).

          В спиральных теплообменниках поверхность теплообмена образована двумя  стальными лентами толщиной 3¸6 мм и шириной 400¸1250 мм, свернутыми в спираль. Внутренние концы лент приварены к глухой перегородке, а наружные - друг к другу. С торцов аппарат закрыт плоскими крышками, установленными на прокладках (рис. 5.20). В результате образуются два изолированных друг от друга спиральных канала толщиной 2-8 мм, в которые направляются теплоосители (обычно противоточно).

          Стандартные спиральные теплообменники имеют поверхность теплообмена 10¸100 м², применяются при давлениях до 1 МПа и температурах 20¸200 ^оС в качестве нагревателей и охладителей жидкостей и газов, конденсаторов паров. Благодаря простоте изготовления, компактности, малому гидравлическому сопротивлению, возможности работы с загрязненными жидкостями доля этих теплообменников в химической и смежных отраслях промышленности в последние годы увеличивается.

          Те же достоинства характерны и для пластинчатых теплообменников, популярность которых в последнее время также растет. Кроме того, они отличаются высокой интенсивностью теплообмена, удобством монтажа, высоким коэффициентом унификации. Пластинчатый теплообменник (рис. 5.21) состоит из ряда пластин, размещенных на горизонтальных штангах между неподвижной и нажимной плитами.

          Пластины штампуют из листовой стали толщиной 0.7¸1 мм. Они имеют четыре проходных отвестия, образующих благодаря конструкции разделяющих их резиновых прокладок две изолированные системы каналов. Для увеличения поверхности теплообмена и турбулизации потока теплоносителя поверхность пластин выполняют гофрированной или ребристой. С учетом свойств резиновых прокладок температура теплоносителей ограничивается 150 ^оС, давление не должно превышать 1 МПа.