Теплообменник чертеж


Простота изготовления, ремонтопригодность, хорошие эксплуатационные характеристики и надежность конструкции делают рекуперативный или кожухотрубный аппарат одним из самых распространенных видов теплотехнического оборудования. В качестве рабочей среды могут применяться: газ, вода, пар, воздух, нефть и т. д. Чем выше их популярность, тем чаще специалисты сталкиваются с необходимостью делать расчет для их выбора. К счастью, прогресс не стоит на месте. Была разработана программа для выбора рекуператоров. Расскажем о ней подробнее.

Схема кожухотрубного теплообменника
Рис. 1 Схема кожухотрубного
теплообменника

К чему сводится расчет кожухотрубного теплообменника? К определению поверхности теплообмена и конечных температур теплоносителя. На чем он основывается? На составлении теплового баланса рекуператора по заданной схеме (см. рис.1) и определении коэффициента теплопередачи.

Исходные данные:

  • начальные температуры обеих сред (греющей и нагреваемой), их давление и массовый расход.
  • физические характеристики теплоносителей (вязкость, плотность, теплопроводность и т. д.).
  • конечная температура одной из температурных сред.

Расчет поверхности.

Программа определяет тепловую мощность рекуператора из уравнения теплового баланса.

Уравнение теплового баланса

  • Q = Ср* Ϭt.
  • G — массовый расход среды, кг/с.
  • Ϭt — изменение температуры среды, °С.

Полученную мощность подставляем в уравнение коэффициента теплопередачи и находим из него поверхность нагрева (теплообмена), м2.

  • F = Q / k ∆t.
  • Q — тепловая мощность, уже определенная из уравнения теплового баланса, Вт.
  • к — коэффициент теплопередачи через разделяющую стенку, Вт/м2К, определяется довольно сложным расчетом.
  • ∆t – средний температурный напор, который определяет схема движения греющей и обогреваемой сред (противоток, прямоток), °С.

Определив из последнего уравнения поверхность нагрева теплообменника, из базы типовых рекуператоров подбирается вариант с похожими характеристиками.

Чертеж линзового рекуператора
Рис. 2 Чертеж линзового рекуператора

Описанный выше расчет был предварительным. После него начинается самый сложный и длинный этап — проверочный расчет кожухотрубного теплообменника. Рассчитываются проходные сечения по греющей и обогреваемой среде, делается расчет теплообменника на прочность, меняется схема движения сред и все пересчитывается заново. В конечном итоге программа определяет коэффициент запаса по поверхности нагрева.

Этот запас необходим, на случай если внезапно поменяется нагрузка на теплообменник (плохая работа питательных насосов, шламообразование в трубах, часть трубного пучка пришлось заглушить для ремонта). В заключение программа вычислит массу рекуператора. Это удобно — сразу есть работа для строителей (выдается задание на фундаменты).

Программа методом многочисленных итераций находит оптимальные варианты и выдает в виде списка. Даже если ни один вариант схемы типового конденсатора вам не подойдет, у вас на руках останется расчет, в котором есть все данные для разработки рабочего проекта.

Раньше эта работа делалась вручную, можно так сделать и сейчас, но долго выбирать оптимальную схему никто не будет — выберут первую, которая пройдет по температурам. Так зачем мучиться несколько дней, если программа предоставит вам расчет кожухотрубчатого теплообменника буквально за минуты?

Кожухотрубчатый теплообменник. Конструкция и принцип работы

Рассмотрим кожухотрубчатый теплообменник, чертеж которого мы видим на рисунке 2. Опишем его конструкцию, соблюдая последовательность его сборки.

Фланцевое соединение рекуператора
Рис. 3 Фланцевое соединение рекуператора

  • Между трубными решетками ввариваются трубы с предварительно надетыми на них дистанционными решетками. Последние не только дистанционируют трубы пучка, они еще и делают теплообменный аппарат многоходовым, увеличивая тепловую эффективность его схемы. Эта конструкция образует трубную систему рекуператора.
  • К кожуху привариваются два штуцера — подвода и отвода среды. К торцам кожуха варятся фланцы.
  • В днища рекуператора вваривают штуцера повода и отвода среды. Приваривают фланцы, ответные фланцам кожуха.
  • Трубная система вставляется в кожух. Трубные решетки зажимаются между фланцами днища и кожуха, уплотняются прокладками, соединяются болтами или шпильками (см. рис. 3). Это дает возможность легко осуществить ремонт кожухотрубных теплообменников: разболтить фланцевое соединение и вынуть трубный пучок.

Греющая среда может циркулировать в межтрубном пространстве, а может идти по трубной системе. Равновероятны оба варианта схемы. Все зависит от физических характеристик среды и удобства монтажа подводящих трубопроводов. Схема кожухотрубного теплообменника закладывается в расчет программы.

Компенсация температурных удлинений


Кожухотрубчатый теплообменник, принцип работы которого всегда построен на передаче тепла от греющей среды к обогреваемой через разделительную стенку, имеет один момент, который сильно влияет на его конструкцию. В том случае, если значения температур греющей и обогреваемой среды будут сильно различаться, конструкция должна предусматривать компенсацию температурных удлинений. Если этого не сделать, то корпус будет расширяться быстрее, чем трубный пучок (или наоборот). Это приведет к деформации труб, а значит, ремонт — неизбежен. Возможные варианты решений приведены на рис.4

Типы кожухотрубных теплообменников
Рис. 4 Типы кожухотрубных теплообменников

I и II — греющая и обогреваемая среда.

  • 1 — кожух рекуператора.
  • 2 — трубная система.
  • 3 — компенсатор.
  • 4 — головка трубной системы.

а) Теплообменник с линзовым компенсатором, к которому приварены две независимых части корпуса. Эта конструкция (схема) подходит только для рекуператоров с низкими температурами и давлением. Если подавать на него теплоносители с высокими параметрами, то остановки на ремонт не избежать (работа тонкого компенсатора в таких условиях невозможна). Теплообменник кожухотрубный, чертеж которого показан на рис. 2 как раз относится к линзовым теплообменникам.


б) Рекуператор с плавающей головкой. Трубная система только с одной стороны зажата между фланцами корпуса и крышки (днища). С другой стороны торцы труб вварены в отдельную камеру (головку), которая не связана жестко с корпусом. Таким образом, трубный пучок и корпус могут удлиняться независимо друг от друга. Ремонт в этом случае не составит проблем — трубная система вытаскивается вместе с головкой.

в) Теплообменный аппарат с трубками U-образной формы. Крышка, куда входит греющая среда, разделена перегородкой на две камеры. Принцип, на котором основан теплообмен: в одну камеру входит среда I и по половине труб U-образной формы, проходя весь кожухотрубчатый теплообменник, возвращается во вторую камеру входной крышки. Среда II входит в один патрубок кожуха, циркулирует в межтрубном пространстве и выходит по второму патрубку. Корпус и трубная система расширяются независимо друг от друга.

Полезные советы для выбора теплообменника

Программа расчета кожухотрубчатого теплообменника требует четко сформулированных исходных данных. Чтобы работа рекуператора была безупречной, а остановки на ремонт редкими, нужна верно заданная схема.

Есть несколько особенностей, которые очень важны для расчета. Это:

  • Скорость теплоносителей. Так, для жидких теплоносителей ω =0,6…6 м/с, для газообразных ω = 3-30 м/с. Чем выше скорость, тем выше тепловая мощность теплообменника. Но при этом растет и расход электроэнергии (нагрузка) на питательный насос, которому нужно «продавить» среду по системе. Чаще всего скорости сознательно занижают.
  • При выборе диаметра и материала трубного пучка нужно учесть:

    • качество воды (пара). Шлак и накипь снизят теплопередачу и тепловую мощность рекуператора.
    • чем хуже условия, в которых будет проходить работа теплообменника, тем лучше должна быть сталь, из которой он будет сделан. Если придется делать промывку кислотой, то без нержавейки тут не обойтись. Лучше раз потратиться на изготовление, чем постоянно останавливать рекуператор на ремонт.
  • Ограничение по габаритам. Его размеры не должны превышать максимально возможные транспортировочные габариты.
  • Ремонтопригодность. После монтажа перед рекуператором должно быть достаточно пространства, чтобы можно было произвести ремонт кожухотрубных теплообменников (вынуть трубную систему из кожуха). Работа сварщиков тоже требует пространства для маневра. Если это невозможно, то рекомендуется конструкция (схема), показанная на рис. 5.
  • Удобство эксплуатации. Его конструкция должна предусматривать свободный подход к задвижкам, приборам контроля, фланцам.
  • Технология изготовления. Сама работа (технология) и сортамент материалов накладывает определенные ограничения. Так, например, очень трудно будет найти лист толщиной 9 мм, в то время как 10 мм можно купить у любой фирмы. Выточить много деталей — дорого. Желательно такие элементы конструкции сразу менять. И т. д. и т. п.

Конструкция теплообменника в стесненной компоновке
Рис. 5 Конструкция теплообменника в стесненной компоновке

Изначально неверный расчет рекуператора и выбор неподходящей схемы — главные причины, из-за которых происходит ремонт теплообменного аппарата. Программа по расчету теплообменных аппаратов существенно ускорит процесс расчета, и снизит процент ошибки до нуля. Простой интерфейс программы будет понятен даже начинающему расчетчику.

Источник: kotlomaniya.ru

Делаем своими руками

Прежде, чем приступать к изготовлению теплообменника, необходимо определиться с тем какой принцип передачи тепла будет реализован в таком устройстве.

Изготовление пластинчатого теплообменника

пластиничный теплообменник

Для изготовления такого устройства необходимо приготовить следующие материалы и инструменты:


  • сварочный аппарат;
  • болгарка;
  • 2 листа нержавеющей рифлёной стали толщиной 4 мм;
  • плоский лист нержавеющей стали толщиной 4 мм;
  • электроды;

пластиничный теплообменникПроцесс сборки:

  1. Из нержавеющей, рифлёной стали нарезаются квадраты со стороной 300 мм, в количестве 31 шт.
  2. Затем, из плоской нержавейки нарезается лента шириной 10 мм и общей длиной 18 метров. Данная лента разрезается на отрезки длиной 300 мм.
  3. Рифлёные квадраты свариваются друг с другом, полосой 10 мм с двух противоположных сторон, таким образом, чтобы каждая следующая секция была перпендикулярна предыдущей.
  4. В итоге, получается 15 секций, обращённых в одну сторону, и 15 в другую в одном корпусе кубической формы. Рифлёная поверхность таких секции позволяет эффективно передавать теплоту от одного теплоносителя другому, при этом, не происходит взаимное перемещение различных или однородных сред.

  5. В том случае, когда используется для передачи тепла не воздушная масса, а жидкость, к тем секциям, в которых будет циркулировать вода, приваривается коллектор из нержавеющей стали. Коллектор изготавливается из плоской нержавейки. Для этой цели болгаркой вырезаются прямоугольники: 300 *300 мм – 2 шт; 300 *30 мм – 8 шт. Таким образом, получится комплект, из которого сваривается 2 коллектора, которые напоминают по своей форме квадратную крышку от коробки.
  6. В каждом из коллекторов делается отверстие, к которому приваривается патрубок для последующего соединения с трубами отопительной системы или обеспечения горячим водоснабжением.
  7. Отверстия на коллекторах делаются у одного из углов а, а при установке их на теплообменник входной патрубок должен быть расположен в нижней части такой конструкции, а выходной – в верхней.

Рассмотренный выше теплообменник устанавливается открытой стороной в систему циркуляции горячих газов.

Таким образом, раскалённый газообразный теплоноситель будет передавать теплоту рифлённым стенкам нержавеющих пластин, которые, в свою очередь, будут нагревать жидкость.

Чертеж:

чертеж пластиничного теплообменника


Изготовление водяного теплообменника для печи

водяной теплообменник

Обычная дровяная печь может не только отапливать помещение традиционным способом, но и использоваться для нагрева воды для отопления комнат, в которых данный обогревательный прибор не установлен.

Для изготовления такого устройства понадобятся следующие материалы и инструменты:

  • труба стальная диаметром 325 мм, длиной 1 метр;
  • труба стальная диаметром 57 мм, длиной 6 метров;
  • стальной лист толщиной 4 мм;
  • сварочный аппарат;
  • электроды;
  • газовый резак;
  • белый маркер;

Процесс изготовления:

  1. Цилиндр из трубы диаметром 325 мм устанавливается вертикально на стальной лист и обводится маркером или мелом.
  2. Обведённая окружность вырезается газовым резаком. Затем по получившемуся металлическому блину изготавливается ещё одна окружность такого же диаметра.
  3. В каждом из таких блинов вырезается 5 отверстий диаметром 57 мм. Такие отверстия должны быть равноудалены друг от друга, а также от середины блина и его края. Блины привариваются к цилиндру таким образом, чтобы их отверстия располагались напротив друг друга.
  4. Труба 57 мм нарезается болгаркой на отрезки длиной 101 см. Необходимо подготовить 5 таких отрезков.
  5. Каждый отрезок трубы устанавливается в отверстия таким образом, чтобы края этой трубы на 1 мм выходили из отверстий верхних и нижних “блинов”. Электросваркой отрезки труб свариваются. В результате, получается металлический цилиндр, внутри которого находятся трубы меньшего диаметра. По этим трубам будет проходить горячий воздух и  дымовые газы, в результате чего, труба будет нагреваться и через свои стенки передавать тепло жидкости, которая будет находиться внутри цилиндра.
  6. Для осуществления циркуляции жидкости внутри металлического цилиндра, в нижней и верхней его части привариваются патрубки. Снизу такой конструкции будет подаваться холодная вода, в верхней – осуществляться забор нагретой таким образом жидкости.

Воздушный теплообменник

воздушный теплообменник

Воздушный теплообменник – это пластинчатый прибор, который изготавливается по тому же принципу, как и вышеописанный в данной статье пластинчатый теплообменник, только с той лишь разницей, что коллектор на такое устройство не устанавливается.

Как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, через устройство в качестве теплоносителя используется газ. Только для нагрева используются горячие газы образованные в результате горения топлива, а в качестве нагреваемого газа выступает воздух, который для большей эффективности может подаваться через теплообменник принудительно с помощью вентилятора.

Труба в трубе

теплообменник труба в трубе

Теплообменники такой конструкции очень просты в изготовлении и в эксплуатации.

Для того, чтобы изготовить такой прибор самостоятельно, понадобятся следующие материалы и инструменты:

  • электросварка;
  • электроды;
  • болгарка;
  • труба диаметром 102 мм, длиной 2 метра;
  • труба диаметром 57 мм. длиной 2 метра;
  • стальной лист толщиной 4 мм;

труба в трубеПроцесс изготовления:

  1. Из листовой стали вырезаются заглушки, в середине которых делаются отверстия диаметром 57 мм.
  2. Эти заглушки привариваются к трубе 102 мм, таким образом, чтобы отверстия заглушек оказались посередине диаметра трубы. В эти отверстия заводится труба 57 мм и качественно проваривается по окружности.
  3. В основной трубе 102 мм делается 2 отверстия для установки входящего и выходного патрубков. Эти отверстия должны располагаться как можно дальше друг от друга.

Принцип работы такого теплообменника очень прост: горячий теплоноситель, проходя по трубе меньшего диаметра, через металлические стенки трубы отдаёт тепло, жидкости, которая находится в полости трубы большего диаметра. Таким образом, происходит передача тепловой энергии, в то же время не происходит перемешивания жидкостей, которые могут быть не однородны, например вода и минеральное масло.

о.

Чертеж собранного водо-водяного теплообменника  труба в трубе:

чертеж теплообменника труба в трубе

Промывка теплообменника

промывка теплообменникаСвоевременная промывка и очистка таких устройств, позволяет служить таким приборам много лет безотказно. Особенно нуждаются в своевременной очистке теплообменники, которые в качестве теплоносителя используют разогретые газы от сжигания твёрдого топлива.

Как правило, в таких системах, пластинчатые каналы забиваются сажей, что резко снижает КПД такого устройства, а при чрезмерном забивании рабочих отверстий продуктами горения, устройство может полностью выйти из строя.

Для качественной очистки таких теплообменников, устройство полностью демонтируется и каналы, тщательно очищают от сажи с последующей промывкой пластин.

Контур, в котором циркулирует вода повышенной жёсткости, необходимо промыть специальным средством от накипи или раствором лимонной кислоты. При значительном слое известковых отложений, производят механическую очистку пластин. Для этой цели, коллектор срезается болгаркой по шву. Пластины очищаются от накипи, затем коллектор приваривается на прежнее место.

Подобным образом происходит очистка системы теплообмена “труба в трубе”. Если не удаётся химическим способом эффективно удалить накипь, труба разрезается, накипь удаляется механическим способом. Затем происходит сборка устройства.

Виды

Существует 2 типа теплообменников:

Поверхностный

поверхностный теплообменник

Наиболее распространённый тип теплообменника, который получил распространение не только в системах отопления зданий, но и во многих производственных процессах. В качестве теплоносителя, который может быть использован для передачи тепла в таких устройствах, используется не только вода, но и водяной пар, различные  минеральные масла и химические вещества.

Поверхностные модели разделяются на рекуперативные и регенеративные:

  1. Рекуперативные – передают тепло через стенку теплоносителя.
  2. Регенеративные – такие теплообменники функционируют в периодическом режиме. Сначала горячий теплоноситель нагревает поверхность теплообменника, затем к стенкам, которые аккумулировали тепло, подводится холодный теплоноситель.

Смесительный

смесительный теплообменник

При использовании такого вида устройств, происходит проникновение горячего теплоносителя в холодный. В результате такого смешивания, происходит прямая передача тепла. В системе отопления такой вид теплопередачи используется редко.

Обычно, смесительный способ, применяется при солнечном нагреве воды, когда теплоноситель из теплогенератора поступает в накопительную ёмкость, в которой происходит смешивание, горячей и холодной жидкости.

Блиц-советы

  1. Чтобы избежать образования накипи в системе отопления, необходимо использовать только дистиллированную воду. Большое количество дистиллированной воды для этой цели можно изготовить в домашних условиях пропуская через теплообменник “труба в трубе” водяной пар.
  2. Используя самодельное устройство для теплообмена между газами, образованными в результате сгорания топлива и жидкостью, необходимо все монтажные работы производить с наивысшей тщательностью, чтобы в результате недостаточной герметизации дымохода не поступал угарный газ в помещение.
  3. При использовании котлов или печек, в которых используется естественная тяга воздуха в дымоходе, площадь сечения дымохода внутри теплообменника не должна быть меньше площади патрубка котла или печки.

Источник: housetronic.ru

Где скачать чертежи теплообменника

  • Поисковый запрос: чертеж теплообменника в Перми – позволит Вам скачать его в Перми и Пермском крае например для Пермского национального исследовательского политехнического университета.
  • Поисковый запрос: чертеж теплообменного аппарта в Казани – позволит Вам скачать его в Казани, скажем для технических специальностей Казанского национального исследовательского университета.
  • Поисковый запрос: чертеж теплообменника  в Омске – позволит Вам скачать его в для Омского государственного технического университета.

Кожухотрубчатые теплообменники

Эти теплообменники относятся к числу наиболее часто применяемых поверхностных теплообменников. кожухотрубчатый теплообменник жесткой конструкции, который состоят из корпуса, или кожуха 1, и приваренных к нему трубных решеток 2. В трубных решетках закреплен пучок труб 3. К трубным решеткам крепятся (на прокладках и болтах) крышки 4.

В кожухотрубчатом теплообменнике одна из обменивающихся теплом сред движется внутри труб (в трубном пространстве), а другая — в межтрубном пространстве.

Среды обычно направляют противотоком друг к другу. При этом нагреваемую среду направляют снизу вверх, а среду, отдающую тепло, — в противоположном направлении. Такое направление движения каждой среды совпадает с направлением, в котором стремиться двигаться данная среда под влиянием изменения ее плотности при нагревании или охлаждении.

Кроме того, при указанных направлениях движения сред достигается более равномерное распределение скоростей и идентичные условия теплообмена по площади поперечного сечения аппарата. В противном случае, например при подаче более холодной (нагреваемой) среды сверху теплообменника, более нагретая часть жидкости, как более легкая, может скапливаться в верхней части аппарата, образуя «застойные» зоны.

При сравнительно небольших расходах жидкости скорость ее движения в трубах низка, и, следовательно, коэффициенты теплоотдачи невелики. Для увеличения последних при данной поверхности теплообмена можно уменьшить диаметр труб, соответственно увеличив их высоту (длину). Однако теплообменники небольшого диаметра и значительной высоты неудобны для монтажа, требуют высоких помещений и повышенного расхода металла на изготовление деталей, не участвующих непосредственно в теплообмене (кожух аппарата). Поэтому более рационально увеличивать скорость теплообмена путем применения многоходовых теплообменников.

В многоходовом теплообменнике корпус 1, трубные решетки 2, укрепленные в них трубы 3 и крышки 4 такие же, как и в одноходовом теплообменнике С помощью поперечных перегородок 5, установленных в крышках теплообменника, трубы разделены на секции, или ходы, по которым последовательно движется жидкость, протекающая в трубном пространстве теплообменника. Обычно разбивку на ходы производят таким образом, чтобы во всех секциях находилось примерно одинаковое число труб.

Вследствие меньшей площади суммарного поперечного сечения труб, размещенных в одной секции, по сравнению с поперечным сечением всего пучка труб, скорость жидкости в трубном пространстве многоходового теплообменника возрастает (по отношению к скорости в одноходовом теплообменнике) в число раз, равное числу ходов. Так, в четырехходовом теплообменнике скорость в трубах при прочих равных условиях в четыре раза больше, чем в одноходовом. Для увеличения скорости и удлинения пути движения среды в межтрубном пространстве служат сегментные перегородки 6. В горизонтальных теплообменниках эти перегородки являются одновременно промежуточными опорами для пучка труб.

Повышение интенсивности теплообмена в многоходовых теплообменниках сопровождается возрастанием гидравлического сопротивления и усложнением конструкции теплообменника. Это диктует выбор экономически целесообразной скорости, определяемой числом ходов теплообменника, которое обычно не превышает 5-6. Многоходовые теплообменники работают по принципу смешанного тока, что, как известно, приводит к некоторому снижению движущей силы теплопередачи по сравнению с чисто противоточным движением участвующих в теплообмене сред.

В одноходовых и особенно в многоходовых теплообменниках теплообмен может ухудшаться вследствие выделения растворенных в жидкости (или паре) воздуха и других неконденсирующихся газов. Для их периодического удаления в верхней части кожуха теплообменников устанавливают продувочные краники.

Одноходовые и многоходовые теплообменники могут быть вертикальными и горизонтальными. Вертикальные теплообменники более просты в эксплуатации и занимают меньшую производительную площадь. Горизонтальные теплообменники изготавливаются обычно многоходовыми и работают при больших скоростях участвующих в теплообмене сред для того, чтобы свести к минимуму расслоение жидкостей вследствие разности их температур и плотностей, а также устранить образование застойных зон.

Если средняя разность температур труб и кожуха в теплообменниках жесткой конструкции, т.е. с неподвижными, приваренными к корпусу трубными решетками, становиться значительной, то трубы и кожух удлиняют неодинаково. Это вызывает значительные напряжения в трубных решетках, может нарушить плотность соединения труб с решетками, привести к разрушению сварных швов, недопустимому смешению обменивающихся теплом сред. Поэтому при разностях температур кожуха и труб, больших 500С, или при значительной длине труб применяют кожухотрубчатые теплообменники нежесткой конструкции, допускающей некоторое перемещение труб относительно корпуса аппарата.

Для уменьшения температурных деформаций, обусловленных большой разностью температур труб и кожуха, значительной длиной труб, а также различием материала труб и кожуха, используют кожухотрубчатые теплообменники с линзовым компенсатором у которых на корпусе имеется линзовый компенсатор 1, подвергающийся упругой деформации. Такая конструкция отличается простотой, но применима при небольших избыточных давлениях в межтрубном пространстве (6 атм). 

Скачать чертеж Кожухотрубчатые теплообменники с компенсирующими устройствами:

а — с линзовым компенсатором; б — с плавающей головкой; в — с U-образными трубами; 1 — компенсатор; 2 — подвижная трубная решетка; 3 — U-образные трубы.

При необходимости обеспечения больших перемещений труб и кожуха используют теплообменник с плавающей головкой (рис. 1.2б). Нижняя трубная решетка является подвижной, что позволяет всему пучку труб свободно перемещаться независимо от корпуса аппарата. Этим предотвращается опасная температурная деформация труб и нарушение плотности их соединения с трубными решетками. Однако компенсация температурных удлинений достигается в данном случае за счет усложнения и утяжеления конструкции теплообменника.

В кожухотрубчатом теплообменнике с U-образными трубами сами трубы выполняют функцию компенсирующих устройств. При этом упрощается и облегчается конструкция аппарата, имеющего лишь одну неподвижную трубную решетку. Наружная поверхность труб может быть легко очищена при выемке всей трубчатки из корпуса аппарата. Кроме того, в теплообменниках такой конструкции, являющихся двух- или многоходовыми, достигается довольно интенсивный теплообмен. Недостатки теплообменников с U-образными трубами: трудность очистки внутренней поверхности труб, сложность размещения большого числа труб в трубной решетке.

В химической промышленности применяются также теплообменники с двойными трубами С одной стороны аппарата размещены две трубные решетки, причем в одной решетке закреплен пучок труб меньшего диаметра, открытых с обоих концов, а в другой решетке трубы большего диаметра с закрытыми левыми концами, установленные концентрически относительно труб. Среда движется по кольцевым пространствам между трубами и выводится из межтрубного пространства по трубам. Другая среда движется сверху вниз по межтрубному пространству корпуса теплообменника, омывая трубы снаружи. В теплообменниках такой конструкции трубы могут удлиняться под действием температуры независимо от корпуса теплообменника.

Кожухотрубчатый теп­лообменник с двойными трубами:

Элементные теплообменники. Для повышения скорости движения среды в межтрубном пространстве без применения перегородок, затрудняющих очистку аппарата, используют элементные теплообменники. Каждый элемент такого теплообменника представляет собой простейший кожухотрубчатый теплообменник. Нагреваемая и охлаждаемая среды последовательно проходят через отдельные элементы, состоящие из пучка труб в кожухе небольшого диаметра. Теплообменник, состоящий из таких элементов (ходов), допускает значительные избыточные давления в межтрубном пространстве; его можно рассматривать как модификацию многоходового кожухотрубчатого теплообменника.

В элементных теплообменниках взаимное движение сред приближается к эффективной схеме чистого противотока. Однако вследствие разделения общей поверхности теплообмена на отдельные элементы конструкция становиться более громоздкой и стоимость теплообменника возрастает.

Двухтрубчатые теплообменники

Теплообменники этой конструкции, называемые также теплообменниками типа «труба в трубе», состоят из нескольких последовательно соединенных трубчатых элементов, образованных двумя концентрически расположенными трубами. Один теплоноситель движется по внутренним трубам, а другой — по кольцевому зазору между внутренними трубами и наружными трубами. Внутренние трубы (обычно диаметром 57-108 мм) соединяются калачами, а наружные трубы, имеющие диаметр 76-159 мм, — патрубками.

Благодаря небольшим поперечным сечением трудного и межтрубного пространства в двухтрубчатых теплообменниках даже при небольших расходах достигаются довольно высокие скорости жидкости, равные обычно 1-1,5 м/сек. Это позволяет получать более высокие коэффициенты теплопередачи и достигать более высоких тепловых нагрузок на единицу массы аппарата, чем в кожухотрубчатых теплообменниках. Кроме того, с увеличением скоростей теплоносителей уменьшается возможность отложения загрязнений на поверхности теплообмена.

Вместе с тем эти чертежеи теплообменников скачать бесплатно более громоздки, чем скачать бесплатно чертежи кожухотрубчатые, и требуют большего расхода металла на единицу поверхности теплообмена, которая в аппаратах такого типа образуется только внутренними трубами.

Скачать чертеж двухтрубчатые теплообменники могут эффективно работать при небольших расходах теплоносителей, а также при высоких давлениях. Если требуется большая поверхность теплообмена, то эти аппараты выполняют из нескольких параллельных секций.

Змеевиковые теплообменники

Погружные теплообменники скачать. В погружном змеевиковом теплообменнике капельная жидкость, газ или пар движутся по спиральному змеевику, выполненному из труб диаметром 15-75 мм, который погружен в жидкость, находящуюся в корпусе аппарата. Вследствие большого объема корпуса, в котором находиться змеевик, скорость жидкости в корпусе незначительна, что обуславливает низкие значения коэффициента теплоотдачи снаружи змеевика. Для его увеличения повышают скорость жидкости в корпусе путем установки в нем внутреннего стакана , но при этом значительно уменьшается полезно используемый объем корпуса аппарата. Вместе с тем в некоторых случаях большой объем жидкости, заполняющей корпус, имеет и положительное значение, так как обеспечивает более устойчивую работу теплообменника при колебаниях режима. Трубы змеевика крепятся на конструкции.

В теплообменниках этого типа змеевики часто выполняются также из прямых труб, соединенных калачами. При больших расходах среды, движущейся по змеевику из прямых труб, ее сначала направляют в общий коллектор, из которого она поступает в параллельные секции труб и удаляется также через общий коллектор. При таком параллельном включении секций снижается скорость и уменьшается длина пути потока, что приводит к снижению гидравлического сопротивления аппарата.

Теплоотдача в межтрубном пространстве погружных теплообменников малоинтенсивна, так как тепло передается практически путем свободной конвекции. Поэтому теплообменники такого типа работают при низких тепловых нагрузках. Несмотря на это погружные теплообменники находят довольно широкое применение вследствие простоты устройства, дешевизны, доступности для очистки и ремонта, а также удобства работы при высоких давлениях и в химически активных средах. Они применяются при поверхностях нагрева до 10-15 м2. Скачать чертеж погружного теплообменника.

Если в качестве нагревающего агента в погружном теплообменнике используется насыщенный водяной пар, то отношение длины змеевика к его диаметру не должно превышать определенного предела; например, при давлении пара 2 105-5 105 н/м2 (2–5 атм) это отношение не должно быть больше 200–275. В противном случае скопление парового конденсата в нижней части змеевика вызовет значительное снижение интенсивности теплообмена при значительном увеличении гидравлического сопротивления.

Оросительные теплообменники

Такой теплообменник представляет собой змеевики из размещенных друг над другом прямых труб, которые соединены между собой калачами. Трубы обычно расположены в виде параллельных вертикальных секций с общими коллекторами для подачи и отвода охлаждаемой среды. Сверху змеевики орошаются водой, равномерно распределяемой в виде капель и струек при помощи желоба с зубчатыми краями. Отработанная вода отводится из поддона, установленного под змеевиком. Оросительные теплообменники применяются главным образом в качестве холодильников и конденсаторов, причем около половины тепла отводится при испарении охлаждающей воды. В результате расход воды резко снижается по сравнению с ее расходом в холодильниках других типов. Относительно малый расход воды — важное достоинство оросительных теплообменников, которые, помимо этого, отличаются также простотой конструкции и легкостью очистки наружной поверхности труб.

Несмотря на то, что коэффициенты теплоотдачи в оросительных теплообменниках, работающих по принципу перекрестного тока, несколько выше, чем у погружных, их существенными недостатками являются: громоздкость, неравномерность смачивания наружной поверхности труб, нижние концы которых при уменьшении расхода орошающей воды очень плохо смачиваются и практически не участвуют в теплообмене. Кроме того, к недостаткам этих теплообменников относятся: коррозия труб кислородом воздуха, наличие капель и брызг, попадающее в окружающее пространство.

В связи с испарением воды, которое усиливается при недостаточном орошении, теплообменники этого типа чаще всего устанавливаются на открытом воздухе; их ограждают деревянными решетками (жалюзи), главным образом для того, чтобы свести к минимуму унос брызг воды.

Оросительные теплообменники работают при небольших тепловых нагрузках и коэффициенты теплопередачи в них не высоки. Их часто изготовляют из химически стойких материал.

Описание конструкции конденсаторов

Достоинством кожухотрубных конденсаторов яв­ляется возможность создания высоких и даже одинаковых ско­ростей обоих теплоносителей и, следовательно, больших коэффи­циентов теплоотдачи. К числу их недостатков относятся боль­шое гидравлическое сопротивление и значительная металлоемкость.

Наиболее широкое распространение получили кожухотрубные конденсаторы, используемые для теплообмена между потоками в различных агрегатных со­стояниях (пар-жидкость, жидкость-жидкость, газ-газ, газ- жидкость). Аппарат состоит из пучка труб, помещенного внутри цилиндрического корпуса (обечайки), сваренного из листовой стали, реже — литого. Трубки завальцованы в двух трубных решетках или приварены к ним в зависимости от свойств кон­струкционных материалов. Чаще всего применяются трубы диа­метрами: 25×2; 38X2; 57X2,5 мм; длина их обычно достигает 6 м. Трубки размещаются в пучке в шахматном порядке, по вер­шинам равностороннего треугольника, с шагом t=(1,25-1,30) dн, где dн — наружный диаметр труб. Аппарат снабжен двумя съемными крышками со штуце­рами для входа и выхода теплоносителя, движущегося внутри труб. Трубное и меж­трубное пространства разоб­щены. Второй теплоноситель движется в межтрубном про­странстве, снабженном вход­ным и выходным штуцерами. По трубам движется, как правило, тот поток, который содержит взвешенные твер­дые частицы (для удобства чистки), находится под боль­шим давлением (чтобы не утяжелять корпус) или об­ладает агрессивными свой­ствами (для предохранения корпуса от коррозии).

Конструкция  Кожухотрубного холодильника из:

  • корпуса;
  • трубы;
  • трубной решетки;
  • крышки;
  • штуцеры для входа и выхода из трубного пространства;
  • шту­церы для входа и выхода из межтрубного простран­ства;
  • поперечные пере­городки межтрубного про­странства;
  • опорные лапы соответственно при вер­тикальном и горизонталь­ном расположениях аппа­рата.

Горячая жидкость входит в трубное пространство состоящее из труб. Холодный теплоноситель входит в межтрубное пространство, в результате соприкосновения двух теплоносителей с разными тепловыми потоками возникает теплообмен и тепловые потоки выравниваются, тем самым определяя заданную температуру на входе для горячего или холодного теплоносителя. Теплоносители поступают в трубное пространство при помощи штуцера 6, в межтрубное – штуцер . Аппарат имеет эллиптические крышки и днище, крепление аппарата осуществляется при помощи опорных лап 8. Крепление труб к трубной решетке 8 осуществляется за счет развальцовки.

Площадь проходного се­чения межтрубного простран­ства значительно больше (иногда в 2 раза) суммарного живого сечения труб, по­этому при одинаковых объ­емных расходах теплоноси­телей коэффициент теплоот­дачи со стороны межтрубного пространства оказывается более низким. Для устранения этого явления прибегают к увеличению скорости теплоносителя путем размещения различных перегородок в межтрубном пространстве. Кожухотрубные аппараты соответственно местным условиям располагаются вертикально или горизонтально; при необходимо­сти удлинения пути теплоносителей они могут соединяться по­следовательно, а при невозможности размещения требуемого числа труб в одном корпусе их соединяют параллельно. Для удлинения пути теплоносителей с целью увеличения их скорости и интенсификации теплообмена используют много­ходовые аппараты. Так, в двухходовом аппарате благодаря перегородке 1 в верхней крышке 2 тепло­носитель проходит сначала по трубам лишь через половину пучка и в обратном направлении — через вторую половину пучка. 

 

 

%MCEPASTEBIN%

Источник: diplom-berezniki.ru

Чертеж теплообменника определяет составные части этого промышленного устройства для регулировки температурных режимов между одной и второй средой. При этом указываются все необходимые для монтажа агрегата размеры, способы крепления, взаимодействия со смежными элементами.
Например, кожухотрубный теплообменник чертеж изображает, показывая следующие моменты:
— параметры корпуса (кожуха);
— систему патрубков (штуцеров) для входа теплоносителя в пространство между трубами;
— торцевые места для приваривания трубных решеток;
— способ крепления труб в решетках, уплотнения (развальцовка либо что-то другое, согласное конструкторскому решению);
— крепежи крышек трубных решеток (болты, шпильки) с прокладками;
— размеры отверстий в крышках для патрубков, через которые по трубам проходит другой теплоноситель;
— расположение перегородок, идущих по кожуху и трубным крышкам, если таковые предусмотрены моделью теплообменника.
Пластинчатый теплообменник чертеж показывает, изображая помимо прочего его отличительные характеристики:
— системы пластинок с волнистыми поверхностями, каналами для улучшенного пропуска жидкостей;
— способы уплотнения пластинок (прокладки, стяжки);
— схему расположения ребристых насадок, брусков для поддержки пластинок (в модифицированных пластинчатых теплообменниках). Трубчатый теплообменник чертеж изображает в виде элементарной системы из двух труб различных диаметров. Помимо диаметров, линейных размеров труб в чертеже показываются остальные части агрегата, а также способы их соединения между собой. Речь идет о патрубках и калачах, соединяющих этот вид теплообменника в единое целое.
Теоретические и расчетные разделы помогают уяснить, как именно работает теплообменник. Курсовая работа начинается с теории, которая призвана объяснить:
— принципы обмена теплом внутри агрегата;
— способы выбора модификации теплообменника, основываясь на исходных данных промышленного процесса, в котором он будет использован;
— методы крепления, уплотнения системы труб внутри устройства (развальцовке).
Расчетная часть определяет технические характеристики теплообменника и вспомогательного оборудования:
— происходит расчет по теплу, гидравлике и прочности;
— подбираются параметры насосного оборудования и резервуарной системы.
Чертеж теплообменника скачать означает быстро познакомиться с его внутренним устройством для сборки или изучения промышленных агрегатов.

Источник: chertezhi.ru

Описание теплообменника с плавающей головкой “ТП”

Теплообменник с плавающей головкой является одним из востребованных видов кожухотрубчатых теплообменников и широко используется на НПЗ, а также других различных промышленных предприятиях.

Главной особенностью данного аппарата является наличие температурного компенсатора в виде так называемой “плавающей головки”.

Ниже приведены 2 варианта исполнения “плавающей головки”:

  1. Верхний рисунок – конструкция с возможностью извлечения трубного пучка без демонтажа самой головки, характеризуется пониженной тепловой эффективностью из-за наличия байпасных потоков(обозначение T по TEMA).
  2. Нижний рисунок – конструкция, при которой требуется демонтаж головки для извлечиния трубного пучка (обозначение S по TEMA). Наиболее распространена на отечественных НПЗ.

T tema S tema

В обоих случаях, наличие плавающей головки, позволяет использовать теплообменник при большой разнице температур между технологическими средами в трубной и межтрубной полости аппарата.

Таким образом, данный вид аппарата более универсален по сравнению с теплообменниками жесткотрубной конструкции и может применяться в широком диапазоне сочетания различных сред с большой разницей температур.
Однако, из-за наличия плав. головки стоимость теплообменника также возрастает. Поэтому использование этого оборудования должно быть технически обосновано.
При указании шифра аппарата используют аббревиатуру “ТП” – теплообменные аппараты с плавающей головкой согласно ТУ 3612-023-00220302-01 ВНИИНефтемаша.

Конструкция

Теплообменник чертеж

1 – передняя камера; 2 – задняя камера; 3 – внешний фланец головки; 4 – крышка головки; 5 – входной/ выходной патрубок головки; 6 – стационарная трубная доска; 7 – трубы; 8 – кожух; 9 – крышка кожуха; 10 – фланец кожуха со стороны стационарной головки; 11 – фланец кожуха с разборной стороны – или плавающей головки, или трубной доски; 12 – входной/ выходной патрубок кожуха; 13 – фланец крышки кожуха; 14 – компенсатор напряжений; 15 – плавающая трубная доска; 16 – крышка плавающей головки; 17 – фланец крышки плавающей головки; 18 – отдельный кольцевой фланец задней плавающей головки; 19 – отдельный кольцой фланец задней головки; 20 – направляющий поддерживающий фланец; 21 – крышка задней головки; 22 – трубчатая задняя головка (смесительная камера); 23 – сальники; 24 – уплотнение; 25 – фланец задней крышки; 26 – болты; 27 – соединительные тяги и распорки; 28 – поддерживающие перегородки; 29 – пластины растекания; 30 – продольная перегородка; 31 – перегородка-ребро или разделительная пластина в головке; 32 – штуцер смотровой; 33 – штуцер дренажный; 34 – штуцер для измерительных приборов; 35 – крепежные стойки; 36 – рымболт для монтажных работ;

Принцип работы

Теплообменник с плавющей головкой схема работы

Принцип работы теплообменника с плавающей головкой – горячая и холодная жидкость поступает в соответствующие полости аппарата. Как правило, горячая жидкость подается в межтрубное пространство, а холодная в трубы, но могут быть и обратные случаи, в зависимости от ряда факторов: рабочее давление, загрезняемость среды и необходимость чистки, класс опасности потоков и некоторые другие.

При нагревании стенок трубы происходит линейное расширение и трубный пучок удлиняется. Устройство плавающей головки позволяет компенсировать это удлинение за счет свободного хода головки в задней камере теплообменника при удлинении или укорочении труб при их нагреве или охлаждении соответственно.
Такая конструкция плавающей головки получила большое распространение на НПЗ за счет надежности и простаты.

Как правило, на заводах данные аппараты, однотипного размера, часто собирают в группы образуя горизонтально расположенные пары – сдвоенные теплообменники. Данная компоновка позволяет сокращать необходимое:

  • Место требуемое для установки;
  • Количество требуемой обвязки;
  • Улучшает доступ для обслуживания.

Сдвоенные кожухотрубные теплообменники

Характеристики теплообменников типа ТП

В таблице ниже приведены основные параметры ТА с плавающей головкой, используемых на НПЗ.
Теплообменник чертеж

Ремонт теплообменника с плавающей головкой

Теплообменник с плавающей головкой имеет возможность извлечения трубного пучка из корпуса. Для этого необходимо сбросить давление и отсоединить аппарат от обвязки, заглушив патрубки подвода и отвода технологических сред.

Ремонт теплообменника с плавающей головкой состоит из следующих стадий:

  • Очистка поверхности трубок от наружного и внутреннего загрязнения и коррозии;
  • Проверка целостности трубок, развальцовки, замена или заглушка трубок при необходимости;
  • Проверка герметичности фланцевых соединений и замена прокладок;
  • Гидравлические испытания аппарата;
  • Проверка резьбовых соединений.

Извлечение трубного пучка – одна из наиболее сложных операций и требует наличие тяжелой грузоподъемной техники, как правило, лебедки в сочетании с краном.

Ремонт кожухотрубного теплообменника - извлечение трубного пучка

Чертеж теплообменника с плавающей головкой

Чертеж теплообменника с плавающей головкой согласно типоразмерному ряду ТУ.

Чертеж теплообменника с плавающей головкой

Источник: pronpz.ru


Leave a Comment

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.