Теплообменные аппараты химических производств. К лекции 16

крышка;
5 – верхняя трубная решётка;
6 – межтрубное пространство;
7 – сегментные перегородки;
I, II – теплоносители

квадратов; в – по концентрическим окружностям

а

б

в

канавками; в – сварка; г – сальниковые уплотнения

а

б

г

в

и днища,
2 – перегородки;
I, II – теплоносители

а

б

линзовым компенсатором (полужёсткая конструкция); б – теплообменник с U-образными трубами; в – теплообменник с плавающей головкой;
1 – кожух; 2 – трубы; 3 – линзовый компенсатор; 4 – плавающая головка; I, II – теплоносители

изготовления.
Расход материала на изготовление сравнительно невелик.
Надёжны в работе.
Способны работать под большими давлениями.

Недостатки

Не способны эффективно работать при низких расходах теплоносителей.
Трудности изготовления из материала, не допускающего развальцовки и сварки.
Трудности при осмотре, чистке и ремонте.

штуцер вывода теплоносителя I;
3 – неподвижная плита; 4 – проход для движения отработанного теплоносителя I; 5 – проход для движения свежего теплоносителя II; 6 – гофрированные пластины; 7 – верхний направляющий стержень; 8 – подвижная плита; 9 – неподвижная стойка; 10 – стяжное винтовое устройство; 11 – проход для движения отработанного теплоносителя II; 12 – штуцер ввода теплоносителя I; 13 – нижний направляющий стержень; 14 – проход для движения отработанного теплоносителя II; 15 – проход для движения свежего теплоносителя I

с рисунком «ассиметричная ёлочка»;
1 – прокладка, ограничивающая пространство первого теплоносителя;
2, 3 – отверстия для входа и выхода первого теплоносителя;
4 – прокладка, ограничивающая пространство второго теплоносителя;
5, 6 – отверстия для прохода второго теплоносителя

б

а

кожухотрубчатых теплообменников).
Высокий коэффициент теплопередачи 3000-4000 Вт/(м2·К), что более чем в 3 раза выше, чем в кожухотрубчатых, благодаря высокой скорости теплоносителей в каналах (1-3 м/с), при сравнительно невысоких для таких скоростей гидравлических сопротивлениях.
Удобны для обслуживания, чистки и ремонта.
Имеется возможность различных схем компоновки пластин, что позволяет подобрать оптимальный режим работы при заданных расходах теплоносителей.

Недостатки

Невозможность работы при высоких давлениях. Из-за недостаточной герметичности прокладок у разборных пластинчатых теплообменников и опасности деформации пластин у сварных (разборные пластинчатые теплообменники работают при давлениях до 1 МПа, сварные – до 4 Мпа).
Проблема обслуживания сварных пластинчатых теплообменников – чистка и ремонт затруднены.

– внешняя труба;
3 – соединительное колено (калач);
4 – соединительный патрубок

небольших расходах теплоносителей.
Возможность работы при высоких давлениях.

Недостатки

Относительно небольшие площади поверхности теплопередачи при значительных габаритных размерах теплообменника.
Большой расход материала на изготовление.
В неразборных двухтрубчатых теплообменниках затруднена чистка.

за счёт частичного испарения воды.
Меньший расход охлаждающей воды.

Недостатки

Безвозвратная потеря испарившейся воды и увлажнение воздуха.
Громоздкость оросительных теплообменников (особенно снабжённых кожухами для работы внутри помещений).
Неравномерность смачивания труб (нижние ряды могут слабо смачиваться и практически не участвовать в теплообмене).

3 – стакан;
4 – мешалка;
I, II – теплоносители

работы при больших давлениях внутри змеевика.
Высокий коэффициент теплоотдачи внутри змеевика за счёт высокой скорости теплоносителя в змеевике.

Недостатки

Небольшая поверхность теплопередачи (менее 15 м2).
Недоступность внутренней поверхности змеевика для чистки.
Низкий коэффициент теплоотдачи со стороны наружной поверхности змеевика.

воздухом и высоковязкими жидкостями.
Большая поверхность теплоотдачи со стороны сложного (с точки зрения теплообмена) теплоносителя при высокой компактности теплообменного аппарата.
Возможность использования в качестве хладагента воздуха, что экономически выгодно, поскольку позволяет сэкономить на более дорогой, чем воздух, водооборотной воде.

Недостатки

Для изготовления пластин-оребрений требуется материал с высокой теплопроводностью (сталь подходит не всегда, зачастую используется алюминий или медь).
Теплообменники воздушного охлаждения всё же существенно более громоздки, чем теплообменники для охлаждения водой.

5 – фланцы;
I, II – теплоносители

м2) при относительно небольших габаритных размерах.
Спиральные теплообменники обеспечивают высокий коэффициент теплопередачи, благодаря высокой скорости теплоносителей в каналах (1-2 м/с), при сравнительно невысоких для таких скоростей гидравлических сопротивлениях.

Недостатки

Невозможность работы при высоких давлениях (не более 1 МПа) из-за недостаточной герметичности прокладок.
Сложны в изготовлении.

очистки.
Простота устройства.
Высокий коэффициент теплоотдачи при использовании пара в качестве теплоносителя.

Недостатки

Небольшая поверхность теплопередачи (менее 15 м2).
Ограниченность давления в рубашке (до 1 МПа, т.к. стенка рубашки может деформироваться под действием высоких давлений).
Низкий коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны корпуса аппарата, для повышения которого используется перемешивание с помощью мешалок или барботажом сжатого воздуха или пара.
Невысокий коэффициент теплоотдачи в рубашке при использовании жидкого теплоносителя из-за его низких скоростей течения.

каналы;
4 – вертикальные каналы;
I, II - теплоносители

для нагрева или охлаждения химически агрессивных жидкостей, когда использование теплообменников из других материалов невозможно.
Высокая теплопроводность графита (92÷116 Вт/(м·К)), благодаря которой значительная толщина стенок между каналами не ухудшает теплопередачу.

Недостатки

Блочные теплообменники более громоздки, чем сравнимые по площади поверхности теплопередачи кожухотрубчатые и пластинчатые.
Более высокая стоимость блочного теплообменника ограничивает его использование (блочные теплообменники целесообразно использовать только в том случае, если использование других теплообменных аппаратов невозможно из-за химической агрессивности теплоносителей).

– слои насадки;
3 – распределители охлаждающей воды;
4 – полая часть градирни для обеспечения естественной тяги;
5 – осевой вентилятор;
6 – брызгоотбойник

воздух).
Простота конструкции.
Относительно невысокая стоимость обслуживания.
Большая производительность по охлаждаемой воде.

Недостатки

Громоздкость конструкции (особенно у градирен с естественной тягой).
Невосполнимые потери воды вследствие испарения.
Небольшая глубина охлаждения (в градирне вода охлаждается не более чем на 15–20 градусов от своей первоначальной температуры).

насадкой;
3,4 – клапаны;
I, II – теплоносители