Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Кожухотрубчатые теплообменники



Содержание

Введение
1 Устройство теплообменных аппаратов
1.1 Кожухотрубчатые теплообменники
1.2 Теплообменники типа "труба в трубе"
1.3 Аппараты воздушного охлаждения
1.4 Спиральные и пластинчатые теплообменники
2 Основы управления режимами работы теплообменников
2.1 Регулирование температуры продукта на выходе теплообменников с жидким или парообразным теплоносителем  
2.2 Регулирование температуры на выходе воздушных теплообменников
3 Автоматизация тепловых процессов
3.1 Автоматизация теплообменников
3.2 Автоматизация трубчатых печей
3.3 Автоматизация процесса выпаривания
Библиографический список  

Введение

 

Выбор основных параметров теплообменных аппаратов, системы пи­тания тепло-хладоносителем и оптимальных способов регулирования режи­ма работы, должен осуществляться одновременно с выбором закона регу­лирования и технических средств автоматизации. Это позволит осущест­вить проектирование технологической части с учетом характеристик и возможностей имеющихся автоматических регуляторов, исполнительных механизмов и регулирующих органов и избежать внесения изменений в готовый проект.

При проектировании системы автоматического регулирования режи­мом работы теплообменных аппаратов необходимо стремиться получить оп­тимальные статические и динамические характеристики объекта регули­рования и теплообменного аппарата как основных элементов системы автоматическо­го регулирования, обеспечивающих проведение технологического процесса. Применяемые технические средства автоматического регулирования должны быть максимально просты и надежны. Необходимо всегда помнить, что автоматическое регулирование не может быть целью, а является только средством, способствующим:

1. сокращению численности производственного и обслуживающего персонала и высвобождению его на вредных для здоровья технологических процессах;

2. повышению количества и качества продукции;

3. экономии электроэнергии, тепло- и хладоносителя;

4. оздоровлению условий труда;

5. повышению производительности труда.

Затраты на автоматическое регулирование, за исключением эксплуатационных, являются единовременными и должны окупаться в течение установленного срока за счет экономии, исчисляемой с момента ввода системы автоматического регулирования в эксплуатацию.

Устройство теплообменных аппаратов

 

В химической технологии теплообменные аппараты применяются для нагревания и охлаждения веществ в различных агрегатных состояниях: испарения жидкостей и конденсации паров, расплавления твердых тел и кристаллизации, отвода и подвода тепла при проведении экзо- и эндо­термических реакций и т.д. Соответственно своему назначению теплообменные аппараты называют подогревателями, холодильниками, испарите­лями, конденсаторами, плавителями и т.п.

По способу передачи тепла различают теплообменные аппараты сме­шения и поверхностные. В поверхностных аппаратах передача тепла про­исходит через твердую стенку, разделяющую теплообменивающиеся среды. В аппаратах смешения тепло от одного потока к другому передается при их непосредственном контакте.

Наибольшее распространение получили поверхностные теплообменные аппараты, так как смешение теплообменивающихся потоков не всегда до­пустимо.

По конструктивным признакам поверхностные теплообменные аппара­ты можно разделить на следующие типы:

1) кожухотрубчатые теплообмен­ники (жесткого типа, с линзовым компенсатором на корпусе, с плаваю­щей головкой, с U -образными трубками);

2) теплообменники типа "труба в трубе";

3) подогреватели с паровым пространством (рибойлеры);

4) погружные конденсаторы-холодильники;

5) конденсаторы воздуш­ного охлаждения.

 

Кожухотрубчатые теплообменники

 

Эти аппараты (рис.1) имеют цилиндрический корпус, в котором ус­тановлен трубный пучок, состоящий из трубных решеток, в которых раз­вальцовкой или сваркой закреплены трубки. Внутри корпуса установлены перегородки, создающие определенное направление потока и увеличиваю­щие его скорость в корпусе.

Рис 1. Кожухотрубчатый теплооб­менник жесткого типа: 1 - корпус; 2 -трубный пучок; 3 - перегородка; 4 -трубная решетка; 5-6 - крышки

 

Одна из теплообменивающихся сред движется по трубкам, а другая внутри корпуса, между трубками. В трубки подают более загрязненную среду, а также среду с меньшим коэффициентом теплоотдачи, так как очистка, наружной поверхности трубок затруднена, а скорость движения среды в межтрубном пространстве меньше чем в трубках.

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. Кожухотрубчатые 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 - параллельно. Для удлинения пути теплоносителей с целью увеличения их скорости и интенсификации теплообмена используют многоходовые аппара­ты. Так в двухходовом аппарате (рис.1) благодаря перегородкам тепло­носитель проходит сначала по трубам лишь через половину пучка и в об­ратном направлении - через вторую половину пучка. Второй теплоноситель движется в межтрубном пространстве, где для удлинения его пути преду­смотрены сегментные перегородки. Применяются также трех- и шестиходовые теплообменные аппараты.

Рассмотренные кожухотрубчатые теплообменные аппараты характери­зуются жестким креплением корпуса и трубного пучка. Они применяются при небольших разностях температур теплоносителей, вследствие возник­новения температурных напряжении в элементах теплообменника.

При больших разностях температур потоков в трубках и межтрубном пространстве аппараты снабжаются компенсирующими устройствами. Прос­тейшим среди них является линзовый компенсатор в корпусе аппарата (рис.2), позволяющий труб­ному пучку удлиняться в определенных пределах без остаточных деформаций.

 

Рис.2. Кожухотрубчатый теплообменник с линзовым компенсатором в корпусе

Практически неограниченной компенсацией температурных удлинений отличаются аппараты с плавающей головкой, в которых одна из трубных решеток может свободно перемещаться внутри кор­пуса теплообменника.

Теплообменники с U -образными трубами имеют трубный пучок, трубки которого изогнуты в виде латинской буквы U . Оба их конца закреплены в одной трубной решетке, что обеспечивает свободное удлинение трубок независимо от корпуса аппарата.

 

1.2 Теплообменники типа "труба в трубе"

 

Теплообменные аппараты "труба в трубе" (рис.3) состоят из ряда последовательных элементов, образуемых двумя соосными трубами разных размеров. Один из теплоносителей движется по внутренней трубе, а вто­рой - в кольцевом пространстве между наружной поверхностью внутрен­ней трубы и внутренней поверхностью внешней трубы. Элементы соединя­ются между собой калачами, образуя плоский змеевик любой требуемой длины, прямые участки которого имеют рубашки.

Pиc.3. Теплообменный аппа­рат "труба в трубе" : 1 - внут­ренняя труба; 2 - внешняя трубе; 3 - калачи; 4 - патрубки с флан­цами

 

Внешне трубы соединя­ются посредством патрубков с фланцами, чем удлиняется путь теплоно­сителя в кольцевом пространстве. Благодаря такому способу соединения отдельных элементов аппарат может быть легко демонтирован для очист­ки поверхности теплообмена и ремонта.

 

Рис.4. Теплообменник "труба в трубе" с сальниковым уплотнением труб

 

Кроме неразъемного соединения труб каждого элемента, при необходимости частой чистки всех поверхностей применяют разъемное соеди­нение труб. В случае больших разностей температур обоих теплоносите­лей разъемное соединение труб осуществляется при помощи сальников (рис.4), обеспечивающих компенсацию термического расширения.

Длина труб неразборных теплообменников составляет от 3 до 12 м, а наружный диаметр от 48 до 219 мм при давлении 6,4 МПа.

Теплообменники разборной конструкции компонуются из труб длиной от 3 до 9 м диаметром 89 мм (для наружных труб) и 48 мм (для внутрен­них). Аппараты рассчитаны на условное давление до 4 МПа.

Достоинством рассматриваемых теплообменных аппаратов 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.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.