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:
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%
В составе набора:
- основные и вспомогательные трубопроводы (скопировал из стандатрных Visio);
- шиберный вентиль (тоже из стандартного набора Visio);
- паровой котел;
- турбина (общее обозначение);
- пароперегреватель;
- водяной экономайзер;
- насос;
- деаэратор;
- подогреватель;
- подогреватель с охладителем конденсата (дренажа);
- подогреватель с пароохладителем и охладителем дренажа;
- конденсатор;
- теплообменник (использовал для обозначения пикового водогрейного котла);
- потребитель тепла;
- РОУ;
- направляющий аппарат;
- электрогенератор;
- фильтр;
- расширитель непрерывной продувки;
- подогреватель эжекторов;
- «шайба» (не знал как назвать);
- смеситель.
В этом наборе некоторые фигуры не описаны в ГОСТ: РНП, смеситель, подогреватель эжекторов и некоторые другие. Их я рисовал пропорционально другим фигурам. При прохождении нормоконтроля, замечаний не было.
Для примера, приведу одну из схем, которую рисовал с использованием этого набора.
Надеюсь, вам пригодится.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.