Теплообменные апараты

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 04 Ноября 2012 в 10:49, реферат

Краткое описание

Теплообменник, теплообменный аппарат – устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители.

Содержание работы

Введение.
Двухтрубные теплообменники типа “труба в трубе”.
Элементные (секционные) теплообменники.
Заключение.
Литература.

Содержимое работы - 1 файл

Содержание.docx

— 110.00 Кб (Скачать файл)

Содержание

 

    1. Введение.
    2. Двухтрубные теплообменники типа “труба в трубе”.
    3. Элементные (секционные) теплообменники.
    4. Заключение.
    5. Литература.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Теплообменник, теплообменный аппарат – устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Применяется в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве. Требования к промышленным теплообменным аппаратам в зависимости от конкретных условий применения весьма разнообразны. Основными требованиями являются: обеспечение наиболее высокого коэффициента теплопередачи при возможно меньшем гидравлическом сопротивлении; компактность и наименьший расход материала; надежность и герметичность в сочетании с разборностью и доступностью поверхности теплообмена для механической очистки ев от загрязнений; унификация узлов и деталей; технологичность механизированного изготовления широких рядов поверхностей теплообмена для различного диапазона рабочих температур, давлений и т.д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Двухтрубные теплообменники типа “труба в трубе”

 

Теплообменники  этого типа состоят из ряда последовательно  соединенных звеньев. Каждое звено  представляет собой две соосные трубы (рис.1.). Для удобства чистки и замены внутренние трубы обычно соединяют между собой «калачами» или коленами. Один теплоноситель движется по внутренним трубам 1, а другой – по кольцевому зазору между внутренними 1 и наружными 2 трубами. Внутренние трубы (обычно диаметром 57 – 108 мм) соединяются калачами (изогнутая соединительная труба) 3, а наружные трубы, имеющие диаметр 76 – 159 мм, - соединительными патрубками 4. Двухтрубные теплообменники, имеющие значительную поверхность нагрева, состоят из ряда секций, параллельно соединенных коллекторами. Если одним из теплоносителей является насыщенный пар, то его, как правило, направляют в межтрубное (кольцевое) пространство. Благодаря небольшим поперечным сечениям трубного 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. Такие теплообменники часто применяют как жидкостные или газожидкостные. Кроме того, с увеличением скоростей теплоносителей уменьшается возможность отложения загрязнений на поверхности теплообмена. Подбором диаметров внутренней и наружной труб можно обеспечить обеим рабочим средам, участвующим в теплообмене, необходимую скорость для достижения высокой интенсивности теплообмена.

Теплообменники  типа «труба в трубе» просты по конструкции  и поддаются механической чистке, замена отдельных элементов несложная.

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теплообменники  «труба в трубе» предназначены для  нагрева и охлаждения сред в технологических  процессах нефтяной, газовой, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.  
Именно к поверхностным тепловым аппаратам относится теплообменик типа труба в трубе. Состоит он из нескольких связанных между собой звеньев, а каждое звено состоит из двух труб, между которыми и происходит поверхностный (через стенки) теплообмен. Теплообменник типа труба в трубе является простейшим, теплоносителями в нем могут быть как пары и газы, так и жидкости. Такой аппарат при множестве достоинств почти не имеет недостатков. 
Теплообменные аппараты (теплообменники) применяются для осуществления теплообмена между двумя теплоносителями с целью нагрева или охлаждения одного из них. В зависимости от этого теплообменные аппараты называют подогревателями или холодильниками.  
По способу передачи тепла различают следующие типы теплообменных аппаратов: 
- поверхностные, в которых оба теплоносителя разделены стенкой, причем тепло передается через поверхность стенки;  
- регенеративные, в которых процесс передачи тепла от горячего теплоносителя к холодному разделяется по времени на два периода и происходит при попеременном нагревании и охлаждении насадки теплообменника; 
смесительные, в которых теплообмен происходит при непосредственном соприкосновении теплоносителей.  
В химической промышленности наибольшее распространение получили поверхностные теплообменники, отличающиеся разнообразием конструкций, основную группу которых представляют трубчатые теплообменники, такие как: кожухотрубные, оросительные, погруженные и «труба в трубе». 
Теплообменник «труба в трубе» включают несколько расположенных друг над другом элементов, причем каждый элемент состоит из двух труб: наружной трубы большего диаметра и концентрически расположенной внутри нее трубы меньшего диаметра. Внутренне трубы элементов соединены друг с другом последовательно; так же связаны между собой наружные трубы.  
Для возможности очистки внутренне трубы соединяются при помощи съемных калачей. 
Благодаря небольшому поперечному сечению в этих теплообменниках легко достигаются высокие скорости теплоносителей в как в трубах, так и в межтрубном пространстве. При значительных количествах теплоносителей теплообменник составляют из нескольких параллельных секций, присоединяемых к общим коллекторам.

Преимущества  двухтрубного теплообменника:

-высокий коэффициент теплоотдачи;

-пригодность для нагрева или охлаждения сред при высоком давлении;

-простота изготовления, монтажа и обслуживания;

-можно обеспечить оптимальные скорости движения теплоносителей,

 подбирая соответствующие диаметры труб.

Недостатки  двухтрубного теплообменника:

-громоздкость;

-высокая стоимость вследствие большого расхода металла на наружные

 трубы, не участвующие в теплообмене;

-сложность очистки кольцевого пространства;

-значительные габариты, т.е. небольшая поверхность теплообмена в

 единице  объёма аппарата.

Теплообменники  «труба в трубе» могут использоваться, как для нагревания, так и для  охлаждения.  
Нагревание обычно производится или горячей водой или насыщенным водяным паром, который запускается в межтрубное пространство и конденсируется на поверхности внутренней трубы.  
Использование водяного пара в качестве греющего агента имеет следующие достоинства: 
- высокий коэффициент теплоотдачи;  
- большое количество тепла, выделяемое при конденсации пара;  
- равномерность обогрева, так как конденсация пара происходит при постоянной температуре;  
- легкое регулирование обогрева.  
При охлаждении в теплообменниках «труба в трубе» в качестве хладоагента может использоваться речная или артезианская вода, а в случае, когда требуется получить температуру ниже 5-20°С применяют холодильные рассолы (водные растворы СаСl2, NaCl, и др.).

Теплообменник труба в трубе однопоточный разборный ТТОР

Разборные однопоточные теплообменники труба в трубе  ТТОР предназначены для загрязненных и склонных к значительным отложениям рабочих сред, а также для сред, несущих взвеси, то есть для таких  технологических условий, когда  не допускается разделение рабочей  среды на параллельные потоки.

Аппараты  предназначены для применения в  различных очистных установках, сооружаемых  с целью охраны окружающей среды, в том числе на установках обработки  осадков сточных вод, в установках сжигания нефтешлама и для аналогичных условий работы в других областях промышленности при расходах жидкостей в кольцевом и трубном пространствах от 2 до 60 т/ч.

Конструкцией  аппаратов обеспечена возможность  регулярной механической очистки внутренней поверхности теплообменных труб от загрязнений, а также возможность  выемки теплообменных труб для их замены или механической очистки  наружной поверхности.

Более загрязненная среда одним потоком проходит внутри теплообменных труб, совершая при этом четыре хода по трубному пространству. Менее загрязненная среда противотоком проходит снаружи теплообменных  труб, совершая также четыре хода по кольцевому пространству.

Допускается выполнение аппарата двухходовым и  следовательно, двухпоточным по кольцевому пространству для тех случаев, когда то обусловлено условиями теплообмена (снаружи теплообменных труб- процесс теплообмена с испарением или конденсацией). Например, при использовании аппарата в качестве парового подогревателя загрязненного продукта.

Конструкцией  аппаратов предусмотрена возможность  свободных температурных удлинении  теплообменных труб. Возможность  температурных удлинении кожуховых труб конструкцией однопоточных четырех ходовых по кольцевому пространству аппаратов ограничена, поэтому перепад температур входа и выхода среды, проходящей через кольцевое пространство аппарата, не должен превышать 1500 С. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теплообменник труба в трубе однопоточный разборный ТТОР

 

 

 

 

Пример компоновки элементов теплообменника труба в трубе однопоточного разборного ТТОР в блок

Теплообменники изготавливаются следующих исполнениях:

1 – приварными  двойниками   
2 – со съемными двойниками.  
В теплообменниках применяются теплообменные трубы гладкие (Г).  
Теплообменники могут эксплуатироваться в условиях макроклиматических районов с умеренным и тропическим климатом. Климатическое исполнение «У» и «Т», категория изделия 1, 2 и 3 по ГОСТ 15150.  
Теплообменники рассчитаны на установку в географических районах сейсмичностью до 7 баллов по принятой в РФ 12-ти бальной шкале. Возможность эксплуатации в районах с сейсмичностью 7 и более баллов определяется расчетом на сейсмичность по СНиП 11-7-81 (с учетом конкретного типоразмера и схемы компоновки аппаратов).  
Пример условного обозначения теплообменного аппарата при заказе: 
Теплообменник труба в трубе однопоточный неразборный (ТТОН) со съемными двойниками (исполнение 2), с диаметром теплообменных и кожуховых труб d/D= 57/108 мм, на условные давления внутри и снаружи теплообменных труб Рв/Рн= 6,3/4,0 МПа, с гладкими теплообменными трубами (Г) длиной 6м, материального исполнения М1, климатического исполнения (У): 
Теплообм. ТТОН-2-57/108-6,3/4,0 / 6-Г-М1-У   
ТУ 3612-014-00220302-99.   
Теплообменник труба в трубе однопоточный разборный (ТТОР) с диаметрами теплообменных и кожуховых труб d/D= 89/159 мм, на условное давление внутри и снаружи теплообменных труб Рв/Рн= 4,0/1,6 МПа, с гладкими теплообменными трубами (Г) длиной 6м, материального исполнения М1, климатического исполнения (У):  
Теплообменник ТТОР-89/159-4,0/1,6 / 6-Г-М1-У  
ТУ 3612-014-00220302-99.   
Теплообменник труба в трубе многопоточный с 7-ью параллельными потоками (ТТМ7), с приварными двойниками (исполнение 1), с диаметрами теплообменных и кожуховых труб d/D=48/89 мм, на условные давления внутри и снаружи теплообменных труб Рв/Рн=1,6/1,6 МПа, с гладкими теплообменными трубами (Г) длиной 6 м, материального исполнения М1, климатического исполнения (Т):  
Теплообменник ТТМ7-1-48/89-1,6/1,6 / 6-Г-М1-Т   
ТУ 3612-014-00220302-99.   

 

 

 

 

Основные параметры теплообменников труба в трубе

Наименование параметров

Значения параметров для теплообменников типа

ТТОН

ТТОР

ТТМ

ТТРМ

Поверхность теплообмена гладких  труб, м2

0,11-4,45

5,0-18,0

3,9-93,0

0,55-4,6

Наружный диаметр теплообменных  труб, мм

25; 38; 48; 57; 89; 108; 133; 159.

89; 108; 133;159

38; 48; 57

25; 38; 48; 57.

Наружный диаметр кожуховых труб, мм

57; 76; 89; 108; 133; 159; 219

133; 159; 219

89; 108.

57; 76; 89; 108.

Условное давление, МПа, не более

В трубах

1,6; 4,0; 6,3

1,6; 4,0

1,6; 4,0

6,3

В кожухе

1,6; 4,0; 6,3

1,6; 4,0

1,6; 4,0

1,6; 4,0; 6,3

Температура рабочей среды, 0 С

В трубах

От минус 30 до 300

От минус 30 до 400

От минус 30 до 400

От минус 30 до 400

В кожухе

От минус 30 до 300

От минус 30 до 400

От минус 30 до 400

От минус 30 до 400

Длина теплообменных труб, мм

1500; 3000; 4500; 6000; 9000.

4500; 6000; 9000

3000; 4500; 6000; 9000.

1500; 3000; 4500; 6000


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Элементные (секционные) теплообменники

 

Для повышения  скорости движения среды в межтрубном пространстве без применения перегородок, затрудняющих очистку аппарата, используют элементные теплообменники (рис. 2.). Эти теплообменники состоят из последовательно соединенных элементов–секций. Сочетание нескольких элементов с малым числом труб соответствует принципу многоходового кожухотрубчатого аппарата, работающего на наиболее выгодной схеме – противоточной. 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.

Информация о работе Теплообменные апараты