Методичні вказівки по курсовому проектуванню
Розрахунок кожухотрубного теплообмінника
1. Кожухотрубні теплообмінники
Загальні відомості
Кожухотрубні теплообмінники найбільш широко поширені в харчових виробництвах. Це такими їх достоїнствами - компактністю, невисоким витратою металу, легкістю очищення труб зсередини, надійністю в роботі.
Конструкція кожухотрубного теплообмінника полягає в наступному. У зовнішню трубу великого діаметру - кожух 1 (рис. 1) поміщений пучок трубок 3 . Кінці трубок 3 развальцовани в трубних гратах 2 , чим забезпечується герметичність міжтрубному простору. Зверху і знизу трубні решітки закриті кришками 5 , які за допомогою прокладок 6 і фланців 7 герметично з'єднуються з гратами і корпусом. При великій висоті апарати можуть встановлюватися на міжповерховому перекритті з допомогою опорних лап 9 . Перший теплоносій проходить по трубах, а другий подається до межтрубное простір.
Зазначимо, що у зв'язку з великим обсягом міжтрубному простору ця конструкція як би призначена для подачі туди гріє пара. При цьому пара підводиться у верхній частині апарата через патрубок 8 , а конденсат відводиться з нижньої перерізу через патрубок 10 < i>, розташований можливо ближче до трубної решітці. По трубах доцільно направляти рідина, так як конструкція дозволяє забезпечити необхідну швидкість руху рідкого теплоносія, пропускаючи його за частиною труб, об'єднаних в одному пучку. По одному пучку труб рідина робить один хід, а по іншому - другий хід і т.д., реалізуючи багатоходової кожухотрубний апарат. На рис. 2 зображено двухходовой теплообмінник, в корпусі 1 якого розміщені трубки 2 .
У правій кришці апарата є патрубки 5 і 7 для входу і виходу рідкого теплоносія. Внутрішнє простір кришки розділене перегородкою 6 на дві секції. Пара надходить через патрубок 4 , а конденсат виходить через патрубок 8 . Для поліпшення умов омивання зовнішньої поверхні трубок пором межтрубное простір розділено вертикальними перегородками 3 . Збільшення числа ходів у апараті веде до зменшення живого перерізу кожного ходу і, отже, до зростання швидкості руху рідини в трубах. Це, у свою чергу, призводить до підвищення коефіцієнтів тепловіддачі і теплопередачі. Однак збільшення числа ходів веде до зростання гідравлічних опорів. На практиці число ходів в апаратах, застосовуваних у харчовій промисловості, не перевищує 20. Кожухотрубні теплообмінники характеризуються компактністю. У 1м 3 обсягу апарату поверхню теплопередачі може досягати 200 м 2 .
У розглянутих кожухотрубчастих теплообмінниках труби жорстко закріплені в трубній решітці. Внаслідок різниці температур між кожухом і трубами в них виникають температурні напруги, які можуть призвести до руйнування апарату. Теплообмінники з жорстким кріпленням труб в трубній решітці надійно працюють при різницях температур між корпусом і трубами 25 ... 30 0 С. Якщо ця різниця перевищує вказані межі, застосовують теплообмінники з різними компенсаторами температурних подовжень.
На рис. 3.а і б показані теплообмінники з В«плаваючоюВ» голівкою , в яких одна із трубних грат не з'єднана з кожухом і може вільно переміщатися уздовж осі при температурних подовженнях.
На рис. 3.в показаний теплообмінник з лінзовим компенсатором на корпусі. Температурні деформації компенсуються осьовим стисненням або розширенням цього компенсатора. Такі теплообмінники застосовують при температурних деформаціях, що не перевищують 10 ... 15 мм, і при тиску в міжтрубномупросторі не вище 0,25 МПа.
В
Рис. 3. Теплообмінники з компенсацією температурних подовжень:
а - з В«плаваючоюВ» головкою відкритого типу; б - з В«плаваючоюВ» головкою закритого типу; в-з лінзовим компенсатором; г - з сальниковим компенсатором; д- з U - образними трубами; е - з подвійними трубами;
1 - кожух; 2 - В«плаваючаВ» головка, 3 - лінзовий компесатор; 4 - сальник; 5 - U - образні труби; 6 - зовнішня труба з закритим нижнім кінцем; 7 - внутрішня труба з відкритими кінцями; пЃ‰, пЃ‰ пЃ‰ - теплоносії.
В
У теплообміннику з сальниковим компенсатором (рис. 3.г) одна з трубних решіток при температурних розширеннях може вільно переміщатися уздовж осі. Ущільнення патрубка, за яким виводиться з теплообмінника теплоносій пЃ‰ , досягається установкою на верхньом...
