Кожухотрубчатый теплообменник и разновидности его конструкций
Одно из самых распространенных оборудований, применяемых в газовой, нефтяной, химической и пищевой промышленностях – кожухотрубчатый теплообменник. Его главное отличие – это большие габариты, за счет чего достигается невысокий коэффициент теплоотдачи.
Изготовление теплообменников кожухотрубного типа регламентируется ГОСТом. Их производят из стали и меди. Стальные выпускаются следующих типов:
- с плавающей решеткой;
- с неподвижными трубными решетками;
- с удлиняющими U-образными трубами в конструкции;
- с температурным компенсатором;
- с плавающей головкой и установленным на ней компенсатором.
В отличие от стального, медный кожухотрубчатый теплообменник изготавливается лишь в двух видах: с неподвижными решетками на трубах и с установленным на кожухе температурным компенсатором.
Как устроен теплообменник с неподвижными решетками? В конструкцию входят: трубный пучок, теплообменные трубы, решетки, жестко соединенные с кожухом. Торцы кожуха закрыты специальными распределительными камерами, при этом кожух соединен с камерами фланцами. Аппарат снабжен штуцерами, необходимыми для подвода и отвода теплоносителей.
В других аппаратах к кожуху присоединен температурный линзовый компенсатор, необходимый для возмещения температурных деформаций. В конструкцию также может входить обтекатель, который способен уменьшить гидравлическое сопротивление межтрубного пространства.
Чтобы исключить возможность появления температурных напряжений требуется свободное удлинение труб. В конструкцию данного аппарата должны входить U-образные трубы. Каждая из них может расширяться, поэтому обеспечивается свободное температурное удлинение. Одно из преимуществ данной конструкции – это возможность извлечения пучка труб для дальнейшей очистки или полной замены. Однако очистка внутреннего пространства труб невозможна, поэтому среда, направляемая в трубное пространство, не должна образовывать отложений. Механическая чистка невозможна, можно использовать лишь воду, пар, химические реагенты, возможен также гидромеханический способ, при котором в направляемом потоке воды содержатся твердые шары или абразивный материал. Чтобы добиться температурного возмещения в такое оборудование можно установить специальный компенсатор, его устанавливают на плавающей головке.
Зачем в некоторые конструкции теплообменника устанавливают плавающую головку? В такую конструкцию входят два типа решеток, одна из которых может свободно перемещаться по оси, а другая неподвижно прикреплена к корпусу. Подвижная часть исключает возможность деформации температур труб и кожуха. Почему двигающуюся решетку называют «плавающей головкой»? Дело в том, что она свободно установлена в кожухе и закрыта присоединенной к ней крышкой, при нагревании такая конструкция перемещается внутри кожуха. Особенность такого теплообменника заключается в том, что подвижную часть невозможно извлечь из кожуха, поэтому демонтаж аппарата значительно усложняется.