Архивы за месяц Декабрь, 2013

Сварные неразборные пластинчатые теплообменники

В некоторых технологических линиях, например для произ­водства азотной кислоты, требуются теплообменники большой единичной тепловой производительности. Такие теплообменники должны работать длительное время при одном и том же техно­логическом режиме с газообразными рабочими средами, не дающими загрязнений на поверхностях теплообмена.

Сварные неразборные пластинчатые теплообменники

Рис. 15. Блочный теплообменник с пластинами 0,8 м2 на двухопорной раме

Сварные неразборные пластинчатые теплообменники

Рис. 16. Блочный конденсатор ваку­умных паров

Сварные неразборные пластинчатые теплообменники

Для таких условий применяют пластинчатые сварные нераз­борные теплообменники специальной конструкции. На рис. 17 показан сварной неразборный пластинчатый теплообменник для охлаждения нитрозных газов от 300 до 125° С путем подогрева холодных газов от 40 до 260° С при рабочем давлении 0,8 МПа (8 ат).

На рис. 17 показано крепление концевых плит на сварной моноблок поверхностью 325 м2. Поверхности теплообмена и па-

Сварные неразборные пластинчатые теплообменники

Рис. 17. Крепление концевых плит на сварной моноблок

трубки изготовлены из нержавеющей стали, а концевые плиты и стяжные блоки — из более дешевой углеродистой стали.

По сравнению с кожухотрубчатым теплообменником плас­тинчатый аппарат занимает в два раза меньший объем при оди­наковой поверхности теплообмена. Кроме того, достигается до­полнительное снижение расхода нержавеющей стали на единицу тепловой производительности аппарата благодаря более высо­ким коэффициентам теплопередачи пластинчатых теплообмен­ников.

Сварные неразборные теплообменники также состоят из тон­ких пластин, которые сварены в теплообменный элемент, как это показано на рис. 18. Расстояние между стенками пластин зависит от высоты гофр или специальных дистанционных штиф­тов.

Сварной моноблок пластин помещается между парой кон­цевых плит, которые воспринимают па себя давление рабочих сред.

Неразборные пластинчатые теплообменники могут быть из­готовлены с необходимым числом ходов для каждой рабочей среды.

В настоящее время в мировой практике созданы такие теп­лообменники с рабочим давлением до 3 МПа (ЗО ат) на темпе­

Сварные неразборные пластинчатые теплообменники

рне. 18. Теплообменный элемент сварного неразборного

аппарата

ратуры, ограниченные лишь тепловой стойкостью выбранного металла, с единичной поверхностью теплообмена до 1000 м2.

Эти пластинчатые теплообменники изготовляют практически из любого металла, который допускает штамповку и сварку.

На рис. 19 показана греющая камера пластинчатого типа к выпарному аппарату, применяемому в производстве целлюло­зы. Особенностью этого теплообменника является идентичность каналов как для первой, так и для второй рабочей среды, что позволяет вести процесс упаривания щелоков с периодическим переключением каналов. Конденсирующийся водяной пар смы­вает отложения на поверхностях теплообмена, образующиеся при подогреве и кипении упариваемых растворов.

По мере усовершенствования технологии штамповки и свар­ки тонкого листа следует ожидать дальнейшего совершенство­вания конструкций сварных неразборных пластинчатых тепло­
обменников, область приме­нения которых непрерывно расширяется.

Сварные неразборные пластинчатые теплообменники

Рис. 19. Сварная неразборная пла­стинчатая греющая камера для вы­парного аппарата

Блочные пластинчатые теплообменники

Блочные пластинчатые теплообменники

Рис. 12. Сварной блок из гофрированных пластин:

1 — пласі ина, — угловая

распределительная наме ра

Блочные сварные пластинчатые теплообменники предназна­чены для подогрева и охлаждения жидкой рабочей среды, а так­же для конденсации паров под давлением в условиях, при кото­рых рабочая среда не образует на поверхностях теплообмена трудно­растворимых отложений.

Основным узлом этих аппаратов являются унифицированные блоки, сваренные из гофрированных пла­стин.

На рис. 12 показана конструкция сварного блока из серийно выпуска­емых в СССР пластин рабочей по­верхности 0,5 м2. Унифицированный сварной блок поверхностью тепло-

Блочные пластинчатые теплообменники

6)

Рис. 13. Пластинчатый блочный теплообмен­ник:

и — схема внутреннего устройства, й — узел соединения блоков

обмена 10 м2 собирают из 22 таких пластин. Пластины с разме­щенными между ними по контуру металлическими прокладками собирают в приспособлении так, чтобы наклон гофр на смеж­ных пластинах был направлен в противоположные стороны. За­тем сваривают кромки пластин с прокладками. Пластины 1 име — 26
ют форму шестиугольника. Наклонные кромки пластин соеди­няются с прокладками, которые уложены через одну, так что образуются соответствующие каналы для группового входа и выхода рабочих сред.

К местам входа и выхода рабочей среды в щелевидные кана­лы приваривают соответственно четыре камеры 2 с круглыми отверстиями диаметром 120 мм с канавками для соединения блоков между собой посредством специальных втулок.

На рис. 13 схематично изображен пластинчатый блочный теплообменник, рассчитанный на рабочее давление 2,5 МПа (25 ат) и температуру рабочей среды от 200 до 400° С. Теплооб­менник составлен из унифицированных сварных блоков У, схе­ма компоновки которых, а также их количество определяются тепловым и гидромеханическим расчетами аппарата. Блоки ус­тановлены на раме, аналогичной по конструкции рамам разбор­ных теплообменников. В боковых стенках камер 2 имеются от­верстия 3 и 6 для входа и выхода рабочей среды. Распредели­тельные камеры блоков соединяются между собой втулками проходными 8 или глухими 7, уплотненными в отверстиях малы­ми кольцевыми прокладками 9. Применение втулок позволяет собирать пакеты по параллельной, гтротивоточной или смешан­ной схеме движения рабочих сред по аналогии с разборным пластинчатым теплообменником.

Блоки на раме располагаются между плитами подвижной 5 п неподвижной 10 и плотно сжаты болтами. На плитах 5 и 10 расположены съемные патрубки 11 и 4 для входа и выхода ра­бочей среды, что позволяет в зависимости от требуемой схемы компоновки пластин устанавливать их в любом из углов конце­вых плит.

Кольцевые прокладки 9 защищены втулками от непосредст­венного воздействия на них агрессивной среды. Прокладка при сжатии блоков между плитами находится под высоким давле­нием, поэтому применяют прокладки из более твердого, долго­вечного и теплостойкого материала, например, паронита, алю­миния, меди, фторопласта, свинца и др.

Теплообменники пластинчатые блочные хорошо зарекомен­довали себя во многих отраслях промышленности.

11а рис. 14 показана компоновка сварных блоков и пластин в них в промышленном аппарате поверхностью теплообмена F = 100 м2.

В последнее время созданы более эффективные конструкции пластин для блочных сварных теплообменников, например, с поверхностью теплообмена одной пластины 0,8 и 1,2 м2. Общий вид блочного теплообменника с пластинами размером 0,8 м2 по­казан па рис. 15. На концевых плитах теплообменника установ­лены съемные патрубки с условным проходом диаметром 200 мм.

В некоторых случаях, например, при конденсации пара под ваїлумом или теплообмене с газами при низких давлениях объ­

емы рабочих сред увеличиваются, что требует значительного увеличения диаметров патрубков.

Для этих случаев более эффективна специальная конструк­ция блочных пластинчатых теплообменников, показанная на рис. 16.

Для теплообмена между горячим и холодным воздухом в ус­тановках каталитической очистки атмосферного воздуха такие теплообменники, включая пластины, изготовляют из углеродис­той стали.

Блочные теплообменники характеризуются высокой интенсив­ностью процесса теплообмена, хорошей ремоитоспособностью,

Блочные пластинчатые теплообменники

компактностью и высоким коэффициентом унификации размер­ного ряда, что весьма важно для их массового изготовления.

При эксплуатации пластинчатых теплообменников такой конструкции выход из строя одного из блоков не ведет к дли­тельной остановке всего аппарата. Практически за 2—3 ч по­врежденный блок можно снять с рамы и заменить запасным либо включить аппарат в работу с меньшим числом блоков. В готовом аппарате можно менять не только число ходов и ско­рость рабочей среды, но и величину поверхности теплообмена за счет добавления или уменьшения числа блоков на раме ап­парата.

Разборные пластинчатые теплообменники

При тепловой обработке многих ра­бочих сред на теплопередающих стен­ках остаются различные отложения, которые препятствуют процессу тепло­передачи. Кроме того, при тепловой обработке термически нестойких про­дуктов на стенках образуется пригар. В этих случаях необходимо часто раз­бирать аппарат для очистки поверхно­сти теплообмена от слоя пригара, осадка или остатков продукта под на­дежным визуальным контролем.

В некоторых случаях в связи с из­менением технологического режима возникает необходимость перекомпоновки поверхности теплооб­мена, изменения числа параллельно включенных каналов в со­ответствии с изменившимися расходами рабочих сред либо неко­торое увеличение, либо уменьшение общей поверхности тепло­обмена.

В химических производствах иногда наблюдается интен­сивное коррозионное или эррозионное неравномерное разруше­ние поверхности теплообмена только на определенных неблаго­приятных участках, в связи с чем возникает необходимость замены поверхности теплообмена на этих участках.

Во всех подобных случаях наиболее рациональной, а часто и незаменимой является конструкция пластинчатых теплообменни­ков, которые имеют легко разборную, состоящую из отдельных, сомкнутых элементов, поверхность теплообмена.

Пластины в этих аппаратах имеют прокладки для уплотне­ния межпластинных каналов при сборке всей системы.

Для выявления особенностей разборных пластинчатых теп­лообменников рассмотрим схему (рис. 6).

Аппарат состоит из группы теплообменных пластин 75, под­вешенных на верхней горизонтальной штанге 7.

Концы верхней и нижней штанг закреплены в неподвижной плите (передней стойке) 3 и на задней стойке. При помощи на­жимной плиты 8 и винта 10 пластины в собранном состоянии сжаты в один пакет. На схеме для более ясного изображения потоков рабочих сред показаны только пять пластин в раздви­нутом положении. В рабочем положении пластины плотно при-

Разборные пластинчатые теплообменники

Рис. 6. Схема современного пластинчатого аппарата:

/, 2, //, 12 — штуцера; 3 — передняя стойка; 4 — верхнее угловое отверстие, 5 — кольцевая резиновая прокладка; 6 — граничная пластина; 7 — штанга; Л’ — на­жимная плита; 9 — задняя стойка. Ю — винт. 13 — большая резиновая прокладка,

14 — — нижнее угловое отверстие, 15 — іеплообменная пластина

жаты друг к другу на резиновых прокладках 13 и 5. Группа та­ких пластин в рабочем положении наглядно показана на рис. 7.

Разборные пластинчатые теплообменники

Рис.

7. Пластины в рабо­чем положении

Каждая пластина имеет прокладки двух назначений: а) большая резино­вая кольцевая прокладка, ограничива­ющая на лицевой стороне пластины канал для соответствующего потока рабочей среды и охватывающая также два угловых отверстия (с одной сторо­ны пластины или по диагонали), через которые происходит приток среды в межпластинный канал и сток из него;

б) две малые резиновые прокладки, изолирующие два остальных отвер­стия и создающие транзитный проход для второй рабочей среды.

Система уплотнительных прокла­док разборного пластинчатого теплооб­менника построена так, что после сбор­ки и сжатия пластин в аппарате обра­зуются две системы герметичных кана­лов, изолированных одна от другой металлической стенкой и прокладка­ми: одна для горячей рабочей среды,

другая для холодной. Одна из этих систем состоит из нечетных каналов между пластинами, а другая из четных, благодаря че­му потоки горячей и холодной рабочих сред чередуются. Обе системы межпластинных каналов соединяются со своими кол-
лекторами и далее со штуцерами для входа и выхода рабочих сред, расположенными на плитах.

Холодная рабочая среда входит в аппарат через штуцер, рас­положенный на неподвижной плите (например, штуцер У), и через верхнее угловое отверстие 4 (в первой слева пластине) по­падает в продольный коллектор, образованный угловыми отвер­стиями пластин после их сборки. По коллектору холодная среда доходит до пластины 6, имеющей глухой угол (без отверстия), и распределяется по нечетным межпластинным каналам, кото­рые сообщаются (через один) с угловым коллектором благодаря

ti

■~П

‘Н

соответствующему расположе­

стії теплообмена загрязнений, требующих разборки аппарата для их механической очистки. Примерами таких аппаратов яв­ляются нагреватели, использующие в качестве одной из сред конденсирующийся пар; холодильники газов, минеральных и органических кислот, щелочей и некоторых растворов солей и другие аппараты.

А~А

Разборные пластинчатые теплообменники

Для таких условий целесообразно применять кожухотрубча­тые теплообменники с неподвижными трубными решетками типа ТН, с компенсатором удлинений типа ТЛ, с U-образными труба­ми типа ТУ. Разработаны также и новые более эффективные конструкции полуразборных пластинчатых теплообменников.

Разборные пластинчатые теплообменники

Рис. 9. Пластинчатый полуразборный двухсекционный конденсатор на раме с центральной неподвижной опорой:

1 — секции пластин; 2 — центральная неподвижная плита; 3 — нажимная плита; 4 —- стяжка. 5 — штанга; в, 8 — нажимные гайки, 7 — стоика

Рассмотрим устройство полуразборного пластинчатого кон­денсатора, конструкция которого типична для крупных промыш­ленных аппаратов.

Аппарат предназначен для конденсации пара или паро-газо — вых смесей при избыточном давлении рабочей среды от 1 до 16 ат и температуре от 30 до 200° С. Аппарат может применять­ся как нагреватель жидкой или газообразной среды при условии, что хотя бы одна из рабочих сред не оставляет на поверхности теплообмена загрязнений, которые трудно удалить химической промывкой.

На рис. 9 показан общий вид полуразборного пластинчатого конденсатора. Конденсатор представляет собой две секции плас­тин 1, установленных на раме аппарата симметрично по обе стороны от центральной неподвижной плиты 2. Рама аппарата состоит из верхних и нижних штанг 5, закрепленных в централь­ной плите и концевых стойках 7. По верхним штангам могут перемещаться подвижные нажимные плиты 3 и стягивать секции пластин при помощи стяжек 4 и нажимных гаек 6 и 8. На цент­ральной неподвижной плите размещены штуцера для подвода и отвода рабочих сред.

Основным элементом полуразборного аппарата являются узлы попарно сваренных пластин (рис. 10). Каждый такой узел имеет две различные по конструкции пластины (1 и 2), соеди­ненные между собой посредством контактно-шовной электро­сварки. Каждая пара пластин па подвеске подвешивается на верхнюю штангу и может по ней перемещаться. По контуру каж­дой пластины выштампован U-образный паз. Правая пластина по форме является «зеркальным» отображением левой.

Разборные пластинчатые теплообменники

Рис. 10. Конструкция попарно сварен­ных пластин полуразборного аппарата:

1 — правая пластина; 2 — левач пластина; 3 — подвеска; 4 — малая прокладка; 5 —

большая прокладка; 6 — штриховая ли­нии — линия контактного шва попарной сварки пластин

При сборке под сварку двух пластин вершины U-об — разных пазов прилегают друг к другу. Штриховая ли­ния 6 на рис. 10 показывает места попарной сварки пла­стин для получения нераз­борного щелевидного кана­ла. Смежные с неразборпым каналы делают разборными для чистки от загрязнений. Для этого узлы из попарно сваренных пластин соединя­ют в пакет и уплотняют раз­борные каналы посредством резиновых прокладок 4 и 5. Форма пазов под резиновые прокладки разборных кана­лов, как показано на рис. 10, получается шестиугольной. При сжатии пакета паз уменьшается в направлении продольной оси. В замкну­тых пазах подобной конст­рукции прокладка работает в условиях самоуплотнения, что по­зволяет эксплуатировать эту конструкцию при больших давле­ниях. Поверхность пластин гофрирована. Гофры имеют в попе­речном сечении вид равнобедренного треугольника. По углам пластины расположены отверстия большого диаметра, что спо­собствует эффективной работе аппарата при больших расходах пара, газа и других рабочих сред с высоким удельным объемом.

При попарной сварке пластин заваривают кромки только двух угловых отверстий. Кромки остальных двух отверстий об­разуют вход и выход в межпластинный неразборный канал.

Резиновые прокладки на стороне разборных каналов разме­щают аналогично размещению их в разборных пластинчатых теплообменниках.

Пластины собирают таким образом, чтобы вершины гофр на сопрягаемых поверхностях были обращены в противоположные стороны.

На рис. 11 показана схема движения рабочей среды в кон­денсаторе. Узлы из попарно сваренных пластин с резиновыми прокладками в пазах, обращенных в сторону подвижных плит, устанавливают на раму аппарата. При сборке конденсатора ре­зиновые прокладки попадают в закрывающие их со всех сторон пазы. Образуются две системы каналов, изолированных друг от друга стенками пластин.

Пар или горячая рабочая среда подводится в аппарат через верхний штуцер на центральной плите, соединенный с тройни­ком, в котором рабочая среда разделяется на два равных пото­ка, направляемые в верхние коллекторы обеих секций. Из кол-

Вход горячей среды (I) Выход холодной среды (В)

Вход холодной среды (В)

Выход горячей среды (I)

Рис. 11. Схема движения рабочих сред в полуразборном пластинчатом

конденсаторе

Разборные пластинчатые теплообменники

П

лектора пар попадает в расположенные параллельно неразбор­ные щелевидные каналы, где конденсируется на поверхности пластин. Конденсат стекает из щелевидных каналов в нижний коллектор и через нижний штуцер выводится из аппарата.

Охлаждающая вода (или нагреваемая рабочая среда) по­дается во второй нижний штуцер на центральной плите, запол­няет нижние коллекторы по обе стороны от центральной плиты и поднимается по щелевидным каналам разборной стороны по­верхности теплообмена.

Нагретая среда накапливается в верхнем коллекторе и через штуцер выводится из аппарата.

При необходимости применения многоходового теплообмен­ника со стороны одной из рабочих сред или со стороны обеих сред устанавливают в пакетах концевые пластины с заглушен­ным на одном из углов отверстием. Соответственно необходимые штуцера размещают на подвижных плитах. На подвижных пли­тах возможна также и установка кранов для продувки соответ­ствующих коллекторов или для выпуска из аппарата рабочей среды. Полуразборные пластинчатые теплообменники этой кон-
отру к ції и имеют ряд поверхностей теплообмена, который можно создать из унифицированных узлов. Этот ряд может охватывать диапазон от 3 до 300 м2.

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ПЛАСТИНЧАТЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

Определяющей особенностью устройств пластинчатых тепло­обменных аппаратов является конструкция и форма поверхно­сти теплообмена и каналов для рабочей среды. Поверхность теплообмена образуется из отдельных пластин, а каналы для рабочей среды имеют щелевидную форму. Рабочая среда дви­жется у поверхности теплообмена тонким слоем, что способству­ет интенсификации процесса теплоотдачи. Формы пластин и профили их поверхности очень разнообразны, а конструкции до­вольно сложны и иногда мало похожи на пластины, поэтому название «пластина» строго говоря, по отношению к некото­рым конструктивным формам должно рассматриваться как условное.

Пластины располагают параллельно друг другу, причем меж­ду рабочими поверхностями двух смежных пластин создается не­большой зазор, образующий канал для рабочей среды, подвер­гаемой нагреванию или охлаждению.

В простейшем случае пластины могут быть плоскими, с глад­кими стенками и иметь прямоугольную, квадратную, круглую либо другую форму.

Простейший теплообменник должен иметь не менее трех пластин, образующих два канала, по одному из которых течет горячая рабочая среда, а по другому—холодная (рис. 5).

В промышленных аппаратах число пластин бывает большим и рабочие среды движутся по множеству параллельных каналов сразу.

Уже на основании общего принципа конструирования плас­тинчатого теплообменника можно сделать заключение о некото­рых его особенностях, весьма важных для практики. Малая толщина пластин и параллельная расстановка с малыми проме­жутками между пластинами позволяет разместить в пространст­ве рабочую поверхность теплообменника наиболее компактно с такой «плотностью», которая недостижима в других типах жидкостных теплообменников. Это, в конечном счете, приводит к тому, что пластинчатые теплообменные аппараты обладают при равной тепловой нагрузке значительно меньшими габарит­ными размерами и металлоемкостью, чем аппараты типа «труба
в трубе», кожухотрубчатые и другие, обладающие достаточно высокой эф­фективностью теплообмена.

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ПЛАСТИНЧАТЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

Рис. 5. Схема теплопереда­ющего элемента пластинча­того теплообменника

О ВОЗНИКНОВЕНИИ ПЛАСТИНЧАТЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ИХ КОНСТРУКЦИЙ

Пластинчатые теплообменные аппараты являются разновид­ностью поверхностных рекуперативных теплообменных аппара­тов с поверхностью теплообмена, изготовленной из тонкого ли­ста. Наиболее широко применяются в промышленности разбор­ные пластинчатые теплообменники. Они состоят из отдельных пластин с прокладками, приспособлены для быстрой разборки 12

и сборки и вся их теплообменная поверхность доступна для очистки. Полуразборные, сварные блочные и сварные неразбор — ныс теплообменники являются разновидностью аппаратов плас­тинчатого типа.

Пластинчатые теплообменники появились сравнительно не­давно и много позднее трубчатых.

В литературе имеются данные, свидетельствующие о том, что принципы устройства пластинчатых аппаратов для нагрева­ния и охлаждения жидкостей в тонком слое и некоторые их кон­структивные решения были предложены еще в конце прошлого столетия Драхе (1878 г.), Брейтвишем (1881 г.) и Мальвезиным (1895 г.). В 1917 г. Гаррисоном предложена теплообменная плас­тина с четырьмя угловыми отверстиями и зигзагообразными каналами с обеих сторон.

Однако промышленное применение разборных пластинчатых аппаратов началось только после 1923 г. в результате усовер­шенствований, внесенных Зелигманом, использовавшим при раз­работке конструкции разборного теплообменника принцип уст­ройства фильтр-пресса.

Первоначально пластины для теплообменников отливали из бронзы с последующим фрезерованием на них каналов и отвер­стий для рабочей среды и канавок для резиновых прокладок. На рис. 2 показана конструкция таких пластин.

Аппарат конструкции Зслигмана (рис. 3) состоит в основном из теплообменных пластин двух видов: толстых бронзовых

с фрезерованными каналами с обеих сторон и тонких медных. Каждая толстая пластина имеет четыре угловых отверстия. На поверхности пластины вокруг двух расположенных но диагона­ли угловых отверстий профрезерованы канавки для уплотни­тельных резиновых прокладок. По контуру всей пластины также сделана канавка для большой резиновой прокладки, охватыва­ющей всю рабочую поверхность и два других отверстия.

Тонкие пластины гладкие, без прокладок. В собранном виде толстые и тонкие пластины расположены поочередно и установ­лены в вертикальном положении на станине, состоящей из двух горизонтальных направляющих и двух стоек. Весь набор пластин плотно сжат при помощи винтового зажимного механизма (рис. 4).

Рабочая среда входит в теплообменник через соответствую­щий штуцер на нажимной плите или на основной неподвижной плите и проходит в продольный канал, выполняющий роль кол­лектора.

Из коллектора жидкость поступает в плоские каналы в тол­стых плитах, причем заполняет только одну из систем каналов (каналы левой или правой стороны). Вторую систему каналов заполняет другая рабочая среда. Из межпластинных каналов жидкость попадает в коллектор, противоположный первому по диагонали, и выходит затем из аппарата. Рабочая среда дви-

О ВОЗНИКНОВЕНИИ ПЛАСТИНЧАТЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ИХ КОНСТРУКЦИЙ

Рис. 2. Пластины из бронзы с фрезерованными каналами:

и — фрезерованная пластина; 6 — группа пластин (раз­рез)

О ВОЗНИКНОВЕНИИ ПЛАСТИНЧАТЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ИХ КОНСТРУКЦИЙ

Рис. 3. Схема пластинчатого теплообменника с фрезерованными бронзовыми пластинами

жется через аппарат подобным же образом, омывая обратную поверхность толстых и тонких пластин.

Теплообмен происходит как через толстые, так и через тон­кие пластины.

Основной принцип устройства разборных пластинчатых теп­лообменников сохранился до настоящего времени.

О ВОЗНИКНОВЕНИИ ПЛАСТИНЧАТЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ИХ КОНСТРУКЦИЙ

Применение пластинчатых аппаратов в молочной, а затем и в других отраслях пищевой промышленности в различных кон­структивных вариантах, построенных по описан­ной схеме, оправдало себя полностью.

Конструкции фрезеро­ванных пластин «каналь — чатого» типа были разно­образны. Большое распро­странение имели не толь­ко пластины с зигзагооб­разными каналами, но и со спиральными, у кото­рых вход жидкости и ее выход расположены в центре пластины и на пе­риферии.

В 1932—1933 гг. в ре­зультате работ Фельдмей — ера и Зелигмана были предложены и затем усо­вершенствованы штампо­ванные пластины удлиненной формы с теплопередающей стенкой из тонкого волнистого листа. Это была пластина нового типа, по­верхность которой омывается одним потоком среды во всю ши­рину пластины.

Такие пластины можно считать прототипом современных, в конструкции которых теперь наблюдается большое разнооб­разие форм профиля рабочей поверхности.

Преимущества пластинчатых теплообменников перед други­ми типами весьма значительны, что дает возможность широко применить их не только в пищевой промышленности, но также и в химической, фармацевтической, гидролизной и металлурги­ческой, а также на транспорте.

Последующий прогресс в совершенствовании конструкции пластин выражался в следующем:

а) усовершенствование профиля поверхности пластин с целью повышения эффективности теплоотдачи и уменьшения гидравлических сопротивлений;

б) повышение жесткости тонкой штампованной пластины и пакета пластин в целом путем создания на поверхности элемен­
тов, обеспечивающих взаимную опору пластин по множеству равномерно расположенных точек;

в) повышение коррозионной стойкости и долговечности плас­тин и прокладок путем освоения листовой штамповки многих марок металлов и применения новых марок резин и резино­асбестовых материалов;

г) повышение технологичности конструкции с постепенным отказом от сварки и переходом на цельноштампованные конст­рукции из тонкого листа;

д) увеличение единичных размеров гофрированной пластины от 0,2 м2 в конце сороковых годов до 1,2 м2 в конце шестидеся­тых годов, что было обусловлено необходимостью создания крупных аппаратов.

Усовершенствованию подверглись и конструкции рам тепло­обменников со всеми вспомогательными элементами.

В настоящее время производство пластинчатых теплообмен­ных аппаратов имеется почти во всех крупных промышленно развитых странах мира. Наиболее крупные фирмы, изготовляю­щие эти аппараты, размещены в Англии, Швеции, США, ФРГ, Франции, Японии, Италии и Дании. Общее число крупных фирм-изготовителей теплообменных аппаратов около 30. В по­следние годы интенсивно развивается производство пластинча­тых теплообменных аппаратов в Польше, Чехословакии и ГДР.

В Советском Союзе первые пластинчатые теплообменники для пищевой промышленности были изготовлены в 1940 г. на Симферопольском машиностроительном заводе.

В послевоенный период производство небольших и средних по размерам пластинчатых аппаратов успешно развивалось на предприятиях отечественного пищевого машиностроения, а с на­чала 60-х годов налажено производство различных по размерам пластинчатых теплообменников для отраслей химической про­мышленности.

Пластинчатые теплообменники большой тепловой произво­дительности отечественного изготовления внедрены в технологи­ческие линии производства фосфорной и серной кислот, ацетиле­на и уксусной кислоты, соды, полупродуктов для получения пластмасс, глинозема, кормовых дрожжей и других продуктов микробиосинтеза, производства целлюлозы, спирта, при охлаж­дении минеральных масел и эмульсий.

Разборные пластинчатые теплообменники имеют более вы­сокие технико-экономические показатели по сравнению с наибо­лее распространенными кожухотрубчатыми. Однако полная за­мена кожухотрубчатых теплообменников пластинчатыми во многих случаях невозможна, поскольку область применения пластинчатых теплообменников лимитируется теплостойкостью и коррозионной стойкостью применяемых прокладок.

Прокладки на основе синтетических каучуков могут надежно работать лишь при температурах от минус 20°С до 140—150°С,

что недостаточно для многих процессов с газообразной и паро­образной рабочими средами. Разборные пластинчатые теплооб­менники на рабочие давления свыше 2—2,5 МПа (20—25 ат) также пока не изготовляются.

Для расширения области применения пластинчатых тепло­обменников на более высокие температуры и давления разраба­тываются новые виды прокладок и создаются сварные конструк­ции, в которых нет прокладок.

Так, еще в 1939 г. Рамэн в Швеции предложил оригинальную конструкцию теплообменника, у которого гладкие пластины по­парно сваривались, образуя плоские трубы. Эти плоские трубы закреплялись в сварных трубных решетках и вставлялись в ко­жух с квадратным поперечным сечением. Такой теплообменник назвали ламельным (lamelle — пластина). Эта конструкция теплообменника является переходной от кожухотрубчатого к пластинчатому. Ламельные теплообменники нашли примене­ние в целлюлозной промышленности и в последние годы их все шире применяют в химической и нефтехимической промышлен­ности. Характерной особенностью этой конструкции теплообмен­ника является возможность механической очистки поверхности теплообмена только с наружной стороны пластин, для чего пучок пластин вынимают из кожуха.

В дальнейшем конструкцию ламельных теплообменников усовершенствовали, что позволило расширить область примене­ния таких аппаратов по давлениям до 4,5 МПа (45 ат), а по тем­пературам до 400° С.

Однако ламельные теплообменники с гладкой поверхностью теплообмена имеют более низкий коэффициент теплоотдачи, чем аппараты из гофрированных пластин, работающие в сравнимых условиях.

Стремление сохранить высокую интенсивность теплоотдачи в ламельных теплообменниках и возможность механической очи­стки и осмотра поверхности теплообмена, хотя бы со стороны одной из рабочих сред, привело к созданию полуразборной кон­струкции пластинчатых теплообменников. В этой конструкции гофрированные пластины, напоминающие по внешнему виду пластины разборных теплообменников, сварены попарно. Такие пластины собирают в пакет, устанавливая между смежными парами пластин эластичные прокладки. Таким образом сохра­няется разборность поверхности теплообмена на стороне одной из рабочих сред. Если горячую рабочую среду пропускать по сварным каналам, а холодную — по разборным, то температур­ный предел применения полуразборных пластинчатых теплооб­менников можно повысить до 200° С.

Стремление увеличить температурный предел использования пластинчатых теплообменников привело к разработке сварных, неразборных теплообменников и блочных сварных пластинча- ных теплообменников, работающих без прокладок.

В неразборных пластинчатых теплообменниках отдельные гофрированные пластины сваривают между собой в блоки и по­лучают две системы герметичных каналов для рабочих сред. Недостатком сварных неразборных и блочных пластинчатых теплообменников можно считать невозможность механической очистки и осмотров поверхности теплообмена. Поэтому такие теплообменники применимы для рабочих сред, не дающих труд­норастворимых загрязнений поверхности теплообмена, при ис­пользовании которых не требуется механическая очистка кана­лов, а можно ограничиться промывкой их с применением хими­ческих средств.

Наряду с пластинчатыми теплообменниками, изготовляемы­ми из листовых материалов, в технике существуют и успешно применяются пластинчато-ребристые и спиральные конструкции теплообменников.

При совершенствовании современных типов теплообменни­ков, изготовляемых из листовых материалов, наряду с интенси­фикацией процесса и повышением его энергетической эффектив­ности, необходимо иметь в виду также повышение тепловой про­изводительности аппаратов.

Следует отметить и необходимость использования новых ма­териалов, обладающих лучшими свойствами и повышающих технико-экономический уровень теплообменного оборудования.

Поскольку новые материалы такие, как сплавы цветных ме­таллов, нержавеющие стали, мельхиор и др., значительно доро­же обычно применяемой углеродистой стали, то целесообразно вспомогательные элементы, например, раму теплообменника вы­полнять из более дешевых, но прочных конструкционных углеро­дистых сталей, а поверхность теплообмена, соприкасающуюся с рабочими средами, максимально разгрузить от силовых нагру­зок и тем самым ее облегчить и уменьшить расход ценных мате­риалов для нее. При таком разделении функции элементов теплообменника для изготовления поверхности теплообмена ста­новится экономически выгодно применять наиболее стойкие в коррозионном отношении материалы, несмотря на их высокую удельную стоимость.

Отказ от использования бесшовных труб малых диаметров для изготовления поверхностей теплообмена и замена их тон­ким листом также дает большой экономический эффект, по­скольку стоимость 1 м2 таких труб в несколько раз выше стои­мости 1 м2 тонкого листа из металла той же марки. Само изго­товление листа взамен труб малых диаметров намного произво­дительнее и разгружает металлургическую промышленность от производства наиболее трудоемких профилей проката.

В области технологии изготовления теплообменной аппарату­ры использование методов листовой штамповки и сварки повы­шает производительность труда и способствует созданию аппа­ратов интенсивного действия.

КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРА СОВРЕМЕННЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

В связи с разнообразием требований, предъявляемых в кон­кретных случаях к теплообменным аппаратам, и разнообразием условий теплообмена в промышленных аппаратах требуется изготовлять и применять аппараты различных типов, причем для каждого типа должен существовать широкий размерный ряд значений поверхностей теплообмена. Для наиболее распростра­ненных типов теплообменников размерные ряды начинаются с нескольких квадратных метров поверхностей теплообмена и доходят до нескольких тысяч квадратных метров ее в одном ап­парате.

Размерные ряды теплообменных аппаратов имеют градации также по допустимым давлениям и температурам рабочей сре­ды. Для обеспечения достаточной коррозионной стойкости по­верхности теплообмена по отношению к рабочим средам раз­мерные ряды теплообменников, помимо градаций по парамет­рам, должны иметь градации по маркам материалов, из которых изготовлен аппарат.

Очевидно, что одной универсальной конструкции теплооб­менного аппарата, которая соответствовала бы всем требовани­ям различных отраслей промышленности и работала бы при этом достаточно эффективно, существовать не может.

Среди многообразия рабочих условий удается для конкрет­ных отраслей промышленности выявить наиболее часто повторя­ющиеся условия эксплуатации. Для этих условий создают типо­вые конструкции теплообменных аппаратов так называемые теплообменные аппараты общего назначения.

Так, например, в химических и пищевых производствах до 70% теплообменников применяют для сред жидкость — жид­кость и пар — жидкость при давлениях до 1 МПа (10 кгс/см2) и температурах до 200° С.

Для этих условий разработаны и серийно изготовляются теплообменные аппараты общего назначения кожухо-трубчатого и спирального типов. В последнее время разрабатываются так­же более эффективные пластинчатые теплообменные аппараты общего назначения.

Теплообменные аппараты классифицируют по различным признакам.

На рис. 1 представлена классификация и номенклатура теп­лообменных аппаратов УкрНИИхиммаша для химических про­изводств, в которой за основной признак принята форма и ма­териал поверхности теплообмена.

Приведенная классификация может быть значительно рас­ширена с учетом отдельных конструктивных особенностей.

Наряду с классификацией теплообменных аппаратов по кон­структивным признакам целесообразно рассматривать и класси­фикацию по назначению аппарата и роду рабочей среды, по взаимному направлению движения рабочих сред и по характе­ру температурного режима.

Так, по назначению различают следующие теплообменные аппараты.

1. Для проведения теплопередачи без изменения агрегатного состояния рабочей среды: а) нагреватели; б) холодильники (ох­ладители).

2. Для проведения теплопередачи с изменением агрегатного состояния рабочих сред: а) испарители (кипятильники); б) кон­денсаторы (дефлегматоры).

3. Для одновременного проведения технологического про­цесса и теплопередачи: а) реакторы; б) абсорберы; в) теплооб­менники, встроенные в установки.

По роду рабочих сред различают теплообменники:

1) паро-жидкостные;

2) жидкостно-жидкостные;

3) газо-жидкостные;

4) газо-газовые.

Могут быть и другие варианты в зависимости от воз­можного сочетания используемых в процессе теплообмена рабо­чих сред.

По взаимному направлению движения рабочих сред разли­чают теплообменники:

1) прямоточные, в которых обе среды движутся в одном на­правлении;

2) противоточные, в которых обе среды движутся в противо­положных направлениях;

3) перекрестного тока, в которых обе рабочие среды движут­ся во взаимно перпендикулярных направлениях;

4) смешанного тока, в которых направления потоков рабочих сред возможны в различных сочетаниях (прямоток и противо­ток) .

По характеру температурного режима в теплообменных ап­паратах различают:

1) аппараты с установившимся тепловым режимом, в кото­рых температура рабочей среды на данном участке поверхности теплообмена с течением времени не изменяется; такие аппара­ты называются теплообменниками непрерывного действия;

2) аппараты с неустановившимся тепловым режимом, в ко­торых температура рабочей среды на данном участке поверх­ности теплообмена изменяется с течением времени; такие аппа­раты называются теплообменными аппаратами периодического действия.

ю

КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРА СОВРЕМЕННЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Рис. 1. Классификация теплообменных аппаратов для химических производств

Одним из основных условий высокого технического уровня теплообменной аппаратуры, предназначенной для удовлетворе­ния потребностей промышленности, является достаточно обшир­ная номенклатура по типам, размерам, параметрам, материа­лам, что позволяет выбрать для конкретных условий оптималь­ную конструкцию теплообменника.

Наиболее старыми, но часто применяемыми и в настоящее время являются теплообменные аппараты, изготовляемые из труб. Среди этих аппаратов более совершенными являются ко­жухотрубчатые различных типов. Применение аппаратов с по­верхностью теплообмена из труб оправдывает себя при значи­тельных давлениях и температурах рабочих сред: более 1 МПа (10 ат) и более 200° С.

Одним из преимуществ трубчатых теплообменных аппаратов является простота их конструкции. Изготовление таких аппара­тов возможно на универсальном оборудовании даже в условиях ремонтных мастерских.

Однако для крупносерийного производства широкого типо­размерного ряда поверхностей теплообмена конструкция кожу­хотрубчатых аппаратов нетехнологична. Коэффициент унифика­ции узлов и деталей размерного ряда этих аппаратов весьма низок (— 0,13), в то время как у пластинчатых на тот же ряд поверхностей он достигает 0,9.

Коэффициентом унификации деталей и узлов размерного ряда теплооб­менных аппаратов называют отношение количества узлов и деталей, размеры которых одинаковы для всего ряда, к общему количеству узлов деталей, не­обходимых для изготовления данного размерного ряда аппаратов.

Огромное значение, которое имеет этот показатель при оцен­ке технологичности и экономичности конструкции в условиях современного крупносерийного выпуска оборудования, достаточ­но очевидно.

Не менее важен и показатель удельной металлоемкости. Ес­ли сопоставить вес (или затраты) металла на изготовление теплообменника, приходящийся на единицу его тепловой произ­водительности в одинаковом режиме, то для кожухотрубчатых аппаратов он в 2—3 раза больше, чем для пластинчатых тепло­обменников новых конструкций.

ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ

Процессы теплообмена происходят всюду, где приходится нагревать или охлаждать ту или иную среду с целью ее обработ­ки или для утилизации тепла. Для передачи тепла от среды с высокой температурой к среде с низкой используют теплооб­менные аппараты разнообразных конструкций.

По способу передачи тепла теплообменные аппараты (их часто называют теплообменниками) можно разделить па две ос­новные группы: поверхностные теплообменники и теплообменни­ки смешения.

В поверхностных теплообменных аппаратах передача тепла от одной среды к другой происходит обычно через металличес­кую стенку, которую условно принято называть поверхностью теплообмена.

В теплообменниках смешения передача тепла происходит в процессе непосредственного соединения и перемешивания сред, что, очевидно, допустимо лишь при определенных условиях, зна­чительно ограничивающих применение аппаратов такого типа.

В химической промышленности теплообменное оборудование составляет в среднем по весу и стоимости 15—18% от всего обо­рудования.

В нефтеперерабатывающих и нефтехимических производствах теплообменники являются также одним из основных видов обо­рудования, и их доля по весу в этих производствах достигает до 50% от всей применяемой аппаратуры.

В химической, пищевой, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности применяют теплообменные аппараты для рабочих сред с различным агрегатным состоянием и струк­турой (газ, пар, капельная однофазная жидкость, суспензия, эмульсия и т. д.), причем для удовлетворения запросов произ­водства производительность аппаратов или расход среды долж­ны изменяться в широких пределах.

Учитывая большой диапазон температур и давлений рабо­чих сред, а также разнообразие их свойств при различных пара­метрах тепловой обработки, определим следующие основные требования, которым должны удовлетворять современные теп­лообменные аппараты.

1. Аппарат должен обеспечивать передачу требуемого коли­чества тепла от одной среды к другой с получением необходимых конечных температур и при возможно большей интенсивности теплообмена.

2. При заданных термодинамических параметрах рабочих сред (давлениях, температурах, объемах) и при различном аг­регатном состоянии аппарат должен быть работоспособным и достаточно надежным в работе.

3. Аппарат должен работать стабильно при изменении в процессе теплообмена физических (а возможно и химических) свойств рабочей среды: ее вязкости, плотности, теплопроводно­сти, фазового состояния и т. д.

4. Поверхность теплообмена и другие элементы конструкции аппарата, омываемые рабочей средой, должны обладать доста­точной химической стойкостью к агрессивному воздействию ее.

5. Для сохранения продолжительной работоспособности в процессе эксплуатации при обработке загрязненной среды или среды, выделяющей отложения на стенках, в конструкции аппа­рата должна быть предусмотрена возможность осмотра поверх­ностей теплообмена и доступность их для периодической очистки.

6. Аппарат должен обладать достаточным запасом прочно­сти, гарантирующим его безопасное состояние при напряжени­ях, возникающих как в результате давления рабочей среды, так и вследствие темпертурных деформаций различных частей теп­лообменника.

7. При данной тепловой нагрузке и других рабочих парамет­рах аппарат должен иметь возможно меньшие габариты и воз­можно меньшую удельную металлоемкость.

Требования к теплообменному аппарату не только разнооб­разны, но отчасти и противоречивы. Например, теплообменник всегда желательно эксплуатировать с возможно большим коэф­фициентом теплопередачи. Это влечет за собой повышение ско­рости движения рабочей среды или введение турбулизаторов в поток среды, омывающей рабочую поверхность; при этом час­то недопустимо увеличение гидравлических потерь в теплооб­менниках. Кроме того, желательна возможность разборки рабо­чей части аппарата для осмотра и очистки поверхности теплооб­мена от загрязнений, но при этом остается требование надежной герметичности системы каналов, не допускающей даже незначи­тельную утечку рабочей среды из аппарата или проникновение одной среды в другую. Можно привести примеры и других про­тиворечивых требований к теплообменнику.

При создании новых, более эффективных теплообменных ап­паратов необходимо стремиться уменьшать удельные затраты материалов (в том числе дефицитных металлов), труда, средств и затрачиваемой при работе энергии по сравнению с теми же показателями теплообменников существующих образцов.

Под удельными затратами для теплообменных аппаратов понимают за­траты. отнесенные к тепловой производительности аппарата в заданных усло­виях

Необходимо также при создании новых конструкций стре­миться к повышению интенсивности работы аппарата.

Под интенсивностью процесса в теилообменном аппарате следует пони­мать количество тепла, передаваемое в единицу времени через единицу по­верхности теплообмена при заданном тепловом режиме. Этот же параметр можно определить как удельную тепловую производительность аппарата.

Процесс теплообмена является сложным физическим процес­сом, зависящим от многих факторов. При заданных значениях поверхности теплообмена аппарата и температурном напоре интенсивность процесса характеризуется коэффициентом тепло­передачи, который для плоской стенки определяется формулой

а і кі а2

где си — коэффициент теплоотдачи от горячей среды к стенке;

1

— — термическое сопротивление теплоотдаче от горячей среды «1

к стенке; б — толщина стенки (или слоя осадка); л — коэффи — цнент теплопроводности стенки (или слоя осадка); 2—————————————————————————

ki

суммарное термическое сопротивление стенки с учетом отложе­ний на ней; с&2 — коэффициент теплоотдачи от стенки к холодной I

среде; термическое сопротивление теплоотдаче от стенки

ос 2

к холодной среде.

Анализ уравнения показывает, что коэффициент теплопере­дачи зависит в основном от значения наибольшего из термичес­ких сопротивлений. Поэтому для интенсификации процесса не­обходимо прежде всего уменьшить термическое сопротивление с той стороны, с которой оно является наибольшим.

Коэффициент теплопередачи всегда меньше любого из коэф­фициентов теплоотдачи и снижается с увеличением толщины стенки, уменьшением коэффициента ее теплопроводности, а так­же с увеличением толщины слоев отложений на ней.

Если своевременно не очищать поверхность теплообмена от загрязнений, то тепловая производительность аппарата быстро уменьшится и технологический режим нарушится. Восстановить режим можно путем увеличения расхода рабочей среды и тем­пературного напора, однако это всегда экономически невыгод­но, а часто практически невозможно.

Наименьшие затраты труда и средств на очистку поверхнос­тен теплообмена от загрязнений и наилучшие условия поддер­жания стабильной эффективности обеспечены в разборных кон­струкциях теплообменных аппаратов.

На интенсивность и эффективность процесса теплообмена влияют также форма поверхности теплообмена, эквивалентный диаметр каналов, шероховатость поверхности, компоновка ка­налов, обеспечивающая оптимальные скорости движения рабо­чих сред, средний температурный напор, наличие турбулизую — щих элементов в каналах, оребрение и другие конструктивные особенности.

Кроме конструктивных методов интенсификации процесса теплообмена, существуют режимные методы, связанные с изме­нением гидродинамических параметров и режима течения жид­кости у поверхности теплообмена. Режимные методы включают подвод колебаний к поверхности теплообмена, создание пульса­ций потока, вдувание газов в поток либо отсос рабочей среды через пористую стенку, наложение электрических или магнит­ных полей на поток, предотвращение отложений загрязнении на поверхности теплообмена путем турбулизирующего воздействия на поток и т. д.

Для получения оптимальных условий процесса теплообмена конструктивные и режимные методы целесообразно использо­вать совместно, комплексно.

Уменьшение удельных затрат материалов, труда, средств и энергии возможно путем унификации узлов и деталей при изго­товлении теплообменных аппаратов широкого размерного ряда, повышения технологичности конструкции, позволяющей орга­низовать серийное механизированное производство теплообмен­ников с использованием наиболее эффективных технологических методов:

штамповки поверхностей теплообмена, сварки и т. д.

В стоимости теплообменных аппаратов основную долю со­ставляет стоимость материалов, из которых изготовлен аппарат. Особенно значительно возрастает стоимость аппаратов при из­готовлении поверхности теплообмена из титана, алюминия, не­ржавеющих сталей, цветных металлов и сплавов, неметалличе­ских материалов и других дорогостоящих материалов.

Повышение экономичности конструкции теплообменника воз­можно поэтому путем создания более компактных конструкций, снижения удельных весовых показателей и рационального ис­пользования различных марок материалов.

Кроме того, компактность конструкции приводит к экономии производственных площадей, занимаемых теплообменной аппа­ратурой, и повышает экономические показатели производства в целом.

В конечном итоге технико-экономическая эффективность той или иной конструкции теплообменного аппарата определяется стоимостью технологического процесса, осуществляемого в этих аппаратах при высоком качестве получаемого продукта.

При широком распространении теплообменных аппаратов в промышленности даже небольшое усовершенствование их кон­струкции дает ощутимый экономический эффект.

ПЛАСТИНЧАТЫЕ И СПИРАЛЬНЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ

Н. В. БАРАНОВСКИЙ, Л. М. КОВАЛЕНКО, А. Р. ЯСТРЕБЕНЕЦКИЙ

Теплообменные аппараты различных конструкций широко применяют в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.

Стремление интенсифицировать процессы конвективного теп­лообмена и создать наиболее технологичные в изготовлении и экономичные теплообменные аппараты привело в последние го­ды к быстрому совершенствованию конструкций теплообменных аппаратов, изготовленных из листов: пластинчатых, пластинчато­ребристых, ламельных и спиральных.

Наиболее прогрессивными в настоящее время являются пластинчатые и пластинчато-ребристые теплообменные аппара­ты. Узлы и детали их полностью унифицированы, а основные рабочие части изготовляют штамповкой и сваркой. Все это со­здает возможности экономичного массового изготовления таких аппаратов при минимальной металлоемкости.

Все большее применение в промышленности находят также спиральные и ламельные теплообменники, которые во многих случаях успешно заменяют широко известные кожухотрубчатые теплообменные аппараты.

Требования к промышленным теплообменным аппаратам в зависимости от конкретных условий применения весьма разно­образны. Основными из них являются: обеспечение наиболее вы­сокого коэффициента теплопередачи при возможно меньшем гидравлическом сопротивлении; компактность и наименьший расход материалов на единицу тепловой производительности ап­паратов; надежность и герметичность в сочетании с разборно — стью и доступностью к поверхности теплообмена для механичес­кой очистки ее от загрязнений; унификация узлов и деталей и технологичность механизированного изготовления широких ря­дов поверхностей теплообмена для различного диапазона рабо­чих температур и давлений и т. д.

Из-за большого разнообразия требований к теплообменным аппаратам, изменяющихся в конкретных условиях эксплуата­ции, экономически невыгодно, а часто и вообще невозможно ог­раничиться какой-либо одной конструкцией теплообменников.

Тсплообменные аппараты пластинчатого и спирального типов во многих случаях наиболее эффективно удовлетворяют потреб­ности разнообразных производств.

Потребность нашего народного хозяйства в пластинчатых и спиральных теплообменниках растет, их выпускают в значи­тельном количестве, намечено и дальнейшее увеличение их про­изводства на заводах химического, продовольственного и сель­скохозяйственного машиностроения.

В книге предпринята попытка обобщить многочисленные экспериментальные исследования и работы в области теории и расчета пластинчатых и спиральных теплообменных аппаратов, а также опыт их проектирования и изготовления в СССР и за рубежом. Кроме того, обобщены данные по теплопередаче и гид­равлическим закономерностям для рассматриваемых аппаратов и предложены рациональные методы расчета аппаратов при про­ектировании их, а также методы экспериментального исследова­ния теплоотдачи.

На основе многолетнего опыта проектирования большого чи­сла пластинчатых аппаратов различного назначения авторы дают рекомендации по практическому проектированию и испы­танию этого вида оборудования.

Примеры расчетов, приведенные в книге, выполнены в Меж­дународной системе единиц измерения (СИ).

При подборе примеров авторы стремились дать типовые рас­четы реальных объектов, а также дать рекомендации по выбору рациональных конструктивных вариантов для получения опти­мальных экономических решений.

Предисловие книги и гл. I—V написаны совместно д-ром техн. наук проф. Н. В. Барановским и канд. техн. наук JI. М. Ко­валенко, а гл. VI—VII написаны канд. техн. наук доц. А. Р. Яст — ребенецким.

recuperatio.ru