Архивы за день Декабрь 25th, 2013

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.

recuperatio.ru