Теплообменные аппараты

Рис. 1.6. Расположение концентрических (а) и  сегментных (б) перегородок в межтрубном пространстве теплообменников

 

Расход теплоносителя  в межтрубном пространстве

      (1.27)

где f – площадь сечения для прохода теплоносителя, ;

 – скорость движения теплоносителя,  ;

 – плотность теплоносителя,  .

Для теплообменников  без перегородок площадь живого сечения межтрубного пространства определяют по формуле

.     (1.28)

 

Если  , то межтрубное пространство разделяют перегородками на число ходов . Число ходов в межтрубном пространстве рекомендуется принимать из ряда 1, 2, 3, 4, 6. Для теплообменника, у которого межтрубное пространство разделено на i ходов поперечными сегментными перегородками, приведенное сечение

     (1.29)

где  – расстояние между сегментными перегородками, м;

 – коэффициент, учитывающий  сужение живого сечения межтрубного  пространства,   ;

 – эквивалентная длина  пути теплоносителя,  ; здесь b – расстояние от края сегментной перегородки до корпуса аппарата, .

Расстояние  между сегментными перегородками определяют по формуле

,     (1.30)

где  – внутренний диаметр кожуха, м;

s – шаг размещения  труб, м;

 – наружный диаметр труб, м.

Кожухотрубчатые теплообменные  аппараты общего назначения изготавливают из углеродистой или нержавеющей стали с поверхностью теплообмена от 1 до 2000 на условное давление до

6,4 МПа. Конструктивно  они подразделяются на типы, показанные  на рис. 1.7. Основные параметры  и размеры кожухотрубчатых теплообменных  аппаратов приведены в табл. 1.6.

 

Рис. 1.7. Кожухотрубчатые теплообменные  аппараты:

 

а – ТН -теплообменники с неподвижными решетками, с жестким кожухом и жестко закрепленными трубными решетками;

б – ТК - теплообменники с температурным компенсатором  на кожухе с жестко закрепленными  трубными решетками;

 в – ТП - теплообменники  с плавающей головкой с жестким  кожухом и одной жестко закрепленной трубной решеткой; г – ТУ- теплообменники с U-образными теплообменными трубами с жестким кожухом и жестко закрепленной трубной решеткой;

д – ТС - теплообменники с сальником на плавающей головке  с жестким кожухом и одной  жестко закрепленной трубной решеткой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.6. Основные параметры и размеры кожухотрубчатых  теплообменных аппаратов 

Основные параметры  и размеры	Нормы по типам
	ТН	ТК	ТП	ТУ	ТС
Поверхность теплообмена,	1–2000		10–1250	10–1400	10–315
Условное давление в  трубном или межтрубном пространстве	0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; (6,4)	0,6; 1,0; 1,6; 2,5	1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,4		0,6; 1,0
Диаметр кожуха, мм
наружный (при изготовлении из труб)	159; 273; 325; 426		325; 426
внутренний (при изготовлении из листовой стали)	400; (500); 600; 800; 1000; 1200; 1600; 1800; 2000; 2200		400; 500; 600; 800; 1000; 1200; 1400		400; 500; 600; 800
Наружный диаметр и  толщина стенки теплообменных труб (диаметр´толщина стенки), мм	(16´1,6); 20´2; 25´2; 25´2,5; 38´2 (38´3); (57´3)		20´2; 25´2; 25´2,5; (38´3)
Длина теплообменных  труб, мм	1000; 1500; 2000; 3000; 4000; 6000; 9000		3000; 6000; 9000
Схема и шаг размещения теплообменных труб в трубных  решетках, мм	По вершинам равносторонних треугольников: 21 для труб диаметром  16 26 для труб диаметром  20 32 для труб диаметром  25 48 для труб диаметром  38 70 для труб диаметром  57		По вершинам квадратов  или равносторонних треугольников: 26 для труб диаметром  20   32 для труб диаметром  25   48 для труб диаметром 38

 

Кожухотрубчатые теплообменники типа ТН и ТК (рис. 1.8) изготовляют  горизонтальными и вертикальными  из углеродистой стали. Теплообменники типа ТН применяют для нагрева  и охлаждения жидких и газообразных сред с температурами от до на условное давление от 0,6 МПа до 6,4 МПа.

Рис. 1.8. Кожухотрубчатый  теплообменник с температурным  компенсатором на кожухе:

1 – крышка; 2 – кожух; 3 – трубы; 4 – компенсатор

 

При разности температур между теплоносителями свыше рекомендуется применять теплообменники типа ТК с линзовыми компенсаторами на кожухе, рассчитанные на рабочее давление не более 2,5 МПа.

Кожухотрубчатые теплообменники типа ТН, ТК и ТП, изготовленные из углеродистой стали и предназначенные для взрывоопасной или токсичной среды, в зависимости от температуры должны допускаться в работу на пониженное давление (табл. 1.7).

 

Таблица 1.7. Предельные рабочие  давления в кожухотрубчатых теплообменниках  со стальными трубами

Условное давление	Группы назначения теплообменников	Предельные рабочие  давления, МПа, при температурах среды,
		до 100	200	250	300	350	400
Теплообменники  ТК
0,6	А Б	0,6 0,55	0,5 0,45	0,5 0,45	0,45 0,42	0,42 0,40	– –
1,0	А Б	1,0 0,9	0,85 0,75	0,85 0,75	0,75 0,70	0,70 0,65	– –
1,6	А Б	1,6 1,4	1,4 1,25	1,35 1,20	1,20 1,15	1,10 1,06	– –
2,5	А Б	2,5 2,2	2,2 1,95	2,15 1,90	1,95 1,80	1,76 1,65	– –
Теплообменники  ТН
0,6	А Б	0,6 0,5	0,5 0,45	0,5 0,45	0,45 0,42	0,42 0,40	– –
1,0	А Б	1,0 0,9	0,85 0,75	0,85 0,75	0,75 0,70	0,70 0,65	– –
1,6	А Б	1,6 1,4	1,4 1,25	1,35 1,20	1,20 1,15	1,10 1,06	– –
2,5	А Б	2,5 2,2	2,2 1,95	2,15 1,90	1,95 1,80	1,75 1,65	– –
4,0	А Б	4,0 3,5	3,5 3,3	3,4 3,25	3,1 3,05	2,9 2,75	– –
Теплообменники  ТП и ТУ
1,6	А Б	1,6 1,4	1,4 1,25	1,35 1,2	1,2 1,15	1,1 1,06	1,0 0,9
2,5	А Б	2,5 2,2	2,2 1,95	2,15 1,9	1,95 1,8	1,75 1,65	1,6 1,45
4,0	А Б	4,0 3,5	3,5 3,3	3,4 3,25	3,1 3,05	2,9 2,75	2,6 2,35
6,4	А Б	6,4 5,5	5,45 5,1	5,05 4,8	4,6 4,3	4,1 3,7	3,4 3,15
Примечание: А – теплообменники для нагрева и охлаждения не взрывоопасных пожаробезопасных сред и сред, не обладающих токсичностью; Б – теплообменники для нагрева и охлаждения взрыво- и пожароопасных сред и сред, обладающих токсичностью.

 

При температурах теплоносителя более необходимо применять теплообменники, изготовленные из легированной марки стали.

Кожухотрубчатые теплообменники с наружным диаметром кожуха 159 – 426 мм изготавливают из стандартных  труб. Параметры таких теплообменников приведены в табл. 1.8. Кожухи теплообменников диаметром свыше 400 мм изготавливают сварными из листового проката углеродистой или нержавеющей стали. Основные параметры теплообменников сварной конструкции  приведены в табл. 1.9, а размеры – в табл. 1.10 и 1.11.

 

 

 

Таблица 1.8. Теплообменники кожухотрубчатые сварной конструкции  с неподвижными трубными решетками  и кожухотрубчатые с температурным  компенсатором на кожухе (рис. 1.8)

 

Диаметр кожуха DН, мм	Давление pУ, МПа	Размер труб	Количество ходов по трубам	Поверхность теплообмена  аппаратов, м2 при длине труб, мм					Площадь проходного сечения  одного хода по трубам, м2×102	Площадь проходных сечений, м2×102
				2000	3000	4000	6000	9000		в вырезе перегородки	между перегородками
400	4,0	20´2	1	22	34	45	68	–	3,6	2,1	2,5
		20´2	2	21	31	41	62	–	1,7
		25´2	1	17	26	35	52	–	3,8	2,2	3,1
		25´2	2	15	23	31	47	–	1,7
600	1,0 1,6	20´2	1	49	73	98	147	–	7,9	4,7	5,4
			2	46	70	93	140	–	3,8
			4	42	63	84	127	–	1,7
			6	43	64	86	129	–	1,0
	2,5 4,0	25´2	1	40	61	81	122	–	9,0	4,9	5,2
			2	38	57	76	114	–	4,2
			4	32	49	65	98	–	1,8
			6	34	51	68	102	–	0,9
800	1,0 1,6	20´2	1	91	138	184	276	416	14,8	7,8	7,7
			2	88	132	177	266	400	7,1
			4	82	124	165	248	373	3,3
			6	81	123	164	246	371	2,2
	2,5 4,0	25´2	1	74	112	150	226	339	16,7	7,7	7,9
			2	70	106	142	214	320	7,8
			4	64	96	128	193	290	3,1
			6	62	93	125	187	282	2,2
1000	6,0 1,0 1,6	20´2	1	–	220	295	444	667	23,8	12,5	13,5
			2	–	214	286	430	648	11,6
			4	–	202	270	406	610	5,1
			6	–	203	272	409	614	3,4
	2,5 4,0	25´2	1	–	183	244	366	551	27,0	12,1	11,7
			2	–	175	234	353	530	13,1
			4	–	163	218	329	494	6,0
			6	–	160	214	322	486	3,8
1200	0,6 1,0	20´2	1	–	–	426	642	964	34,5	17,3	16,5
			2	–	–	415	626	942	16,9
			4	–	–	396	596	897	7,9
			6	–	–	397	597	900	5,4
	1,6 2,5	25´2	1	–	–	348	525	790	39,0	16,8	15,2
			2	–	–	338	509	766	18,9
			4	–	–	318	479	722	8,5
			6	–	–	316	476	716	5,7

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.9. Теплообменники кожухотрубчатые с неподвижными трубными решетками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе

Диаметр кожуха DН, мм	Давление pУ, МПа	Размер труб	Количество ходов по трубам	Поверхность теплообмена  аппаратов, м2 при длине труб, мм						Площадь проходного сечения  одного хода по трубам, м2×102	Площадь проходных сечений, м2×102
				1000	1500	2000	3000	4000	6000		в вырезе перегородки	между перегородками
159	4,0	20´2	1	1,0	2,0	2,5	3,5	–	–	0,4	0,5	0,5
		25´2	1	1,0	1,5	2,0	3,0	–	–	0,4	0,5	0,7
273	1,6 2,5 4,0	20´2	1	4,0	5,5	7,5	11	–	–	1,2	1,2	1,0
		25´2	1	3,0	5,0	6,5	10	–	–	1,4	1,3	1,4
325	1,6 2,5	20´2	1	–	8,5	11	17	23	–	1,8	1,3	1,5
		20´2	2	–	7,5	10	15	20	–	0,8
	4,0	25´2	1	–	7,0	9,5	14	19	–	2,1	1,4	1,4
		25´2	2	–	6,0	8,0	12	16	–	0,9
426	1,0 1,6	20´2	1	–	–	22	34	45	68	3,6	2,1	2,5
		20´2	2	–	–	21	31	41	62	1,7
	2,5	25´2	1	–	–	17	26	35	52	3,8	2,2	3,1
		25´2	2	–	–	15	23	31	47	1,7