Кожухотрубные теплообменники

Alfa Laval2

Кожухотрубные теплообменники Alfa Laval

   

Кожухотрубные теплообменники состоят из кожуха и пучка трубок, который бывает двух видов: с прямыми трубками или с трубками U-видной формы. В первом случае окончания трубок собраны на двух пластинах, во втором — трубки собираются на одной пластине. В кожухотрубных испарителях холодильный агент циркулирует внутри трубок испарителя, а вода — снаружи, рассеиваемая специальными разделительными сетками, придающие ей некоторую турбулентность («chicanes»). В кожухотрубных конденсаторах движение двух жидкостей обратное. Пластины крепления трубок имеют соответствующие головки для входа и выхода жидкого холодильного элемента.

 

Кроме того, они могут иметь перегородки для обеспечения циркуляции холодильного агента, предусмотренного конструкцией теплообменника. В моделях с трубками U-видной формы головка аппарата имеет барьер для разделения стороны входа и стороны выхода холодильного агента. В других случаях теплообменник может включать два или более раздельных холодильных контуров, также имеющих соответствующие разделительные перегородки на головках. Вода (или жидкость), требующая охлаждения, входит и выходит через два подсоединения, расположенных по перпендикуляру к продольной оси, сделанных вблизи двух торцов оболочки обычно в горизонтальном положении.

 

Трубки испарителя в агрегатах средней и низко-средней мощности обычно выполнены из меди с номинальным диаметром 5/16", 3/8" и 1/2" (7,9, 9,5 и 12,7 мм), в более мощных моделях диаметр возрастает до 3/4" и 1" (20 и 25 мм); внешняя поверхность трубок делается ребристой для увеличения КПД процесса теплообмена между холодильным агентом и водой. Ребра поверхности, наносимые на нее путем «раскатки» трубок, сделаны на глубину 0,9—1,5 мм. Расстояние между ребрами обычно составляет 0,64, 1,02 и 1,33 мм. Внутренняя поверхность трубок также имеет специальную обработку для повышения турбулентности жидкости и, как следствие, эффективности процесса теплообмена. Для этого используются спиральная или продольная фазировка.

 

Трубки имеют ребра по всей окружности, их диаметр меньше диаметра окончаний трубок, остающихся гладкими, и вынимаются при поломке посредством снятия пластины трубок. В некоторых местах трубки могут быть лишены ребер для обеспечения прилегания к перегородкам при превышении их длины определенных показателей. Таким образом, при сжатии-расширении трубки под воздействием изменений температуры не происходит трения ребер о перегородки.

 

Направление движения воды в испарителе перпендикулярно трубкам. Это обеспечивается разделительными перегородками, увеличивающими скорость движения воды (0,6—3,0 м/с) для повышения качества теплообмена. Поступление на трубки холодильного агента должно быть равномерным: подача на одну или несколько трубок большего количества холодильного агента, чем на остальные, может привести к попаданию жидкости на линию всасывания.

 

Количество циркуляции жидкости в трубках является важным фактором. В испарителях с однократным прохождением воды через трубки холодильный агент должен испариться полностью до окончания трубки, а остающаяся часть должна быть подвергнута перегреванию. В связи с этим необходимо наличие трубок определенной длины с ребристой внутренней поверхностью. При двух и более циклах циркуляции холодильного агента длина трубок может быть меньше, и их внутренняя поверхность необязательно должна быть ребристой, однако после первого прохождения холодильного агента последующие имеют худшие показатели равномерности его распределения. Кожухотрубные теплообменники изготавливаются в большом диапазоне мощностей: от 1200 кВт и выше.