При разработке теплообменных аппаратов необходимо, как правило, решать задачи

ВВЕДЕНИЕ

Для создания и поддержания температурного режима в химических, массообменных и других процессах химической технологии и защиты окружающей среды необходимо осуществлять подвод или отвод тепловой энергии от рабочей среды. В химической и смежных с ней отраслях промышленности для проведения таких процессов очень широко применяют кожухотрубчатые теплообменные аппараты, которые просты по конструкции и могут иметь поверхность теплообмена до 1000 м².

При разработке теплообменных аппаратов необходимо, как правило, решать задачи:
1) определение тепловой нагрузки на аппарат;
2) обоснованный выбор теплоносителя, который будет двигаться по трубному пространству;
) предварительный проектный расчет необходимой поверхности теплообмена;
) выбор стандартного теплообменного аппарата и схемы движения теплоносителей через него;
) расчет кинетики теплопередачи в выбранном аппарате и проверка наличия необходимого запаса поверхности;
) гидравлический расчет теплообменника;
) конструирование теплообменного аппарата.


ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Теплообменные аппараты (теплообменники) применяются для осуществления теплообмена между двумя теплоносителями с целью нагревания или охлаждения одного из них. В зависимости от целевого назначения теплообменные аппараты называются подогревателями или холодильниками. Если процесс проводится для сообщения тепла холодному теплоносителю, то участвующий в теплообмене горячий теплоноситель будем называть нагревающим агентом. Если же процесс состоит в отводе тепла от горячего теплоносителя, то холодный теплоноситель, которому сообщается отводимое тепло, будем называть охлаждающим агентом.

В ряде случаев целевое назначение имеют оба процесса - нагревание холодного теплоносителя и охлаждение горячего. Тогда теплообменные аппараты называют собственно теплообменниками.
Часто в теплообменных аппаратах в процессе теплообмена происходит изменение агрегатного состояния одного из теплоносителей: конденсация горячего или испарение холодного теплоносителя. Аппараты, применяемые при конденсации горячего теплоносителя, почти не отличаются от других теплообменных аппаратов. Если конденсация горячего теплоносителя является целевым процессом, то это аппараты называют конденсаторами. [3]
В зависимости от технологического назначения стандарты предусматривают четыре вида кожухотрубчатых аппаратов:испарители И ,конденсаторы К, холодильники Х и теплообменники. Это указано первой буквой условного обозначения типа теплообменного аппарата. Области их использования представлены в таблице 1.
Конструктивное исполнение аппарата, обеспечивающее компенсацию температурных деформаций его элементов, указано второй буквой условного обозначения.
Примеры:
ТН - теплообменник с неподвижными трубными решетками;ХК - холодильник с температурным компенсатором на кожухе; ТП - теплообменник с плавающей головкой;
ИУ - испаритель с U - образными трубками.
Третья буква в условном обозначении показывает исполнение:Г - горизонтальное; В - вертикальное.
Схематический вид некоторых видов кожухотрубчатых теплообменных аппаратов представлен на рис. 1 - 4 (перегородки в крышках многоходовых аппаратов не показаны).



Рис. 1. Горизонтальный многоходовой теплообменник типа ТКГ с линзовым компенсатором на кожухе(ГОСТ 15122-79)



Рис. 2. Горизонтальный конденсатор типа КПГ с плавающей головкой и длиной труб 6000 мм (ГОСТ 14246-69, ТУ 3612-023-00220302-01)

Рис. 3. Испаритель с паровым пространством с плавающей головкой типа ИПГ (ТУ 3612-013-00220302-99)

Рис. 4. Горизонтальный теплообменник с U-образным трубным пучком типа ТУГ ( ГОСТ 14245-69,ТУ 3612-023-00220302-01)

Рассмотренные теплообменники могут устанавливаться вертикально или горизонтально, за исключением теплообменников пленочного типа и с плавающей головкой открытого типа, которые устанавливаются вертикально.

Для повышения скорости теплоносителя в межтрубном пространстве устраивают продольные и поперечные перегородки. [4]
Продольные перегородки применяются в многоходовых теплообменниках для разделения межтрубного пространства на ходы.
Поперечные перегородки используются как в одноходовых, так и в многоходовых теплообменниках.
Достоинства кожухотрубных теплообменников:
ѕ компактность;
ѕ небольшой расход металла;
ѕ легкость очистки труб изнутри (за исключением теплообменников с U-образными трубами);
Недостатками таких теплообменников является:
ѕ трудность пропускания теплоносителей с большими скоростями (этот недостаток в известной мере устраняется в многоходовых и элементных теплообменниках);
ѕ трудность очистки межтрубного пространства и малая доступность его для осмотра и ремонта;
ѕ трудность изготовления из материалов, не допускающих развальцовки и сварки.


1.1. Таблица 1. Область применения кожухотрубчатых теплообменных аппаратов со стальными трубами

Тип аппарата	Применение и нормы
	В кожухе	В трубах
Испарители ИНВиИКВ (ГОСТ 15119)