Трубчатые теплообменники
Основным элементом конструкции этого типа ТА являются трубы круглого, эллиптического и прямоугольного сечения или плоские скрученные трубы. Из всех типов ТА трубчатые теплообменники имеют самые высокие предельные значения параметров рабочей среды –давление до 100 бар и температуру до 1000 Ԩ. К трубчатым ТА относятся кожухотрубчатые, типа «труба в трубе» и змеевиковые виды конструкций.
Правила движения теплоносителей:
1) по возможности движение теплоносителей устанавливается противоточным или близким к нему для интенсификации процесса теплообмена (увеличивается средний температурный напор);
2) более горячая часть одного и того же теплоносителя должна быть сверху, а менее нагретая снизу для исключения естественной конвекции, уменьшающей эффективное значение температурного напора;
3) более загрязненный теплоноситель подается в трубное пространство, т.к. трубное пространство легче отчистить от механических частиц, откладывающихся на внутренней поверхности трубок;
4) при одинаковой загрязненности теплоносителей нагреваемый, как имеющий меньшую среднюю температуру, подается в межтрубное пространство для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду.
Применение перегородок позволяет увеличить скорость движения теплоносителя пропорционально увеличению длины траектории его движения.
Название теплообменного аппарата определяется по числу ходов трубного пространства (на схеме изображен двухходовой теплообменник). Количество ходов, как правило, четное и обычно не превышает 12, хотя самые распространенные имеют 2–4–6 ходов.
Температурная компенсация
Средняя температура трубок близка к среднеарифметической температуре средних температур теплоносителей, а температура кожуха равна средней температуре теплоносителя, который движется в межтрубном пространстве. Как следствие, возникает разница между средними температурами материала трубок и материала кожуха, что приводит к различным линейным расширениям кожуха и трубок и возникновению механических напряжений.
Как только механические напряжения превысят предел прочности стенки трубки либо узла крепления трубки к трубной решетке, возникнет трещина в стенке трубки или уплотнении, появится течь. Поэтому каждый теплообменник проверяется на необходимость температурной компенсации.
Исключение: если средняя разность температур между теплоносителями не превышает 50º С, а длина трубок менее 2 метров.
Теплообменники "Труба в трубе"