1.2.2 Теплообменники с компенсацией температурных напряжений

<=== Возврат к разделу 1.2
1.2.2 Теплообменники с компенсацией температурных напряжений
Между двумя частями кожуха теплообменников типа К вваривают линзовый компенсатор с обтекателем, уменьшающим гидравлическое сопротивление. Одно- и многоэлементные линзовые компенсаторы (рисунок 1.6а,б)
изготавливают обкаткой коротких цилиндрических обечаек. Компенсирующая способность с ростом числа элементов увеличивается, однако применять
компенсаторы с числом линз более 4-х не рекомендуется, т.к. резко снижается сопротивление кожуха изгибу. В нижней части компенсаторов горизонтальных аппаратов имеются дренажные отверстия с заглушками для слива
затекающего за обтекатель теплоносителя.
а)
б)
в)
г)
д)
Рисунок 1.6 Конструкции компенсаторов
е)
а) однолинзовый; б) двухлинзовый; в) из двух полулинз; г) из плоских колец;
д) из сферических элементов; е) из трубы.
Кроме линзовых, в аппаратах типа К используют следующие компенсаторы, см. рисунок 1.6в,г,д,е:
- сваренные из двух полулинз, полученных из листа штамповкой;
- из плоских колец, соединенных пластиной;
- сваренные из двух полусферических элементов;
- тороидальные, изготовленные из согнутой трубы с вырезанной внутренней поверхностью.
Эти компенсаторы дешевле линзовых, но из-за наличия сварных швов не могут выдерживать больших напряжений.
К аппаратам, обеспечивающим частичную компенсацию температурных
деформаций за счет гибких элементов
относится также теплообменник с расширителем на кожухе (рисунок 1.7).
Дополнительное преимущество этой
конструкции - исключение застойных
зон в межтрубном пространстве вблизи
трубных решеток, которые возникают
Рисунок 1.7 Теплообменник с
из-за расположения штуцеров ввода и
расширителем
1 расширитель, 2  распределитель, вывода теплоносителя на некотором
расстоянии от решеток. Расширитель
3  кожух.
играет роль компенсатора, а распределитель направляет поток теплоносителя
к трубной решетке. Теплообменники с компенсаторами и расширителями
дороже аппаратов типа Н, но допускают гораздо больший перепад температур стенок труб и кожуха. Область их применения ограничена давлением
теплоносителей 2.5 МПа.
В кожухотрубчатых теплообменниках типа П (с плавающей головкой)
температурные деформации кожуха и труб практически исключены, т.к.
только одна
трубная решетка приварена к
корпусу, а другая имеет возможность свободного осевого перемещения, см. рисунок 1.8. Подвижная трубРисунок 1.8 Теплообменник типа П
1 трубная решетка; 2 распределительная камера; 3,7 крышка; ная решетка
4  перегородка; 5,9 – штуцер; 6 – опорная платформа;
вместе с присо8 – плавающая головка; 10 – кожух.
единенной к
ней крышкой образует "плавающую головку", которая перемещается внутри
кожуха при нагревании и удлинении труб. Однако компенсация температурных деформаций в аппаратах типа П не является полной, т.к. различие температурных расширений труб может привести к короблению трубной решетки.
Поэтому в многоходовых теплообменниках типа П с диаметром кожуха
D > 1 м при значительном (>100о С) изменении температуры среды в трубном
пучке устанавливают разрезные по
диаметру плавающие головки. Недостаток этих аппаратов по сравнению с
теплообменниками типа Н и К –
больший зазор между кожухом и трубами (на ширину фланца плавающей
головки), достоинство – возможность
извлечения трубного пучка из кожуха
и механической очистки внешней поверхности труб при их коридорном
Рисунок 1.9 Крепление
плавающей головки расположении. Крепление плавающей
1 – разрезной фланец, 2 – кольцо,3 – про- головки к решетке разрезным фланкладка, 4 – цельный фланец,
цем, который состоит из двух полуко5 – трубная решетка.
лец, стянутых ограничительным кольцом (рисунок 1.9), позволяет легко извлекать трубный пучок из кожуха при
минимальном зазоре.
Конструкция теплообменника типа ПК (с плавающей головкой и компенсатором) отличается от рассмотренной наличием на крышке плавающей
головки удлиненного штуцера, внутри которого размещен линзовый компен-
сатор (рисунок 1.10). Теплообменники этого типа выполняют одноходовыми с
противоточным движением
теплоносителей и используют при повышенных давлениях сред (510 МПа). Компенсаторы отличаются от
используемых в аппаратах
типа К меньшими диаметраРисунок 1.10 Теплообменник типа ПК
1 – плавающая головка, 2 – крышка,
ми, большим числом линз,
3 – удлинненый штуцер, 4 – компенсатор.
меньшей толщиной стенки.
Теплообменники типа ПК можно использовать при перепаде давлений не
более 2.5 МПа, поэтому подача теплоносителей в трубное и межтрубное пространство осуществляется одновременно.
В кожухотрубчатых теплообменниках типа У (с U-образными трубами), см. рисунок 1.11, обеспечивается свободное удлинение труб и полностью отсутствуют температурные
напряжения.
Еще одно
преимущество этой
конструкции
– возможность периоРисунок 1.11 Теплообменник типа У
дического
1 – трубный пучок, 2 – кожух, 3 – трубная решетка,
4 – распределительная камера, 5 – перегородка.
извлечения
трубного
пучка из кожуха для очистки. Теплообменники типа У являются двухходовыми по трубному пространству и одно- или двухходовыми по межтрубному.
В последнем случае в межтрубном пространстве устанавливается продольная
перегородка, извлекаемая из кожуха вместе с трубами. Разность температур
стенок труб по ходам не должна превышать 100 о С, в противном случае могут возникнуть опасные напряжения в трубной решетке. Поскольку механическая очистка внутренней поверхности U-образных труб практически невозможна, в трубное пространство этих аппаратов направляют среды, не образующие твердых отложений. Чистка внутренней поверхности труб осуществляется подачей водяного пара, горячих нефтепродуктов, химических
реагентов, потока воды с абразивным материалом. Аппараты типа У не
нашли широкого применения по причине относительно плохого заполнения
кожуха трубами из-за ограничений на радиус их изгиба ( 4 dн), а также отсутствия возможности замены труб (за исключением внешних).
<=== Возврат к разделу 1.2