Материал: teplo_2012

рующие с охлаждающей водой. Наиболее часто используют эпоксидную, спеченную феноловую или эпоксифеноловую смолу.

Типичные способы соединения неподвижных трубных решеток 2 с фланцем 3 кожуха показаны в табл. 1.3.

Направление течения теплоносителей. Вопрос о том, какой из тепло-

носителей направлять в трубы или межтрубное пространство, должен решаться с точки зрения не только интенсификации теплообмена, но и надежности работы ТА. Если теплоноситель вызывает коррозию или механическое повреждение труб, то лучше его пропустить внутрь труб, так как экономичнее выполнить трубы из материала высокой стоимости, чем кожух. В трубы целесообразно направлять теплоноситель под бóльшим давлением, чем в межтрубном пространстве, чтобы не делать толстостенный кожух, а также более загрязненный, так как трубы очистить легче, чем межтрубное пространство.

Скорость теплоносителя в межтрубном пространстве и вибрация труб

Скорость w движения теплоносителя в межтрубном пространстве трубчатых ТА оказывает существенное влияние на теплоотдачу, потери давления, загрязняемость и вибрацию труб. Для различных течений характерны следующие соотношения: для ламинарного α ~ w0,3; p ~ w; α ~ p0,3; для турбулентного α ~ w0,6…0,8; p ~ w1,6…1,8; α ~ p0,4. Ориентировочные значения скорости теплоносителей, рекомендуемые на основе опыта эксплуатации рекуперативных ТА различного назначения и технико-экономических расчетов, приводятся в справочной литературе.

Для повышения теплоотдачи и уменьшения загрязнений скорость нужно увеличивать, а для снижения потерь давления и предотвращения нежелательных последствий вибрации труб – уменьшать.

26

Типичные способы соединения неподвижных трубных решеток с фланцем

27

При омывании потоком теплоносителя одиночных труб возникают нестационарные гидродинамические силы, которые возбуждают вибрацию труб. Вибрация труб может быть обусловлена вихревым возбуждением при поперечном обтекании труб; возбуждением турбулентными пульсациями потока; гидроупругими и акустическими (в газообразных средах) возбуждениями.

Защита от электрохимической коррозии и коррозионной эрозии. Элек-

трохимическая коррозия возникает в случае применения материалов с различными значениями электрохимического потенциала, работающих на морской воде. Морская вода выступает в качестве электролита металлов с разными потенциалами. При электрохимической реакции происходят окисление металла и восстановление водорода или кислорода, выделение металлов из раствора и т.п.

В случае разрушения защитной пленки на поверхности металла вследствие поперечных касательных напряжений, возникающих при большой скорости течения, а также на входе в трубы при существенной турбулизации потока (воздействие на конец трубы) проявляется коррозионная эрозия в виде язвин.

Для защиты от коррозии и кавитационной эрозии помимо поддержания требуемых температуры и скорости потока применяют протекторы, которые при электрохимическом контакте двух различных металлов являются анодом, а защищаемые металлы – катодом. Материал анода (протектора) должен иметь более низкий электрический потенциал, чем материал, из которого изготовлены крышки, трубы и трубные решетки, тогда анод растворяется в электролите (разрушается) быстрее, насыщая электролит (в данном случае морскую воду) соединениями, замедляющими коррозию и эрозию.

28

1. 3. Секционные теплообменные аппараты и аппараты «труба в трубе»

Секционные теплообменники состоят из нескольких последовательно соединенных секций (рис. 1.10, а), представляющих собой трубный пучок 2, размещенный в кожухе 1, выполненном из трубы большего диаметра. При малых тепловых нагрузках секция может выполняться не из пучка труб, а из одной трубы 2, т.е. по типу «труба в трубе» (см. рис. 1.10, б).

Рис. 1.10. Схема теплообменника: а – секционного; б – типа «труба в трубе»

Секционные аппараты типа «труба в трубе» могут быть разборными и неразборными, одно-, двух- и многопоточными. Аппараты типа «труба в трубе» делятся на аппараты жесткой конструкции, полужесткой с линзовыми компенсаторами, с сальниками на одном или обоих концах труб. Внутренние трубы могут иметь продольные ребра или поперечную винтовую накатку. Аппараты такого типа используются обычно для нагревания или охлаждения газообразных сред.

Разборные одно- и многопоточные секционные аппараты типа «труба в трубе» находят широкое применение в различных отраслях промышленности при температуре - 40…+450 ºС и давлении 1,6…10 МПа.

Последовательным или параллельным соединением отдельных секций можно получить ТА с различной площадью поверхности теплообмена. К недостаткам рассматриваемых ТА относятся их относительно высокая стоимость и большой расход металла на единицу площади поверхности теплообмена.

Для систем отопления и горячего водоснабжения используются водо-

29

водяные секционные подогреватели.

Секционные теплообменники и аппараты типа «труба в трубе» применяют также для подогрева жидкого топлива с небольшим расходом. Они удобны для размещения, из них легко можно скомпоновать аппарат требуемой поверхности нагрева.

1.4. Змеевиковые теплообменные аппараты

Конструкция змеевикового теплообменника показана на рис. 1.11. Аппарат имеет корпус 1, в котором размещен змеевик 3 или система змеевиков. Витки змеевика ориентированы по винтовой линии. При большой площади поверхности теплообмена змеевики по длине набирают из нескольких секций. Во избежание прогибов труб при большом числе витков и большом диаметре навивки каждый виток закрепляют болтами на стойках.

Рис. 1.11. Змеевиковый теплообменник: 1 – корпус; 2 – стакан; 3 – змеевик из тру-

бы; В1 и В2 – вход и выход воды; П1 и П2 – вход и выход пара

30