Текст работы

Вступ

Процеси теплообміну відіграють важливу роль в сучасній техніці. Вони застосовуються в сюди, де виникає необхідність нагрівання і охолодження. Теплообмін - процес передачі тепла, який проходить між тілами, що мають різну температуру. При цьому тепло переходить самовільно від більш нагрітого до менш нагрітого теплоносія. Теплоносій, який віддає тепло називається гарячим, а той, що приймає тепло, називається холодним.
Рушійна сила теплообміну - різниця температур між теплоносіями. Розрізняють три механізми переносу тепла: 1) Теплопровідність - це передача тепла від одних частинок до інших при їх безпосередньому дотику. 2)Конвекція - процес передачі тепла в результаті руху і переміщення частинок рідин або газів. Конвекція поділяється на природну і вимушену. 3)Випромінювання - передача тепла у вигляді електромагнітних хвиль.
У всіх теплообмінних пристроях хімічної промисловості є процес теплообміну між теплоносіями. Вибір теплоносіїв залежить від потрібної температури і необхідності її регулювання. Кожний теплоносій характеризується перш за все визначеним температурним діапазоном, його застосуванням. Крім того промисловий теплоносій повинен забезпечувати інтенсивність теплообміну при зменшенні особистих витрат для того він повинен мати відповідну масу, в'язкість, високу густину і питому теплоту пароутворення. Теплоносій не повинен негативно впливати на матеріал апарату.
Ізопропанол ( ізопропіловий спирт; 2-пропанол) (СН3)2СНОН.
Молекулярна маса 60,09; безбарвна рідина, темп. плавлення -89,5оС, темп. кипіння 82,4оС; тиск пари (кПа): 1,33 (2,4оС), 13,3 (39,5оС), η = 2,43мПа∙с (20оС); змішується з водою і органічними розчинниками у всіх співвідношеннях; утворює з водою азеотропну суміш (темп. кип. 80,2оС; 87,7% ізопропілового спирту).
Ізопропіловий спирт володіє усіма властивостями вторинних одноатомних спиртів жирного ряду (утворює прості і складні ефіри, і т.д.). В промисловості ізопропанол одержують гідратацією пропілену. Сірчанокислу гідратацію здійснють зазвичай 70-75%-ю H2SO4 при 70-80oC і тиску 1,0-2,8МПа. Сировиною може служити пропан-пропіленова фракція з вмістом пропілену 30-90% (фракція піролізу і крекінгу нафти); однак спостерігається тенденція до використання чистого пропілену. Ізопропанол одержують також окисненням парафінів повітря і ін. способами.
Застосовують ізопропанол для виробництва ацетону, ефірів і ін. органічних продуктів, як розчинник в лакофарбовій, парфюмернокосметичній і фармацевтичній промисловості, як екстрагент масел, природних смол, натуральних латексів, антифриз. Темп. самозагорання 456оС, нижній КПВ 2,5%. Здійснює шкідливий вплив на центральну нервову систему, токсичний за етанол приблизно в 2 рази.
Вода
Вода найбільш поширена речовина на Землі. Поверхня земної кулі на 80% покрита водою (океани, моря, озера, льодовики). У великих кількостях вода також знаходиться в атмосфері і земній корі. Таким чином, наша планета буквально просочена водою й окутана водяною парою. Вода бере участь у складному кругообігу тепла, вологості і речовин на Землі. Кожний живий організм включає до свого складу воду.
Чиста вода прозора, без запаху і смаку. Найбільшу густину вона має при 4оС (1г/см3). Вода замерзає при 0оС, а кипить при 100оС і тиску 1атм. Добре проводить тепло і електричний струм, добрий розчинник. Вода дуже реакційно здатна речовина. При звичайних умовах вона взаємодіє з багатьма основами і кислотними оксидами, а також з лужноземельними металами. Вода утворює численні сполуки - гідрати (кристалогідрати). Важка вода - це вода, що містить важкий воденьі велику кількість металів. Всі хімічні реакції з важкою водою відбуваються значно повільніше, ніж із звичайною водою.
В теплообмінних апаратах можуть проходити різні теплові процеси: нагрівання, охолодження, випаровування, конденсація, кипіння, складні комбіновані процеси. Теплообмінні апарати застосовуються практично у всіх областях промисловості і залежно від призначення називаються: підігрівачами, конденсаторами, регенераторами, пароутворювачами, кип'ятильниками.
Теплообмінні апарати діляться по способу передачі тепла на:
1. поверхневі, в яких передача тепла відбувається через стінку.
. регенеративні, в яких передача тепла здійснюється від гарячого теплоносія до холодного і розділюється по часу на два періоди при перемінному нагріванні і охолодженні насадки теплообмінника.
. змішувальні, в яких теплообмін проходить при безпосередньому контакті теплоносіїв.
Поверхневі теплообмінні апарати ділять на:
. З трубчатою поверхнею теплообміну. кожухотрубні, занурені змієвикові, „труба в трубі”, зрошувальні.
2. З плоскою поверхнею теплообміну - пластинчаті, спіральні, з оребреною поверхнею теплообміну.
. Блочні.
. Шнекові.

1. Тепловий розрахунок

.1 Рушійна сила теплообміну

Інтенсивність теплопередачі між теплоносіями залежить від фізичних властивостей і параметрів теплообмінних середовищ, а також від гідравлічних умов руху теплоносіїв. Для початку необхідно визначити середню температуру кожного середовища та за цією температурою за допомогою довідника фізичні параметри кожного середовища.
Приймаємо припустимі значення температур води (охолоджувального теплоносія) tп = 90 0С, tк = 80 0С

вода
80

ізопропанол
25
________ _________
Δtм = 25 оС Δtб = 55 оС
ередня температура становить


тоді


середня температура води


середня температура ізопропанолу

оС.

.2 Фізичні параметри теплоносіїв

Вода при 85 оС Ізопропанол при 47 оС
Густина ρ = 968,5 кг/м3 ρ = 762,4 кг/м3
В’язкість μ =0,339 ×10-3 Па*с μ = 1,12×10-3 Па*с
Теплоємність с = 4198,4 Дж/(кг*К) с = 3062,89 Дж/(кг*К)
Теплопровідність λ = 0,675 Вт/(м*К) λ = 0,146 Вт/(м*К)для ізопропанолу:


для води:



.3 Теплове навантаження

Тепловий розрахунок починається з визначення теплового навантаження апарату та витрат гріючого чи охолоджуючого теплоносіїв. Теплове навантаження визначається з врахуванням 4% втрат
= Gгар* Сгар*(tк - tп) *η

де Gгар - масові витрати ізопропанолу, кг/с
η - поправка на теплові втрати.

Витрата води при обраних температурах входу і виходу теплоносіїв, визначається з рівняння теплового балансу



Об’ємні витрати води та ізопропанолу:



Обираємо орієнтовний коефіцієнт теплопередачі
Кор. = 800 Bm/м2∙К
Розраховуємо орієнтовну поверхню теплообміну



.4 Визначення параметрів теплообмінника

Згідно ГОСТ 15122-69 і ГОСТ 15118-79 обираємо теплообмінник із заданою кількістю труб.

Таблиця 1

Діаметр кожуха	400 мм
Зовнішній діаметр труб	20 мм
Число ходів по трубах	1
Товщина стінки труб	2 мм
Площа прохідного перерізу по трубах	0,036 м2
Площа прохідного перерізу у вирізі перегородки	0,017 м2
Умовний діаметр штуцерів трубного простору	150 мм
Умовний діаметр штуцерів міжтрубного простору	150 мм
Загальне число труб	181
Довжина труб	4 м

.5 Розраховуємо швидкість руху теплоносіїв

У трубний простір пускаємо воду, щоб мати можливість очищення трубного простору від „водяного каменя”



Швидкість ізопропанолу у міжтрубному просторі визначається для найменшого перерізу міжтрубного простору (у вирізі перегородки).



.6 Коефіцієнти тепловіддачі та теплопередачі

.6.1 Трубний простір (вода)
Режим плину визначається за значенням критерія Рейнольдса, визначальним лінійним розміром є внутрішній діаметр теплообмінних труб dв= 0,016 м. Критерій Рейнольдса характеризує гідродинамічний режим руху теплоносія.



Тобто рух - турбулентний.
Де ω - лінійна швидкість потоку у трубі, м/св - внутрішній діаметр труб, м
ρ - густина теплоносія, кг/м3
При розвинутому турбулентному русі для визначення критерія Нусельта застосовують відповідне критеріальне рівняння. Критерій Нусельта характеризує процес теплообміну між теплоносієм і стінкою.



де Pr - критерій Прандтля.
Для води, як теплоносія, що охолоджується прийнято




Коефіцієнт тепловіддачі води


Звідки

.6.2 Міжтрубний простір (ізопропанол)
Режим плину визначається за значенням критерія Рейнольдса, визначальним лінійним розміром є зовнішній діаметр теплообмінних труб dз= 0,020 м.



Тобто рух - турбулентний.
Для визначення критерія Нусельта застосовуємо критеріальне рівняння, яке застосовується для рідини, яка омиває міжтрубний простір кожухотрубного теплообмінника при наявності сегментних перегородок.



Для ізопропанолу, як теплоносія, який нагрівається прийнято




Коефіцієнт тепловіддачі ізопропанолу



.7 Визначення коефіцієнта теплопередачі



де δст = 0,002 м - товщина теплообмінної труби,
λст = 46,5 Вm/(м*К) - коефіцієнт теплопровідності сталі, [2, табл. 28]забр= 0,00018 м2*К/Вm - термічний опір забруднення для водопровідної води.
α1 - коефіцієнт тепловіддачі від стінки до холодного теплоносія,
α2 - коефіцієнт тепловіддачі від гарячого теплоносія




1.8. Розрахунок питомого теплового потоку





де t1 - середня температура гарячого середовища,- середня температура холодного середовища,’w - температура стінки зі сторони гарячого середовища,’’w - температура стінки зі сторони холодного середовища.




.9 Уточнення коефіцієнта теплопередачі



.9.1. Визначення коефіцієнта тепловіддачі води





де с - питома теплоємність при температурі стінки зі сторони гарячого середовища (с = 4190 Дж/кг*К) [1, с.808]
μ - в’язкість при температурі стінки зі сторони гарячого середовища (μ = 0,357*10-3 Па*с) [1, с.806]
λ - теплопровідність при температурі стінки зі сторони гарячого середовища (λ = 0,673 Bm/м*К) [1, с.810]





.9.2 Визначення коефіцієнта тепловіддачі ізопропанолу




де с - питома теплоємність при температурі стінки зі сторони холодного середовища (с = 3414,85 Дж/кг*К) [1, с.808]
μ - в’язкість при температурі стінки зі сторони холодного середовища (μ = 0,646*10-3 Па*с) [1, с.806]
λ - теплопровідність при температурі стінки зі сторони холодного середовища (λ = 0,142 Bm/м*К) [1, с.810]





.10. Поверхня теплопередачі



Кількість теплообмінників з поверхнею теплообміну 46,0 м2 для забезпечення необхідної поверхні:

Вибираємо 1 теплообмінник з поверхнею теплообміну 46,0 м2 і довжиною труб 4,0 м [8] Загальна поверхня теплообміну складає: 1∙ 46,0 = 46,0 м2 Запас поверхні теплообміну становить:



Додаткові розміри теплообмінника. Довжина труб 4,0 м;
Кількість теплообмінників 1 шт.

По ГОСТ 15122-69 вибираємо розміри теплообмінника Таблиця 2

Зовнішній діаметр кожуха	412 мм
Тиск Ру,	1,6 МПа
Ɩ	4000 мм
L, не більше	4790 мм
Ɩo	2000 мм
А	3550 мм
Dу	150 мм
Dуі	150 мм
≈ Dк	576 мм
H/2	363 мм
h	352 мм
Ɩ1	610 мм
Ɩ2	800 мм
Ɩ3	250 мм
Число перегородок	14
Ɩк	1000 мм

2. Гідравлічний розрахунок

Метою розрахунку є визначення величини опору, який вноситься теплообмінником у систему трубопроводів та визначення потужності насосів для переміщення теплоносіїв. Для проходу крізь теплообмінний апарат теплоносії повинні подаватись під деяким надлишковим тиском для того, щоб подолати надлишковий опір апарату.

.1 Визначення швидкості рідин у штуцерах

Згідно ГОСТ 15122 - 79 умовні прохідні діаметри штуцерів трубного Dy1 та міжтрубного Dy2 простору.= 150 мм= 150 мм
Швидкість води у штуцерах трубного простору



Швидкість ізопропанолу у штуцерах міжтрубного простору.



.2 Визначення гідравлічного опору трубного простору

Гідравлічний опір трубного простору складається з опору тертя, який пропорційний довжині труб, місцевих опорів та втрат на підйом рідини.
Для трубного простору маємо такі місцеві опори: [3, с.69]
ξтр1=1,5 - вхідна та вихідна камери
ξтр3=1,0 - вхід труби та вихід з них
Для визначення гідравлічного опору трубного простору необхідно обчислити коефіцієнт тертя λтр. Попередньо визначимо середню абсолютну шорсткість сталевих труб е = 0,2 мм. [2, с.502] Відносна шорсткість при цьому буде рівна:



Для визначення коефіцієнта тертя скористаємось аналітичною залежністю




Враховуючи те, що в трубному просторі потік z разів проходить по трубах довжиною Ɩ, та (z-1) разів повертає на 180о (де z - число ходів по трубах). Оскільки апарат КТ - 1В вертикальний, то слід враховувати втрати напору на підйом (L = 4970 мм). Для визначення гідравлічного опору трубного простору одного апарату скористаємося формулою






2.3 Визначення гідравлічного опору міжтрубного простору

Коефіцієнти місцевих опорів потоку, який рухається в міжтрубному просторі: [3, с.69]
ξмт1=1,5 - вхід та вихід рідини
ξмт2= 1,5 - поворот на 180о через сегментну перегородку
ξмт3= 3*m/ Re20,2 - опір пучка труб потоку, який рухається перпендикулярно трубам,
де m - число рядів пучка в напрямку руху. Це число визначається в залежності від загального числа труб n



Приймаємо m = 8. Тоді:



Враховуючи, що в міжтрубному просторі потік перетинає пучок труб (х+1) разів, та х разів робить поворот на 180о через сегментну перегородку (де х - число сегментних перегородок).






2.4 Визначення потужності насосів (кВт)

Теоретична потужність насосу пропорційна об'ємній витраті рідини та гідравлічного опору апарату. Реальна потужність визначається з врахуванням коефіцієнта корисної дії η.
Для трубного простору визначаємо необхідну потужність насосу (прийнято η = 0,7).



де ∆Р1 - втрати тиску, Па- секундна витрата теплоносія
η - ККД насосу

Для міжтрубного простору визначаємо необхідну потужність насосу (прийнято η = 0,7)



3. Механічний розрахунок

Вибір фланців.
Фланці для трубного і міжтрубного простору, корпусу обираємо згідно ГОСТ 12831 - 67 «Фланцы с выступом или впадиной стальные приварные встык». Тиск - 1,6 МПа. Рисунки фланців показані на рис. 1, відповідні розміри фланців подані в табл. 3

Таблиця. 3

Розмір, мм	Фланці трубного простору	Фланці між трубного простору	Фланці корпуса
Dy	150	150	400
dn	159	159	412
D	280	280	580
D1	240	240	525
d1	146	146	398
b	19	19	32
h	57	57	75
D4	203	203	473
h2	4	4	5
D2	212	212	490
h1	3	3	4
D6	204	204	474
h3	3	3	4
Dm	180	180	450
Dn	161	161	432
r	6	6	10
d	23	23	30
n	8	8	20
mвист.	8,28	8,28	42,64
mвпад	7,88	7,88	41,10

.1. Розрахунок міцності корпуса



де р - робочий тиск,
σдоп - допустиме напруження матеріалу кожуха, [3, с.394, табл. 13.1]
φ - коефіцієнт міцності зварного шва при двохсторонній зварці, φ=0,85
С - додаток на корозію 2 - 8 мм, приймаємо С = 2 ммв - внутрішній діаметр теплообмінника.




де 𝜎розрах - розрахункове значення товщини стінки.
𝜎розрах >𝜎
Оскільки прийнята товщина кожуха 6 мм >4,8 мм то кожух витримає тиск 1,6 МПа.

.2 Параметри кришки і днища

Кришки і днища можуть бути еліптичні, напівшарові, сферичні, конічні, плоскі (круглої або прямокутної форми).
Еліптичні днища - раціональна форма в циліндричних апаратах для розподілу навантаження. В хімічному апаратобудуванні вони виконуються штамповкою і вони одержали найбільше використання.
Штамповані еліптичні днища рекомендується використовувати в горизонтальних апаратах незалежно від тиску і в апаратах вертикального виконання, що працюють під зовнішнім і внутрішнім тиском більше 0,07 МПа.
Еліптичні днища із сталі мають діаметр від 299 мм до 3000 мм, а із латуні, алюмінію, міді - від 200 мм до 1000 мм. Для еліптичних днищ рекомендуються наступні співвідношення розмірів:в = 0,25Dв, але не менше 0,2Dв;> 2S, але не менше 25 мм;
де hв - висота еліптичної частини;в - внутрішній діаметр;- висота циліндричної відбортовки;- товщина стінки днища. [5, с.50]

.2.1. Визначення висоти циліндричної відбортовки



Приймаємо h = 25 мм

.2.2 Знаходимо внутрішній радіус днища



.2.3 Визначення висоти штуцера
Різниця між абсолютною висотою апарату і довжиною труб




Згідно ОСТ 26-1404-76 приймаємо hшт = 185 мм [4, с.175]

.3 Розрахунок трубних решіток

Трубні решітки виготовляються з листової сталі. Товщина трубних решіток береться 15 ÷ 35 мм, вона вибирається в залежності від діаметра розвальцьованих труб:


де dз - зовнішній діаметр труб, мм.
Для надійності розвальцовки відстань між двома трубами повинна бути не менше t = 4,8dз.



де t - відстань між центрами труб, мм; вибираємо згідно ГОСТ 15118-79




.4 Розрахунок фланцевих з’єднань

Необхідно визначити матеріал та розміри прокладок, які забезпечать герметичність роз'ємних з'єднань.
При визначених середньому діаметру прокладки Dпр, кількості та діаметрів болтів максимальну ширину прокладки можна визначити, прирівнявши загальне допустиме навантаження на болти та необхідне навантаження на прокладку для її герметизації.
Допустиме навантаження на один болт



де dpв - внутрішній діаметр різьби;
С1 - конструктивна добавка, для болтів з вуглецевої сталі С1 = 2 мм.
Необхідне для герметизації навантаження fпр


де Dпрср-середній діаметр прокладки, мм;ширина прокладки, мм;пр- тиск на поверхню прокладки, необхідний для герметизації роз'ємного з'єднання фланець - прокладка - фланець.

.4.1 Прокладки для кришок
Обрані фланці мають плоскі поверхні, тому тип ущільнення буде відповідно з прокладкою між плоскими поверхнями.
З наведених даних про фланці визначаємо для кришок:
-число отворів, яке рівне числу болтів 20
-різьба болтів M27 [7]
максимально можливий зовнішній діаметр прокладки D4 = 473 мм;
мінімально можливий внутрішній діаметр прокладки d1 = 398 мм;
Визначаємо загальне навантаження на 20 болтів FБ



Для болтів М27 внутрішній діаметр різьби згідно ГОСТ 9150 dpв = 22,83 мм, для сталі Ст.3, з якої пропонуємо робити болти σдоп=135 МПа [3, табл.13.1]



Матеріалом для прокладки обираємо пароніт ПОН-1 ГОСТ 481-71, для якого qпр =20 МПа.
Внутрішній діаметр прокладки приймаємо Dп1= 398 мм, тоді середній діаметр Dпрср = Dп1+ b, цей вираз підставляємо у попереднє рівняння



звідси отримуємо квадратне відносно невідомої b рівняння



розв'язком рівняння є:



Перевіряємо:


Приймаємо прокладки:
Товщина прокладки 2,5 мм;
Ширина прокладки 34 мм;
Зовнішній діаметр прокладки 466 мм.

.4.2 Фланці трубного і міжтрубного простору
З наведених даних про фланці визначаємо:
число отворів, яке рівне числу болтів 8;
різьба болтів М20
максимально можливий зовнішній діаметр прокладки D4=203 мм
мінімально можливий внутрішній діаметр прокладки d1= 146 мм;
Визначаємо загальне навантаження на 8 болтів FБ:
Для болтів М20 внутрішній діаметр різьби згідно ГОСТ 9150 dpв = 16,53мм, для сталі Ст.3, з якої пропонуємо робити болти σдоп=135 МПа




Матеріалом для прокладки обираємо пароніт ПОН-1 (ГОСТ 481-71), для якого qпр = 20 МПа.
Внутрішній діаметр прокладки приймаємо Dп1 = 146 мм, тоді ширина прокладки фланців


Перевіряємо:


Товщина прокладки 2 мм;
Ширина прокладки 17 мм;
Зовнішній діаметр прокладки 180 мм.

. Економічний розрахунок

.1 Визначаємо масу кожуха

Маса кожуха Мк складається з маси циліндричної частини Мц.ч.; маси 2-х фланців (Dу = 400 мм) Мф; маси 2-х штуцерів і 2-х фланців (Dу = 150 мм).



де ρст - густина сталі, ρст = 7850 кг/м3

Масу фланців знаходимо за ГОСТ 12831 - 67
Мф.400 = 42,64 кг
Мф.150 = 8,28 кг



.2 Визначаємо маси днища, кришки

Маса днища і кришки для одноходового теплообмінника однакова. До неї входять маса циліндричної відбортовки, маси фланця Dу = 150 мм, маси штуцера Dу = 150 мм та маси еліптичної частини:





.3 Обчислюємо масу труб, де враховуємо їх кількість, діаметр та товщину стінок



.4. Обчислюємо масу трубних решіток




.5 Знаходимо масу сигментних перегородок



.6. Знаходимо масу апарату

Маса апарату складається з маси кожуха, маси труб, маси днища і кришки, маси трубних решіток і маси сигметних перегородок




Згідно ГОСТ 15122 - 79 для Ру = 1,6 МПа, Мmax = 1430 кг.

4.7 Знаходимо масу апарату з рідинами; для цього знаходимо об’єм назріваючої води в трубному просторі



Знаходимо масу нагріваючої води в трубному просторі



Обчислюємо об’єм ізопропанолу в міжтрубному просторі



Обчислюємо масу ізопропанолу в міжтрубному просторі



Маса апарату з рідинами складає



.8. Знаходимо параметри опор за ГОСТ 15122 - 79.

При Dзовн. = 412 мм; Dвн. = 400 мм, кількість опор 2, при Ɩ = 4000 мм.
Визначаємо навантаження, що діє на апарат



Визначаємо навантаження, що діє на опору



Приймаємо опори з такими параметрами Таблиця 4

Допустиме навантажен. на 1 лапу, 6∙104Н	Опора площа, 10-4 м2	Питоме навант. на опорну лапу, МН/м2	L, мм	B, мм	B1, мм	H, мм	S, мм	l, мм	а, мм	d, мм	Маса лапи, кг
0,25	57,0	0,44	90	65	75	140	6	35	15	14	1,0

Висновок

Кожухотрубні теплообмінники - це один з найбільш розповсюджених типів теплообмінників. Вони застосовуються тоді, коли необхідна велика поверхня теплообміну, а також для нагрівання і охолодження рідин і газів.
Кожухотрубні теплообмінники являють собою апарати, виконані з пучка труб, які зібрані з допомогою трубних решіток, обмежені кожухами і кришками зі штуцерами. Перегородки встановлені з метою збільшення швидкості руху теплоносія, а як наслідок коефіцієнта теплопередачі.
Кожухотрубні апарати можуть бути вертикальними і горизонтальними. Вертикальні - поширеніші, оскільки вони займають менше місця і зручно розміщати в приміщенні. Регулювання продуктивності можливе шляхом зміни тиску, рівня конденсату в апараті, зменшення активної поверхні теплообміну.
Переваги кожухотрубних теплообмінників: компактність, невелика витрата металлу, легкість очищення труб з середини.
Недоліки теплообмінників: складність пропускання теплоносіїв з великою швидкістю, складність очистки міжтрубного простору і мала доступність для огляду та ремонту, складність виготовлення з металів що не допускають розвальцовки ізварювання.
Кожухотрубні теплообмінники.
Кожухотрубні теплообмінники - це один з найбільш росповсюджених типів теплообмінників. Вони складаються із пучка труб, кінці яких закріплені в спеціальній трубній решітці шляхом розвальцовки, зварювання, чи спаювання. Пучок труб розташований в середині загального кожуха, при чому, один із теплоносіїв (І) рухається по трубам, а другий (II) - в просторі між кожухом і трубами (міжтрубному просторі).
насос трубний тепловіддача апарат



Трубна решітка служить для розділення апарату на два простори: трубний і міжтрубний. Трубна решітка може бути з'єднана з корпусом апарату, фланцем апарату або бути затиснута між двома фланцями. У трубному просторі теплообмінника є перегородки, вони визначають кількість ходів у теплообміннику. Кожухотрубні теплообмінники бувають: одно-; дво-; трьох-; чотирьох-; п'яти-; і восьми ходові.
Середовище завжди направляють протитоком один до другого. При цьому нагріте середовище направляють знизу вверх, а середовище яке віддає тепло - в протилежному напрямі. Таке напрямлення руху кожного середовища співпадає з напрямленням, в якому рухається дане середовище під впливом зміни її густини при нагріванні чи охолодженні.
Кожухотрубний теплообмінник з плаваючою головкою, закритого типу. Переваги: компактність; невелика витрата металу; легкість; очистки труб з середини. Недоліки: важкість очистки міжтрубного простору; мала доступність для ремонту і огляду; важко виготовляти із матеріалів, які недопускають розвальцьовування і зварк.



При необхідності забезпечування зварки труб і кожуха використовують теплообмінник з плаваючою головкою. Нижня трубна решітка є рухомою, що дозволяє всьому пучку труб вільно переміщуватися незалежно від корпуса апарату. Цим створюється небезпечна температурна деформація труб і порушення їх щільності з'єднання з трубними решітками.



Кожухотрубний теплообмінникU-подібними трубками



Переваги: компактність; невелика витрата металу;
Недоліки: мала доступність для огляду і ремонту; важко чистити труби; складність розміщення великого числа труб в трубній решітці;
Теплообмінники " труба в трубі".
Вони включають декілька розташованих один над одним елементів, при чому кожен елемент складається з двох труб: зовнішньої труби 2 великого діаметра і концентрично розташованої труби 1. Для можливості очистки внутрішні труби з'єднують за допомогою калачів 3.
Завдяки невеликому поперечному перетину в цих теплообмінниках легко досягти високої швидкості теплоносіїв, як в трубах, так і в міжтрубному просторі.
Переваги: високий коефіцієнт теплопередачі; простота виготовлення;
Недоліки: громісткість; велика вартість у зв'язку з великою витратою металу на зовнішні труби, що не беруть участь в теплообміні; складність очистки міжтрубного простору.

Список використаної літератури

1.Плановський А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. “Процессы и аппараты химической технологии” - М.; Химия 2010
2.Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. “Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии” Л.; Химия 2007.
.Дитнерський Ю.М. “Основные процессы и аппараты химической технологии“ М.; Химия 2009.
.Лащинський А.А. “Конструирование сварных химических аппаратов“ Справочник. Л.; Машиностроение 2008.
.Кувшинский Н.Н., Соболева А.П. Курсовое проектирование по предмету: Процессы и аппараты химической технологии ” - М.; Высшая школа 2009.
.Касаткин А.Г. “Процессы и аппараты химической технологии“ - М.; Химия 1973.
.ГОСТ 12831-67. Фланцы с виступом или впадиной стальние приварные встык. Конструкция, размери и технические требования.
.ГОСТ 15122-69. Теплообменники кожухотрубчатые с неподвижными трубными решотками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе. Основные параметры и размеры.
.ГОСТ 15118-79. Теплообменники кожухотрубчатые с неподвижными трубными решотками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе. Розмещение отверстий под трубы в трубных решотках и перегородках. Основные размеры.