Проектування вертикального кожухотрубчастого пароводяного теплообмінника

Обґрунтування вибору прийнятої схеми об'єкту проектування Даний об'єкт проектування вибраний тому, що пароводяний кожухотрубчастий підігрівник є досить універсальний, компактний та з високою інтенсивністю теплопередачі. В цьому підігрівнику ми отримуємо додатковий нагрів теплоносія, так як тут здійснюється процес передачі теплоти від одного теплоносія до іншого.

Розмірні ряди теплообмінних апаратів мають градації також по припустимих тисках і температурам робітничого середовища. Для забезпечення достатньої корозійної стійкості поверхні теплообміну розмірні ряди теплообмінників крім градацій по параметрах повинні мати градації по марках матеріалів, з яких виготовлений апарат [1].

Очевидно, що однієї універсальної конструкції теплообмінного апарата, що відповідала б багатьом вимогам для різних областей застосування і працювала б при цьому досить ефективно, не існує. Серед різноманітних умов експлуатації вдається для конкретних галузей промисловості виділити найбільше часто повторювані. Для цих умов створюють типові конструкції теплообмінних апаратів, так називані апарати загального призначення. Так, у промисловості в системах теплопостачання до 70% теплообмінників застосовують для середовищ рідина — рідина і пара-рідина при тисках до 1,0 МПа і температурах до 200 °C. Для цих умов розроблені і серійно виготовляються теплообмінні апарати загального призначення: кожухотрубні, спіральні, а також більш ефективні пластинчасті.

Найбільшого поширення набули кожухотрубчаcті теплообмінники. У кожухотрубчастих теплообмінниках промислових технологічних установок, в конденсаторах парових турбін, водопідігрівачах теплових електростанцій і теплових мереж зазвичай застосовують труби з внутрішнім діаметром не меншого 12 мм (для зручності чищення поверхонь) і не більше 38 мм, оскільки при збільшенні діаметру труб значно знижується компактність теплообмінника і зростає його металоємність. Довжина трубного пучка коливається від 0,9 до 5−6 м; товщина стінки труб — від 0,5 до 2,5 мм [2].

Гладкі поверхні теплообміну прямих каналів круглої форми найбільш прийнятні для виготовлення теплообмінних поверхонь рекуперативних апаратів, перш за все, через максимальну простоту технології виготовлення апарату. Крім того, гладкі круглі труби володіють мінімальним гідравлічним опором при еквівалентних живих перетинах каналу, що мінімізує витрати потужності на прокачування теплоносія. При роботі під тиском такі канали мають максимальну міцність в порівнянні з іншими каналами еквівалентного живого перерізу.

Кожухотрубчасті апарати виконують з горизонтальним і вертикальні розташуванням корпусу. Зазвичай корпус розташовують горизонтально в апаратах типу рідина-рідина і рідше газ-рідина, пара-рідина. Вертикальні теплообмінники простіші в експлуатації і займають меншу виробничу площу.

Кожухотрубчасті апарати вертикального типу можуть виконуватися з трьома трубними системами: прямотрубною, U — подібною, спірально подібною [3].