ОБОРУДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

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.

Кроме линзовых, в аппаратах типа К используют следующие компенсаторы, см. рисунок 3.6в, 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 3.7). Дополнительное преимущество этой конструкции - исключение застойных зон в межтрубном пространстве вблизи трубных решеток, которые возникают из-за расположе­ния штуцеров ввода и вывода теплоносителя на некотором расстоянии от решеток. Расши­ритель 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 3.8. Подвижная трубная решетка вместе с присоеди­ненной 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 темпе­
ратурных 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 расположении. Крепление плавающей головки к решетке разрезным фланцем, кото­рый состоит из двух полуколец, стянутых ограничительным кольцом (рисунок 3.9), 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 компенсатор (рисунок 3.10). 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 диаметрами, большим числом линз, меньшей тол­щиной стенки. Теплообменники типа ПК можно использовать при перепаде давлений не более 2.5 МПа, поэтому подача теплоносителей в трубное и межтрубное пространство осуществля-

ется одновременно.

В кожухотрубчатых теплообменниках типа У (с U-образными трубами), см.

рисунок 3.11, обес­печивается свобод­ное удлинение труб и полностью отсутст­вуют температурные напряжения. Еще одно преимущество этой конструкции - возможность перио­дического 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 100о 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- dK), а также отсутствия возможности замены труб (за исклю­чением внешних).