СЕКЦІЙНІ ТЕПЛООБМІННИКИ
Назва “секційний” вказує на те, що з таких теплообмінників шляхом з’єднання їх між собою може бути набрана необхідна поверхня теплообміну. Секційний теплообмінник складається з однієї або декількох труб, що теплопередають, укладених в загальному корпусі. Поверхня теплообміну однієї секції секційних теплообмінників, що використовуються в промисловості, становить 0,75—30 м2, а число труб у секції від 4 до 140.
Довжина трубного пучка однієї секції стандартного теплообмінника зазвичай становить 2 чи 4 м.
До секційних розряду можна віднести і теплообмінники типу «труба в трубі». Такий апарат (рис. 1.1а) містить тільки одну теплопередавальну трубу, коаксіально розташовану всередині корпусу. Теплообмінник забезпечується патрубками для підведення та відведення теплоносіїв. Один з них рухається в порожнині внутрішньої труби 2. Інший теплоносій рухається в кільцевому зазорі між внутрішньою та зовнішньою трубою 1. Внутрішня труба може мати поздовжні ребра, приварені до неї зсередини або зовні для збільшення поверхні теплообміну з боку потоку з меншим
коефіцієнт тепловіддачі.
Секції теплообмінника по ходу руху теплоносія можуть бути з’єднані послідовно або паралельно. На рис. 1.1б представлено послідовне з’єднання секцій, як по ходу гріючого, так і по ходу теплоносія, що нагрівається.
Малюнок 1.1. Секційні теплообмінники.
Перевагами теплообмінників типу «труба в трубі» є високі коефіцієнти тепловіддачі, придатність для роботи при високому тиску теплоносіїв, простота виготовлення, монтажу та обслуговування. До недоліків відносяться: низька компактність, висока вартість через велику витрату металу на зовнішні труби, що не беруть участь у теплообміні, складність очищення кільцевого простору між трубами.
Теплообмінники типу труба в трубі використовуються в основному для нагрівання або охолодження теплоносія в тих випадках, коли потрібні порівняно невеликі поверхні теплообміну. Вони також можуть використовуватись у процесах, що супроводжуються кипінням або конденсацією теплоносія. Перевага теплообмінника «труба в трубі» полягає у різноманітності компоновок, і, крім того, вони можуть бути швидко зібрані зі стандартних елементів дома монтажу. За потреби поверхня теплообміну може бути збільшена за рахунок встановлення додаткових секцій. Спрощується контроль розподілу потоків теплоносія по кожному каналу теплообмінника, що особливо важливо при охолодженні в’язких рідин, коли у разі потреби один насос може бути встановлений для групи теплообмінників.
Головними недоліками теплообмінників типу «труба в трубі» є великий об’єм та висока вартість у розрахунку на одиницю поверхні теплообміну. Подальший розвиток конструкції секційних теплообмінних апаратів є теплообмінниками (рис. 1.1б), в корпусі 1 яких розміщується не одна труба, а пучок труб 2. Такий апарат компактніший за теплообмінник типу “труба в трубі” і, в розрахунку на одиницю площі поверхні теплообміну, дешевше.
Конструктивне оформлення та основні розміри стандартних секційних теплообмінників наведено на рис. 1.2, які технічні дані — в табл. 1.1. Загальне компонування секцій, з’єднаних послідовно як по ходу гріючого так і по ходу теплоносія, що нагрівається, ясна з рис. 1.3. Трубний пучок виконаний із трубок 16 x 1 (перше число – зовнішній діаметр трубки, друге – товщина стінки трубки).
У третьому стовпці табл.1.1 наведено відношення зовнішнього діаметра корпусу теплообмінника D * до внутрішнього діаметра Dв.
Слід зазначити, що в секційних теплообмінниках довжина трубного пучка зазвичай у десятки разів більша за діаметр корпусу. Тому в них практично здійсненні лише дві схеми руху теплоносіїв: прямоточна та протиточна.
Малюнок 1.2. Основні розміри секційних теплообмінників без компенсатора температурного подовження: 1 — секція; 2 – калач з фланцем; 3
— переход с фланцем.
Малюнок 1.3. Компонування секційних теплообмінників із компенсатором температурних подовжень: 1 – секція; 2 – калач з фланцем; 3 –
перехід із фланцем; 4 – компенсатор.
Таблиця 1.1. Технічні дані секційних теплообмінників
