Кожухотрубчатый теплообменник - подогреватель

Содержание

Введение

Общие сведения о теплообменных аппаратах

Поверхностные теплообменники

Смесительные теплообменники

Кожухотрубный теплообменный аппарат

Описание схемы

Технологический расчет

Конструктивный расчет

Механический расчет

Техника безопасности

Список литературы

Введение

Теплообменными аппаратами, или теплообменниками, называются устройства для передачи тепла от одних сред (горячих теплоносителей) к другим (холодным теплоносителям). Теплообменные аппараты применяются для нагревания и охлаждения веществ в различных агрегатных состояниях, испарения жидкостей и конденсации паров, перегонки и сублимации, абсорбции и адсорбции, расплавления твердых тел и кристаллизации, отвода и подвода тепла при проведении экзо и эндотермических реакций и т.д. Соответственно своему назначению теплообменные аппараты называют подогревателями, холодильниками, испарителями, конденсаторами, дистилляторами, сублиматорами, плавителями и т.п.

Теплообменники по способу передачи теплоты подразделяют на поверхностные, где отсутствует непоседственный контакт теплоносителей, а передача тепла происходит через твёрдую стенку, и смесительные где теплоносители контактируют непосредственно. Поверхностные теплообменники в свою очередь подразделяются на рекуперативные и регенеративные, в зависимости от одновременного или поочерёдного контакта теплоносителей с разделяющей их стенкой. Теплообменные аппараты поверхностного типа, кроме того классифицируются по назначению (подогреватели, холодильники и т.д.); по взаимному направлению теплоносителей (прямоток, противоток, смешанный ток и т.д.); по материалу поверхности теплообмена; по числу ходов и т.д.

Поверхностные теплообменники

Рекуперативные теплообменники

Рекуперативный теплообменник — теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, в стенке между которыми происходит теплообмен. При неизменных условиях параметры теплоносителей на входе и в любом из сечений каналов, остаются неизменными, независимыми от времени, т.е процесс теплопередачи имеет стационарный характер. Поэтому рекуперативные теплообменники называют также стационарными. Рекуператоры могут работать как в периодическом, так и в непрерывном режимах

В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также перекрестноточными при взаимно перпендикулярном движении двух взаимодействующих сред.

Наиболее распространённые в промышленности рекуперативные теплообменники:

- кожухотрубные теплообменники,

- элементные (секционные) теплообменники,

- двухтрубные теплообменники типа "труба в трубе",

- витые теплообменники,

- погружные теплообменники,

- оросительные теплообменники,

- ребристые теплообменники,

- спиральные теплообменники,

- пластинчатые теплообменники,

- пластинчаторебристые теплообменники,

- графитовые теплообменники.

2) Регенеративные теплообменники

В регенеративных поверхностных теплообменниках теплоносители (горячий и холодный) контактируют с твердой стенкой поочерёдно. Теплота накапливается в стенке при контакте с горячим теплоносителем и отдаётся при контакте с холодным. Регенераторы являются аппаратами периодического действия.

Смесительные теплообменники

Смесительный теплообменник (контактный теплообменник) — теплообменник, предназначенный для осуществления тепло- и массообменных процессов путем прямого смешивания сред. Наиболее распространены пароводяные струйные аппараты ПСА — теплообменники струйного типа, использующие в своей основе струйный инжектор. Смесительные теплообменники конструктивно устроены проще, нежели поверхностные, более полно используют тепло. Однако, пригодны они лишь в случаях, когда по технологическим условиям производства допустимо смешение рабочих сред.

Большое применение контактные теплообменники находят в установках утилизации тепла дымовых газов, отработанного пара и т.п.

Описание функциональной схемы

Исходная смесь поступает в накопительную ёмкость Е1, необходимую для равномерного питания ректификационной колонны РК. Насосом Н1 смесь подаётся на питающую тарелку в РК, проходя через теплообменник – подогреватель П. В подогревателе исходной смеси, смесь подогревается до температуры кипения, за счёт подачи в межтрубное пространство греющего пара. Поступающая в РК при температуре кипения исходная смесь, стекает по тарелкам в нижнюю часть колонны. На каждой ступени (тарелке), происходит взаимодействие жидкости стекающей вниз и паров поднимающихся вверх по колонне, при этом из паров конденсируется высококипящий компонент (ВК), а из жидкости испаряется низкокипящий компонент (НК). В результате такого взаимодействия на каждой ступени в конечном счёте с верхней части колонны выходит практически чистый НК, а из кубовой части колонны удаляется ВК. Пары в кубе получают путём испарения кубовой жидкости в теплообменнике – кипятильнике К. Пары отводимые с верхней части колонны, направляются в теплообменник – конденсатор Д. За счёт подачи охлаждающей воды в трубное пространство, пары конденсируются и отводятся из аппарата при температуре конденсации. Далее поток конденсата разделяется на две части: флегму и дистиллят. Под флегмой понимают часть конденсата, возвращающегося в верхнюю часть колонны для её орошения. Дистиллят – готовый продукт (целевой), который с начало охлаждают в теплообменнике – холодильнике Х2, а потом подают в накопительную ёмкость Е3. Насосом Н4 дистиллят перекачивается к потребителю. Кубовый остаток (ВК) отводится с куба и направляется в теплообменник – холодильник Х1, после чего накапливается в ёмкости Е2, откуда насосом Н3 перекачивается к потребителю.

Ректификационная установка является сложным управляемым объектом, поэтому включает в себя большое количество приборов КИП и автоматики, систему предупреждающей и аварийной сигнализации, а также блокировки.