Спиральные теплообменники

В спиральном теплообменнике (рис. XII-17) поверхность теплообмена образуется двумя металлическими листами 1 и 2, свернутыми по спирали, Внутренние концы листов приварены к глухой перегородке 3, а их наружные концы сварены друг с другом. С торцов спирали закрыты установлен­ными на прокладках плоскими крышками 4 и 5. Таким образом, внутри аппарата образуются два изолированных один от другого спиральных канала (шириной 2-8 мм), по которым, обычно противотоком, движутся теплоносители. Как показано на рис. XII-17, теплоноситель I поступает через нижний штуцер и удаляется через боковой штуцер в правой крышке теплообменника, а теплоноситель II входит в левый боковой штуцер и уда­ляется через верхний штуцер.

Имеются также конст­рукции спиральных тепло­обменников перекрестного тока, применяемые глав­ным образом для нагрева и охлаждения газов и кон­денсации паров.

Спиральные теплооб­менники весьма компакт­ны, работают при высоких скоростях теплоносителей (для жидкости 1-2 м/сек) и обладают при равных скоростях сред меньшим гидравлическим сопротивлением, чем трубчатые теплообменники различных типов. Вместе с тем эти аппараты сложны в изготовлении и работают при ограниченных избыточных давлениях, не превышающих 10×10^б н/м² (10 am), так как намотка спиралей затрудняется с увеличением толщины листов; кроме того, возникают трудности при создании плотного соединения между спиралями и крышками.

­6. Теплообменные устройства реакционных аппаратов

Для обогрева и охлаждения реакционных и других аппаратов разно­образных конструкций применяют различные устройства, в которых поверхность теплообмена образуется стенками самого аппарата.

К числу устройств, использующих в качестве теплообменного эле­мента стенки аппарата, относятся рубашки (рис. XII-18). К фланцу корпуса аппарата 1 крепится на прокладке и болтах рубашка 2. В неко­торых случаях рубашку приваривают к стенкам аппарата, но при этом затрудняются ее очистка и ремонт. В пространстве между рубашкой и внешней поверхностью стенок аппарата движется теплоноситель. На рис. XII-18, а показан обогрев аппарата через рубашку паром, который, при диаметре аппарата более 1 м, вводят, для повышения равномерности обогрева, с двух сторон через штуцера 3, а конденсат удаляется через штуцер 4.

Поверхность теплообмена рубашек ограничена площадью стенок и днища аппарата и обычно не превышает 10 м². Давление теплоносителя в рубашке равно не более 6-10 am, поскольку при больших давлениях чрезмерно утолщаются стенки аппарата и рубашки,

Для давлений вплоть до 73.6-10⁵ н/м² (75 am) применимы рубашки с анкерными связями (рис. XII-18, б). Эти рубашки имеют выштампованные в шахматном порядке круглые отверстия, и по внутренней кромке отверстий стенка рубашки 2 приварена к на­ружной стенке аппарата. Рубашки такой конструкции обладают не только повышенной механической прочностью, но и обеспечивают более высокие скорости движения тепло­носителя в полостях между анкерными связями, а следовательно, и большие коэффициенты теплоотдачи.

Нагревание или охлаждение при повышенных давлениях теплоносителя (до 58.4-10⁵ н/м² или 60 ат) может быть осуществлено также с помощью змеевиков, приваренных к наружной стенке аппарата в изготовленных из полуцилиндров — разрезанных по образующей труб (рис. XII-19, а) или угловой стали (рис. XII-19, б).

Для более высоких давлений, достигающих 246×10⁵ н/м² (250 am), например в системах обогрева перегретой водой, к наружной стенке ап­парата многослойным швом приваривают змеевики (рис. XII-19, б).

Эти устройства вытесняют применявшиеся ранее для такого же диапазона давлений стальные змеевики, залитые в чугунные стенки аппарата (рис. XII-19, г) при его отливке.

При заливке змеевиков получают относи­тельно низкие коэффициенты теплопередачи, так как вследствие различия коэффициентов объемного расширения стали и чугуна воз­можно образование местных воздушных за­зоров между змеевиком и стенкой аппарата, что приводит к возрастанию термического сопротивления. Кроме того, изготовление такой системы сложно, а ремонт змеевиков практически невозможен.