1. 3. История развития теплообменных аппаратов.

1. 3. 1. Та с рубашечным обогревом.

Развитие ТА началось с варочных котлов и с огневым и газовым обогревом. Недостатки таких аппаратов: малый коэффициент теплопередачи, неравномерность обогрева, низкий к.п.д. (20–40%) и трудность регулирования процесса. Усовершенствованные установки с огневым обогревом применяются изредка и в настоящее время.

Аппараты с огневым и газовым обогревом были вытеснены аппаратами рубашечного типа с паровыми жидкостным обогревом. Рубашечный обогрев целесообразен в аппаратах, в которых установка змеевика внутри сосуда затруднительна, - в теплообменниках со скребками и мешалками.

ТА с гладкостенными рубашками применяются для обогрева паром или жидкостью с давлением не более 5 ат, для работы при более высоких давлениях (до 50ат) аппараты изготавливают из листов с выштампованными отверстиями и по периметру этих отверстий кромки листа приваривают к стенке аппарата..

Более совершенные аппараты для нагрева теплоносителями высоких давлений (до 70 ат), в которых стальной змеевик приваривается к наружной поверхности корпуса аппарата.

1. 3. 2. Трубчатые та

Погружные змеевиковые ТА относятся к самым старым типам трубчатых ТА. Они представляют собой сосуд., в который помещена труба, загнутая в цилиндрическую или плоскую спираль. Один теплоноситель циркулирует в трубе, другой вводится в трубу змеевика. Эти аппараты просты по конструкции, дешевы и доступны для внутреннего осмотра. Однако они громоздки, а коэффициенты теплопередачи в них всегда малы.

Оросительные ТА собирают из прямых горизонтальных труб и соединительных калачей в виде плоских змеевиков, укрепляемых на специальных каркасах. Орошающая холодная вода подается из желоба или перфорированных труб на верхнюю трубу, стекает с нее на нижележащую трубу и, пройдя последовательно по поверхности всех труб, стекает в поддон или кювет. Эти ТА более чувствительны к изменениям расхода охлаждающей воды, так как при недостатке орошения нижние трубы вследствие испарения воды могут оказаться смачиваемыми частично или совсем сухими, то есть почти не участвовать в теплообмене, а при обильном орошении избыток воды разбрызгивается и сливается мимо труб, лежащих внизу. Достоинства оросительных теплообменников: простата устройства. Доступность осмотра и наружной чистки труб, дешевизна, пониженный расход охлаждающей воды. Недостатки: громоздкость, чувствительность к колебаниям подачи воды, потеря воды вследствие испарения.

Секционные (элементные) ТА состоят из нескольких последовательно соединенных секций, каждая из которых представляет собой трубчатку с малым числом труб, помещенную в кожухе небольшого диаметра. В секционных аппаратах сравнительно простых по конструкции даже без внутренних перегородок легко достижимы благоприятные для хорошего теплообмена условия: противоточные и равномерные по проходному сечению движение теплоносителей, а также достаточно высокие и примерно равномерные их скорости (для физически однородных сред). Для удаления трубного пучка из кожуха при ремонте задняя трубная решетка изготавливается иногда составной из диска и кольца на газовой резьбе, при этом с таким расчетом, чтобы диаметр дичка был на 204 мм меньше внутреннего диаметра кожуха.

Теплообменники «труба в трубе», называемые также двухтрубными, представляют собой разновидность секционных аппаратов и применяются при небольших расходах, но высоких давлениях теплоносителей. Небольшие поперечные сечения внутренней трубы и кольцевого зазора позволяют достигать высоких скоростей теплоносителей.

Недостатки секционных теплообменников: громоздкость, и относительно высокая стоимость поверхности теплообмена из-за большого числа кожухов, камер, трубных решеток, фланцев, калачей и других деталей, а также значительный расход электроэнергии на преодоление гидравлического сопротивления, повышенного многочисленными поворотами и переходами.