8.3.2. Теплообменники типа ''труба в трубе"
В отличие от кожухотрубчатых аппаратов, где в кожухе размещается пучок из нескольких сотен трубок, в аппаратах этого типа каждая трубка имеет свой индивидуальный кожух (рис. 8.3.7). Теплообменный аппарат набирается из нескольких таких секций, соединенных коллекторами на входе и выходе греющего теплоносителя. Применяют такие аппараты для нагрева вязких и высоковязких нефтепродуктов (нефти дизельного топлива, мазутов, гудронов).
Аппараты "труба в трубе" изготавливают неразборными и разборными. Первые из них используют для сред, не дающих отложений в межтрубном пространстве, внешние трубы которых соединены патрубками сваркой. Соединения внутренних труб у таких аппаратов могут быть жесткими (переходные двойники 3 приварены к трубкам) и разъемными (двойники на фланцах, как показано на рисунке). При жесткой системе теплообменник может применяться для таких сред, при использовании которых разность температур наружной и внутренней трубы должна быть не более 50°С.
Рис. 8.3.7. Секция четырехходового неразборного теплообменника типа "труба в трубе":
1, 2 – наружная и внутренняя трубы; 3 – поворотный двойник;I, II – вход и выход греющего теплоносителя; III, IV – вход и выход нагреваемого потока.
Рис. 8.3.8. Секция однопоточного разборного теплообменника типа "труба в трубе":
1 – внешние трубы; 2 – внутренние трубы; 3 – крышка; 4 – поворотные двойники; 5 –перегородка; 6 – трубная решетка; А – вход и выход более загрязненного потока; Б – вход и выход менее загрязненного потока
Разборные аппараты "труба в трубе" (рис. 8.3.8) выполняют из секций, где внешние трубы 4 объединяются общей крышкой 3, служащей для поворота потока теплоносителя из одной внешней трубы в другую, а внутренние трубы соединяются с помощью поворотных двойников на фланцах внутри этой крышки. Из таких секций может набираться батарея многопоточного аппарата, если расход теплоносителей большой (10–200 т/ч в трубе и до 300 т/ч в межтрубном пространстве). Преимущество разборных аппаратов "труба в трубе" состоит в том, что их можно регулярно (как и кожухотрубные) очищать от отложений и менять внутренние или внешние трубы в случае их повреждений или коррозии.
Обычно в аппаратах "труба в трубе" более загрязненный поток теплоносителя пускают по внутренним трубкам, а менее загрязненный – по межтрубному пространству.
В теплообменниках разборной конструкции внутренние трубы с наружной стороны могут иметь оребрение для увеличения площади теплообмена и повышения тем самым эффективности теплопередачи. Разборные теплообменники позволяют осуществлять чистку наружных и внутренних поверхностей труб, а также применять оребрённые внутренние трубы. Это дает возможность значительно увеличить количество переданного тепла. На рис 8.3.9 показаны оребрённые трубы.
Рис. 8.3.9. Оребрённые трубы:
а — ребра корытообразные приварные; б — ребра завальцованные; в — ребра выдавленные; г — ребра приварные шиповидные; д — ребра накатанные.
8.3.3. Подогреватели с паровым пространством (испарители)
К третьему типу кожухотрубчатых аппаратов относятся подогреватели с паровым пространством (рис.8.3.10), называемые также испарителями или кипятильниками.
Аппараты этого типа применяют для нагрева и частичного испарения нефтепродуктов, например при подводе тепла в нижнюю часть колонны, когда нет необходимости в трубчатых печах вследствие относительно невысоких температур.
Рис.8.3.10. Испаритель с паровым пространством:
1 – кожух; 2 – трубный пучок; 3 – плавающая головка; 4 – распределительная камера; 5 – перегородка; 6 – трубная решетка; 7 – подпорная пластина; 8 – опора; 9 – фундамент; I-II – вход и выход теплоносителя; II – вход холодного продукта; IV, V – паровая и жидкая фазы, уходящие из испарителя.
Корпус этих аппаратов имеет диаметр значительно больший, чем трубный пучок, и разделен подпорной пластиной 7 на две части. Справа от нее, где поддерживается высокий уровень жидкости, помещен трубный пучок 2 с плавающей головкой 3 (один или два), прикрепленный к корпусу трубной решеткой 6, закрытой распределительной камерой 4. В этой зоне рабочая жидкость кипит, образующиеся пары IV собираются над уровнем жидкости и покидают это паровое пространство через штуцер. Не выкипевшая часть жидкости через перегородку 7 переливается во вторую камеру корпуса и оттуда откачивается или уходит самотеком. Аппарат имеет штуцеры для установки предохранительного клапана в паровом пространстве, уровнемера в левой камере и дренажа жидкости из корпуса.
Греющим агентом таких испарителей является обычно водяной пар или горячий поток циркуляционного орошения. Поверхность теплообмена стандартных испарителей может достигать 350 м2, стандартные испарители рассчитаны на условное давление в корпусе до 2,5 МПа и в трубном пучке до 4 МПа.