В этих аппаратах для частичной компенсации температурных деформаций используют специальные гибкие элементы (расширители и компенсаторы), расположенные на кожухе.
Кожухотрубчатый аппарат с линзовым компенсатором на корпусе типа ТК (рисунок 2.5) имеет цилиндрический кожух 1, в котором расположен трубный пучок 2; трубные решетки 3 с развальцованными трубками крепятся к корпусу аппарата. С обоих концов теплообменный аппарат закрыт крышками 4. Аппарат оборудован штуцерами 5 для теплообменивающихся сред; одна среда идет по трубкам, другая проходит через межтрубное пространство. Теплообменные аппараты с температурным компенсатором типа ТК имеют неподвижные трубные решетки и снабжены специальными гибкими элементами 6 (линзами) для компенсации различия в удлинении кожуха и труб (рисунок 2.6), возникающего вследствие различия их температур (рисунок 2.7). На рисунках 2.6 и 2.7 показаны конструкции линзовых компенсаторов.
Рисунок 2.5 – Кожухотрубчатый аппарат с линзовым компенсатором
на корпусе типа ТК [15]
Рисунок 2.6 – Кожух с линзовым компенсатором
Рисунок 2.7 – Кожух с линзовыми компенсаторами в разрезе
Теплообменники с линзовыми компенсаторами применяют при небольших температурных деформациях (не более 13 – 15 мм) и невысоких давлениях в межтрубном пространстве. Для круглых элементов аппаратов, диаметр которых превышает 100 мм, обычно применяют линзовые компенсаторы, состоящие из одной и более линз. Линзы выполняют штампованными или из кольцевого тора, выполненного с прорезью, разрезными или сварными волнообразной формы. Одна линза компенсирует небольшие температурные деформации (4 – 5 мм), набор линз (не более пяти) позволяет компенсировать деформации до 15 мм. Однако применять компенсаторы с числом линз более 5-ти не рекомендуется, т.к. снижается прочность корпуса. Линзовые компенсаторы применяют в вертикальных и горизонтальных аппаратах и трубопроводах при избыточном давлении не более 1,6 МПа и средней разности температур не более 70 оС. Каждая линза увеличивает компенсирующую способность по сравнению с ТН дополнительно на 5 – 7 оС [7].
Частичную компенсацию температурного расширения за счет гибких элементов в кожухе обеспечивает аппарат с расширителем 1 на кожухе 3 (рисунок 2.8). Преимущество этой конструкции – эффективность теплообмена вследствие исключения застойных зон в межтрубном пространстве. В кожухотрубчатых теплообменниках такие зоны образуются вблизи трубных решеток, поскольку штуцеры ввода и вывода теплоносителя расположены на некотором расстоянии от решеток. Для ликвидации застойных зон в аппарате с частичной компенсацией температурных расширений предусмотрен распределитель 2, который обеспечивает равномерное распределение теплоносителя по межтрубному пространству.
Применение кожухотрубчатых теплообменников с температурным компенсатором на кожухе (линзовый компенсатор) или с расширителем ограничено предельно допустимым давлением в кожухе, равным 1,6 МПа, однако допускает гораздо больший температурный перепад, чем в теплообменниках типа ТН и при этом возрастает стоимость аппарата. При большем давлении в кожухе (1,6 - 8,0 МПа) следует применять теплообменники с плавающей головкой или с U-образными трубами или с плавающей головкой [8].
| 
|
| а – общая конструктивная схема | б – вид на трубный пучок со снятым кожухом |
| Рисунок 2.8 – Теплообменник с расширителем на кожухе |