Кожухотрубчатые теплообменные аппараты с неподвижными трубными решетками и с поперечными перегородками в межтрубном пространстве, применяемые в химической, нефтяной и других отраслях промышленности, обозначаются индексами и классифицируются:
– по назначению (первая буква индекса): Т – теплообменники; Х – холодильники; К – конденсаторы; И – испарители;
– по конструкции (вторая буква индекса) – Н – с неподвижными трубными решетками; К – с температурным компенсатором на кожухе; П – с плавающей головкой; У – с U-образными трубами; ПК – с плавающей головкой и компенсатором на ней;
– по расположению (третья буква индекса): Г – горизонтальные; В – вертикальные [5].
Примеры условных обозначений теплообменных аппаратов:
– теплообменник с неподвижными трубными решетками горизонтальный:
ГОСТ 15122-79.
Обозначения в числителе: 325 – диаметр кожуха, мм (диапазон от 159 до 1200 мм); ТНГ – теплообменник с неподвижными трубными решетками, горизонтальный; I – исполнение с неразъемными распределительными камерами (исполнение II – с распределительными камерами, имеющими съемные крышки); 1,6 – условное давление, МПа (ряд: 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0); Б9 – материальное исполнение по ГОСТ 15122-79.
Обозначения в знаменателе: 20 – наружный диаметр теплообменных труб в мм (ряд: 16, 20, 25, 38, 57); Г – гладкие трубки (Н – трубы с накаткой); 6 – длина труб, м (ряд: 1, 1,5, 2, 3, 4, 6, 9); 4 – число ходов по трубному пространству (ряд: 1, 2, 4, 6);
– теплообменник с плавающей головкой:
600 ТП-1,6-М1/20-6-2-У-И пo TУ 3612-023-00220302-01,
где 600 – диаметр кожуха, мм; ТП – теплообменник с плавающей головкой, 1,6 – давление в кожухе, МПа; М1 – материальное исполнения; 20 – диаметр теплообменных труб, мм; 6 – длина труб, м; 2 – двухходовой; У – климатическое исполнение; И – с деталями для крепления изоляции;
– конденсатор с неподвижными трубными решетками:
1400 КНГ-0,6-2,5-М12/25Г-6-6-У-И ТУ 3612-024-00220302-02,
где 1400 – диаметр кожуха, мм; КНГ – конденсатор с неподвижными трубными решетками, горизонтальный; 0,6 – условное давление в трубах, МПа; 2,5 – условное давление в кожухе, МПа; М12 – материальное исполнение; 25Г – диаметр гладких теплообменных труб, мм; 6 – длина теплообменных труб, м; 6 – шестиходовой по трубному пространству; У – климатическое исполнение; И – с деталями для крепления изоляции;
– испаритель с неподвижными трубными решетками:
600 ИН-2-1,0-4,0-М8/25Г-6-У-И ТУ 3612-024-00220302-02,
где 600 – диаметр кожуха, мм; ИН – испаритель с неподвижными трубными решетками; 2 – конструктивное исполнение; 1,0 – условное давление в трубах, МПа; 4,0 – условное давление в кожухе, МПа; М8 – материальное исполнение; 25Г – диаметр гладких теплообменных труб, мм; 6 – длина теплообменных труб, м; У – климатическое исполнение; И – с деталями для крепления изоляции.
Широкая номенклатура теплообменников по типам, размерам, параметрам и материалам позволяет выбрать аппарат, оптимальный по размерам и материалам для конкретных условий теплообмена. Выбор конструкции аппарата для определенных условий теплообменного процесса зависит в основном от эрудиции и интуиции конструктора. Однако существуют рекомендации общего характера, которыми можно руководствоваться при выборе конструкции теплообменника и схемы движения в нем теплоносителей:
– при высоком давлении теплоносителей предпочтительнее трубчатые теплообменники; при этом в трубное пространство желательно направить теплоноситель с более высоким давлением, поскольку из-за малого диаметра трубы могут выдержать большее давление, чем корпус;
– коррозионный теплоноситель в трубчатых теплообменниках целесообразно направлять по трубам, так как в этом случае при коррозионном изнашивании не требуется замена корпуса теплообменника;
– при использовании коррозионноагрессивных теплоносителей предпочтительнее теплообменные аппараты из полимерных материалов, например фторопласта и его сополимеров, обладающих уникальной коррозионной стойкостью;
– если один из теплоносителей загрязнен или дает отложения, то целесообразно направлять его с той стороны теплообмена, которая более доступна для очистки (в змеевиковых теплообменниках это наружная поверхность труб, в кожухотрубчатых – внутренняя);
– для улучшения теплообмена не всегда требуется увеличение скорости теплоносителя, например, при конденсации паров для улучшения теплообмена необходимо обеспечить хороший отвод конденсата с теплообменной поверхности, для чего следует подобрать аппарат соответствующей конструкции;
– аппараты должны обладать достаточной прочностью и иметь возможно малые габаритные размеры. При конструировании необходимо находить оптимальные решения, учитывающие требования обеспечения возможности разборки рабочей части аппарата и герметичности системы каналов, возможно высоких коэффициентов теплопередачи за счет повышения скорости движения рабочей среды при минимальных гидравлических потерях в аппарате;
– режим работы теплообменного аппарата и скорость движения теплоносителей необходимо выбирать таким образом, чтобы отложение загрязнений на стенках происходило возможно медленнее. Например, если охлаждающая вода отводится при температуре от 45 до 50 оС, то на стенках теплообменного аппарата интенсивно осаждаются растворенные в воде соли;
– вертикальные теплообменники более просты в эксплуатации и занимают меньшую площадь. Горизонтальные теплообменники изготавливают обычно многоходовыми, и работают они при больших скоростях сред для сведения к минимуму расслоения жидкостей вследствие разности их температур и плотностей. Многоходовые теплообменники целесообразно использовать для процессов теплообмена при высоких тепловых нагрузках [3].