Впервые кожухотрубчатые теплообменники возникли в связи с тем, что тепловым станциям необходимы были теплопередающие поверхности больших площадей. Интересно, что теплообменники могут играть роли испарителей, подогревателей и конденсаторов.
Сегодня, прошедшая годы развития, конструкция кожухотрубчатого теплообменника значительно изменилась и стала более совершенной. Кожухотрубчатые теплообменники давно стали важным элементом в нефтехимической промышленности. Поскольку география их применения невероятно широка, то для особенно суровых условий понадобились такие конструктивные элементы, как охладители массы, нагреватели, конденсаторы и испарители, предназначенные для сырой нефти прочих сопровождающих ее органических жидкостей. Поскольку через теплообменники проходят чрезвычайно загрязненные жидкости, важно обеспечить простоту их эксплуатационного обслуживания.
Основная характеристика, которой обладает кожухотрубчатый теплообменник – это площадь теплопередающей поверхности и поверхности теплообмена. Именно эти особенности влияют на стоимость изготовления аппарата, сроки выполнения работ и его геометрическую форму. Для того чтобы использовать теплообменное оборудование с наибольшей эффективностью, нужно производить его расчет. Самый простейший тепловой расчет основывается на таких данных, как расход теплоносителя, и различие температуры носителей на входе и выходе из аппарата.
Из каких стадий состоит расчет теплообменника?
Первоначально необходимо определить тепловую нагрузку аппарата, рассчитать среднюю температуру теплоносителей и движущую силу, после чего происходит определение того, как расходуется из теплового балласта второе вещество.
Далее необходимо вычислить ориентировочную площадь, используемую для теплообмена, а также подобрать необходимые размеры труб. В идеале, если есть для этого возможность, нужно рассчитать их количество, которое должно соответствовать заданному режиму движения теплоносителей.
После вышеуказанных процедур необходимо выбрать нормализованный теплообменник по определенным параметрам. Для этого выделяются именно те параметры, которые будут использованы при расчетах (число труб, диаметр кожуха). Другие параметры, которые не участвуют в расчетах, варьируются для того чтобы обеспечить расчетную поверхность теплообмена, когда происходит окончательный выбор нормализованного аппарата.
Далее расчет теплообменников происходит следующим образом – определяются коэффициенты теплоотдачи посредством использования критериальных уравнений, соответствующих определенным тепловым процессам для обоих теплоносителей. Помимо этого определяется геометрическое расположение труб, режимы теплоносителя, а также насколько стенки сопротивляются загрязнениям со стороны теплоносителей. Необходимо выявить общий коэффициент теплопередачи и уточнить температуры стенок теплоносителей. Коэффициент теплопередачи подвергается перерасчету.
