Расчет тарельчатой ректификационной колонны (стр. 2 из 5)

Допускаются также теплообменные трубы диаметром 38X3,5 и 57X4 мм и кожуховые трубы диаметром 108X4 мм прн тех же длинах. Предельные условные давления теплоносителей 1,6 и 4,0 МПа.

1.2 Пластинчатые теплообменники

В пластинчатых теплообменниках поверхность теплообмена образована набором тонких штампованных гофрированных пластин. Эти аппараты могут быть разборными, полуразборными и неразборными (сварными). В пластинах разборных теплообменников (рис. 1.4) имеются угловые отверстия для прохода теплоносителей и пазы, в которых закрепляются уплотнительные и компонующие прокладки из специальных

Рис.1.4. Пространственная схема движения теплоносителей (а) и условная схема компоновки пластин (б) в однопакетном пластинчатом разборном теплообменнике:

/ — неподвижная плита; 2 — теплообменная пластина; 3 — прокладка; 4 — концевая пластина; 5 - подвижная плита

термостойких резин. Пластины сжимаются между неподвижной и подвижной плитами таким образом, что, благодаря прокладкам между ними, образуются каналы для поочередного прохода горячего и холодного теплоносителей. Плиты снабжены штуцерами для присоединения трубопроводов. Неподвижная плита крепится к полу, пластины и подвижная плита закрепляются в специальной раме. Группа пластин, образующих систему параллельных каналов, в которых данный теплоноситель движется только в одном направлении (сверху вниз или наоборот), составляет пакет. Пакет по существу аналогичен одному ходу по трубам в многоходовых кожухотрубчатых теплообменниках.

На рис. 1.5 даны примеры компоновки пластин. При заданном расходе теплоносителя увеличение числа пакетов приводит к увеличению скорости теплоносителя, что интенсифицирует теплообмен, но увеличивает гидравлическое сопротивление.

Рис. 1.5. Примеры компоновки пластин:

а - симметричная двухпакетная схема; б — несимметричная схема (три пакета для горячего теплоносителя два — для холодного)

Таблица 1.3. Поверхность теплообмена и основные параметры разборных пластинчатых теплообменников (по ГОСТ 15518—83)

Поверхность теплообмена F (м²), число пластин N (шт.) и масса аппарата М (кг) при поверхности одной пластины f (м²)
/ = 0,2			/ = 0,3			/ = 0,5*			/ = 0,6			/=1.3
F	N	М	F	N	М**	F	N	М***	F	N	М**	F	N	М
1	8	570	3	12	280	31,5	64	1740	10	20	960	200	156	5 350
2	12	590	5	20	315	50	100	2010	16	30	1030	300	232	6 470
5	28	650	8	30	345	63	126	2200	25	44	ИЗО	400	310	7610
6,3	34	670	10	36	365	80	160	2460	31,5	56	1220	500	388	11 280
10	52	750	12,5	44	400	100	200	2755	40	70	1300	600	464	12 430
12,5	66	800	16	56	440	140	280	3345	50	86	1400	800	620	14 740
16	84	1340	20	70	485	160	320	4740	63	108	1530	_	_	_
25	128	1480	—	—	—	220	440	5630	80	136	1690	—	_	__,
31,5	160	1600	—	—	—	280	560	6570	100	170	1900	_	_	_
40	204	1750	—	—	_	300	600	6810	140	236	2290	_	_	_
—	—	—	—	—	—	320	640	7100	160	270	2470	_	_	_
—	—	—	—	—	—	—	—	—	200	340	3920	—	—	_
—	—	—	—	—	—	—	—	—	250	420	4400	_	_	_
—	_	_	_	_	_	_	_	_	300	504	4890	_	_	_

* Теплообменники со сдвоенными пластинами (полуразборные).

** Для слабо агрессивных и нейтральных сред со скоростью коррозии металла менее 0,05 мм в год (для агрессивных сред масса больше в среднем на 8—10 %).

*** Для давлений до 1,6 МПа.

При оптимальной компоновке пластин число пакетов для горячего и холодного теплоносителя может быть неодинаковым (как на рис.1.5, б). В условном обозначении схемы компоновки число слагаемых в числителе соответствует числу пакетов (последовательных ходов) для горячего теплоносителя, в знаменателе — для холодного; каждое слагаемое означает число параллельных каналов в пакете (в конденсаторах однопакетная компоновка пластин по ходу пара).

В полуразборных теплообменниках пластины попарно сварены, доступ к поверхности теплообмена возможен только со стороны хода одной из рабочих сред.

Разборные аппараты могут работать при давлении 0,002—1,0 МПа и температуре рабочих сред от' —20 до +180°С, полуразборные — при давлении 0,002—2,5 МПа и той же температуре; неразборные (сварные) аппараты могут работать при давлении 0,0002—4,0 МПа и температуре от — 100 до +300 °С.

Разборные теплообменники изготовляют по ГОСТ 15518—83 в трех исполнениях: I — на консольной раме, II — на двухопорной раме, III — на трехопорной раме.

Таблица 1.4. Конструктивные характеристики разборных пластинчатых теплообменников (по данным /8/)

Характеристики	Площадь пластины, м²
0,2	0,3	0,6	1.3
Габариты пластины, мм:

длина	960	1370	1375	1915
ширина	460	300	600	920
толщина *	1,0	1,0	1,0	1,0
Эквивалентный диаметр канала, мм	8,8	8,0	8,3	9,6
Поперечное сечение канала, 10⁴ м²	17,8	11,0	24,5	42,5
Приведенная длина канала, м	0,518	1,12	1,01	1,47
Масса пластины, кг **	2,5	3,2	5,8	12,0
Диаметр условного прохода штуцеров, мм	80; 150	65	200	300

*В облегченном варианте толщина пластины может быть уменьшена до 0,5мм.

** Для пластины толщиной 0,8 мм.

Рис.1.6. Пластинчатый теплообменник на двухопорной раме: / 4 — штуцеры для теплоносителей

Теплообменник в исполнении II показан на рис.1.6. В табл. 1.3 и 1.4 даны поверхности теплообмена и основные параметры разборных пластинчатых теплообменников. Более подробные сведения о разборных, полуразборных и сварных теплообменниках приведены в литературе [8].

1.3 Спиральные теплообменники

В спиральных теплообменниках (рис.7) поверхность теплообмена образована двумя листами из углеродистой или коррозионно-стойкой стали, свернутыми на специальном станке в спирали. С помощью приваренных дистанционных штифтов между листами сохраняется одинаковое по всей спирали расстояние, равное 12 мм. Таким образом, получаются два спиральных канала, заканчивающихся в центре двумя полуцилиндрами, отделенными друг от друга перегородкой. К периферийной части листов приварены коробки. Каждый полуцилиндр с торцевой стороны и каждая коробка имеют штуцер для входа или выхода теплоносителя. С торцов спирали зажимают между дисками с помощью крышек. Для герметизации используют прокладки из резины, паронита, асбеста или мягкого металла. Согласно ГОСТ 12067—80, спиральные теплообменники имеют поверхности теплообмена 10—100 м², работают при давлениях до 1 МПа и температуре от —20 до +200 °С. Поверхности теплообмена и основные параметры их приведены в табл. 2.5.

1.4 Блочные графитовые теплообменники

Теплообменники из графита широко распространены в химической промышленности благодаря очень высокой коррозионной стойкости и высокой [до 100 Вт/(м*К)] теплопроводности графита. Наибольшее применение находят блочные теплообменники. Основным элементом их является графитовый блок, имеющий форму параллелепипеда, в котором просверлены вертикальные и горизонтальные непересекающиеся отверстия для прохода теплоносителей (рис.8). Аппарат собирают из одного или нескольких блоков. С помощью боковых металлических плит в каждом блоке организуется двухходовое движение теплоносителя по горизонтальным отверстиям. Теплоноситель, движущийся по вертикальным каналам в теплообменниках, собранных из блоков размером 350X515X350 мм³ (второе число — длина горизонтальных каналов), может совершать один или два хода, в зависимости от конструкции верхней и нижней крышек. В аппаратах, собранных из блоков с увеличенными боковыми гранями (350X700X350), теплоноситель, движущийся по вертикальным каналам, может совершать два или четыре хода.

Таблица 1.5. Поверхности теплообмена и основные параметры спиральных теплообменников (по ГОСТ 12067—80)

t. м

Толщина листа, мм

Ширина листа, м

Длина канала, м

Площадь сечения канала, 10' м²

Масса теплообменника, кг, не более

dштуцеровдля жидкихтеплоносителей,мм

10,0	3,5	0,4	12,5	48	1170	65
12,5	3,5	0,4	15,6	60	1270	65
16,0	3,5	0,5	16,0	60	1480	65
20,0	3,5	0,4	25,0	48	1770	100
20,0	4,0	0,7	14,3	84	1620	100
25,0	3,5	0,5	25,0	60	2270	100
25,0	4,0	0,7	17,9 -	84	1970	100
31,5	3,5	0,5	31,5	60	2560	100
31,5	4,0	0,7	22,5	84	2560	100
40,0	3,9	1,0	20,0	120	2760	100
40,0	4,0	0,7	28,6	84	3160	100
50,0	3,9	1,0	25,0	120	3460	150
50,0	6,0	1,1	22,7	138	3960	150
63,0	3,9	1,0	31,5	120	4260	150
63,0	6,0	1,1	28,6	138	4760	150
80,0	3,9	1,0	40.0	120	5450	150
80,0	6,0	1.1	36,4	138	5450	150
100,0	3,9	1,0	50,0	120	5960	150
100.0	4,0	1,25	40,0	150	5960	150