Практические применение теплообменных аппаратов

Зулхарова Халила Гусмановна
Преподаватель специальных дисциплин, магистр технических наук
Атырауский политехничекий колледж

Практические применение теплообменных аппаратов

 

1. Устройство и принципы работы теплообменника

Цель:

• Описать основной принцип работы обычного кожухотрубного теплообменника

• Описать различные технологические маршруты теплоносителей, проходящих по кожухотрубным теплообменникам.

 

Ход многих технологических процессов на производстве зависит от работы оборудования, которое обеспечивает нагревание и охлаждение жидкостей.

Количество тепла, передаваемого в процессе теплообмена в теплообменнике, зависит от нескольких факторов. Это: разница температур между двумя теплоносителями в теплообменнике, площадь теплообмена, тип и толщина материала, через который передается тепло, скорости потоков теплоносителей и степень загрязнения теплоносителей. На промышленных объектах применяется много различных типов теплообменников. Наиболее типичными являются кожухотрубные теплообменники.

Как правило, кожухотрубные теплообменники имеют форму цилиндра и монтируются в вертикальном, либо горизонтальном положении. На рисунке 1.3-1 показан пример типичного горизонтального расположения кожухотрубных теплообменников. Кожухотрубные теплообменники относятся к классу теплообменников поверхностного типа, так как горячий и холодный теплоносители отделены друг от друга металлическими поверхностями и не перемешиваются между собой. В кожухотрубном теплообменнике один теплоноситель циркулирует по трубам, а другой – в корпусе вокруг труб. Теплообмен между теплоносителями происходит через металлическую поверхность труб.

На рис. 1.3-3 показана схема обычного кожухотрубного теплообменника. Хотя возможны и другие варианты устройства, в данном примере по трубам проходит горячий теплоноситель, а холодный теплоноситель циркулирует в корпусе. Теплообменник состоит из следующих основных узлов: корпуса, группы труб, которая называется пучком труб; трубных решеток; головных распределительных камер; штуцера ввода теплоносителя в трубы; штуцера вывода теплоносителя из труб; штуцера ввода теплоносителя в корпус; штуцера вывода теплоносителя из корпуса.

 

1-Штуцер ввода теплоносителя в трубы; 9-Штуцер вывода теплоносителя из корпуса;3-Трубные решетки; 4-Концевая распределительная камера; 5-Корпус; 6-Головная распределительная камера; 7-Пучок труб; 2-Штуцер ввода теплоносителя в корпус;

8-Штуцер вывода теплоносителя из труб;

 

Корпус представляет собой кожух цилиндрической формы. Пространство внутри корпуса и вокруг труб называется межтрубным пространством теплообменника. Трубы выходят на распределительные камеры, таким образом, одна камера направляет поток теплоносителя в трубы, а другая камера собирает теплоноситель, выходящий из труб. Трубные решетки служат в качестве несущих элементов, кроме того, они изолируют распределительные камеры от основной части корпуса и, таким образом, распределяют оба потока теплоносителей.

 

3. Практическое применение кожухотрубных теплообменников

Цель:

• Объяснить, как можно использовать теплообменники в качестве охладительных и нагревательных установок.

• Объяснить назначение некоторых узлов вспомогательного оборудования, которые обычно применяются в теплообменниках.

В данном разделе излагается материал о практическом использовании теплообменников в различных технологических схемах. Кроме того, будут рассмотрены функции некоторых узлов и вспомогательного оборудования, которые обеспечивают надежную работу теплообменника.

В заводских условиях кожухотрубные теплообменники могут использоваться для различных целей. Например, они могут служить в качестве охладительных и нагревательных установок.

Использование теплообменника в качестве охладительной установки

На рис. 1.4-1 показана система, использующая кожухотрубный теплообменник для охлаждения технологического теплоносителя. Чтобы обеспечить надежное хранение теплоносителя, его необходимо охладить. В систему также входят: дистилляционная колонна, насос и резервуар-хранилище.

 

1.Технологический маршрут теплоносителя

2.Теплообменник

3.Дистилляционная колонна

4.Насос

5.Резервуар-хранилище

Дистилляционная колонна служит для разделения веществ. Часть веществ закипает и испаряется, выходя через верхнюю часть колонны для дальнейшей технологической обработки. Другие вещества остаются в виде горячей жидкости, которая стекает на дно колонны. Затем горячая жидкость закачивается со дна дистилляционной системы. Затем охлажденная жидкость направляется в резервуар-хранилище. Для того чтобы жидкости входили в теплообменник и выводились из него и чтобы теплообмен протекал эффективно, необходимо некоторое вспомогательное оборудование. Например, на входе теплообменника расположены клапаны. Для запуска теплообменника клапаны открывают и пропускают теплоноситель. Когда теплообменник останавливают для очистки или другого техобслуживания, эти клапаны перекрываются для того, чтобы изолировать теплообменник от другого оборудования системы.

Кроме клапанов впуска и выпуска, теплообменники имеют дренажные клапаны, которые располагаются в межтрубной и трубной зонах. После отключения теплообменника, дренажные клапаны открываются для слива теплоносителей.

Как правило, кожухотрубные теплообменники также имеют дренажные линии и выпускные клапаны, располагаемые на трубных и межтрубных системах для стравливания воздуха из теплообменника, как показано на рис. 1.4-3. Это важно, потому, что образующиеся воздушные пробки внутри корпуса препятствуют подаче воздуха на некоторые трубы и, таким образом, снижается эффективность теплоотдачи.

Рис. 1.4-3. Дренажный спуск трубной зоны теплообменника

Образование воздушных пробок внутри межтрубного пространства теплообменника приводит к перегреву и выводу и выводу из строя узлов теплообменника.

Приборы, связанные с теплообменником, показывают, правильно или неправильно работает теплообменник. Зачастую эти приборы располагаются в операторной, но они могут быть также установлены и на теплообменнике. Отметив разницу давлений на входе и на выходе, оператор может определить, достаточно ли хорошо идет поток теплоносителя в теплообменнике. Разница между величинами давления называется дифференциальным давлением. Дифференциальное давление на входе и выходе из теплообменника могут указать, насколько эффективно работает теплообменник. На температуру и давление в теплообменнике часто оказывает влияние скорость потока теплоносителя через теплообменник. Во многих случаях регулируют скорость, одного из потоков теплообменника для того, чтобы контролировать температуру другого теплоносителя. На рис. 1.4-6 показан контрольный клапан, который регулирует поток охлаждающей воды по трубам теплообменника. Контрольный клапан подключен к устройствам, которые следят за температурой охлаждаемой межтрубной технологической жидкости на выходе и посылают сигнал на контрольный клапан.

 

Использование теплообменника в качестве подогревателя

На рис. 1.4.7 показана технологическая схема теплообменника, в котором применяется пар для нагрева веществ технологического процесса. Теплообменник здесь называется подогревателем. В систему также входят насос, реактор и резервуар-хранилище.

 

Во время работы продукты технологического процесса закачиваются насосом в теплообменник, где нагреваются паром. Затем подогретые продукты направляются в реактор, где к ним добавляют другие вещества для того, чтобы произошла химическая реакция. Подогрев некоторых веществ перед тем, как они будут направлены в реактор способствует тому, что химическая реакция протекает более эффективно. По завершении химической реакции ее продукты отправляются в резервуар-хранилище.

 

На рис. 1.4-8 показана более детальная схема подогревателя.

 

1-Штуцер ввода теплоносителя во трубную зону; 2-Штуцер вывода теплоносителя из межтрубного пространства; 3-пар; 4-конденсат; 5-Штуцер ввода теплоносителя в межтрубное пространство; 6-Вещества технологического процесса; 7-Вывод конденсата;

4. Последовательность операций запуска кожухотрубных теплообменников

Цель:

•Описать последовательность операций запуска кожухотрубных теплообменников

В технических условиях эксплуатации производственных объектов обычно дается последовательность операций, которым надо следовать при запуске теплообменника. По своему содержанию и последовательности эти операции могут отличаться друг от друга, в зависимости от конструкции теплообменника и системы, для которой он применяется.

Обычно запуск теплообменника включает следующие операции:

·Убедитесь, что системы, с которыми связан теплообменник, обеспечат запуск теплообменника. Это означает, что надо проверить надежность работы связанного с теплообменником оборудования и правильное положение клапанов, регулирующих поток теплоносителя на входе и выходе из теплообменника.

·Проведите осмотр теплообменника.

Как показано в видеофильме, теплообменник отключался от работы для проведения техобслуживания и затем перед запуском был проведен осмотр, чтобы убедиться в правильности подключения к системам трубопроводов и надежности фланцевых соединений. Было прокладки для запуска теплообменника.

·Стравите воздух и подайте холодный теплоноситель в теплообменник и заполните одну из его сезон. Если заполняется трубная зона теплообменника, то порядок действия должен быть следующим:

·- откройте дренажный клапан трубной зоны и стравите воздух;

·- немного приоткройте впускной клапан трубной зоны и заполните трубную зону теплообменника;

·- на слух определите ход стравливания воздуха из дренажного спуска до тех пор, пока не будет выделяться жидкость.

Стравливание воздуха из рабочих зон теплообменника позволяет исключить образование воздушных пробок, которые приводят к перегреву и выводу из строя узлов теплообменника. Когда трубная зона теплообменника была полностью заполнена, из дренажного спуска потекла струя воды. Это также свидетельствует о полном стравливании воздуха из труб. Затем оператор закрывает дренажный спуск.

 

·Для того, чтобы через теплообменник пошел поток охлаждающей воды, надо выполнить следующие операции:

·Полностью открыть впускной клапан трубной зоны

·Полностью открыть выходной клапан трубной зоны

Стравите воздух и заполните другую часть теплообменника горячим теплоносителем. Когда межтрубная зона заполнится теплоносителем, необходимо сделать следующее:

·Открыть дренажный спуск межтрубного пространства теплообменника

·Частично приоткрыть впускной клапан межтрубного пространства теплообменника

·Прослушать звук стравливаемого воздуха, входящего через дренаж до появления потока теплоносителя

·Закрыть дренажный спуск межтрубной зоны теплообменника.

После того, как проверили, что воздух удаляется из дренажного спуска и межтрубное пространство заполнено, из дренажного спуска выделялся теплоноситель; это указывало на то, что межтрубное пространство заполнено. Затем закрыли дренажный спуск и убрали ведро.

·Установка потока теплоносителя через теплообменник может включать следующие операции:

  • - Полностью откройте выходной клапан межтрубной зоны теплообменника
  • - Полностью откройте входной клапан межтрубной зоны теплообменника
  • - при необходимости отрегулируйте контрольный клапан теплоносителя.

 

Литература

1. Молоканов Ю.К. Процессы и аппараты нефтегазопереработки. Москва. Химия, 1987г.

2. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Учебное пособие для вузов. УФА: Гилем, 2002.

3. Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа.

4.Эрих В.И., Расина М.Г., Рудин М.Г. Химия и технология нефти и газа. Л, - Химия 1977 г.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно