1.3 Жылуалмастырғыш аппараттардың ерекшеліктері

Құбырлардың орналасуына байланысты көлденең және тік бағытты болып бөлінеді. Қалқымалы головкалы құбыр қапты қозғалмалы құбыр қорғанды жылу алмастырғыштар жоғары бөлікті жылу аппараттарының ішінде ең көп қолданылады. Қозғалмалы құбырлы қорғандар құбырлар жиынына корпусқа тәуелсіз қозғалу мүмкіндігін береді. Аппараттың қабы құбыр аралық кеңістік бойынша қалқымалы головкалы аппарат бір жолды болады. Температуралы конденсаторлары бар құбыр қабы жылуалмастырғыштан температуралық ауырлықтарды компенсациялау үшін арнайы элементтер компенсаторлар қолданылады. Олар корпуста орналасады. Қозғалмайтын қорғандары бар. Тік құбыр қапты буландырғыш екі кожухтың ортасына орналасып линзалық компенсаторлардан ерекшеленеді.

Жылу процесстерін өткізуге арналған аппараттар жылу алмастырғыш аппараттар деп аталады. Бұл аппараттар конструктивті пішінге ие, яғни олар өтіп жатқан процесстің және осы процессті өткізу жағдайына байланысты болады. Әрекет ету принципіне байланысты жылу алмастырғыш аппараттар рекуперативті, регенеративті және араластырғыш болып бөлінеді.

Рекуперативті аппараттарда – рекуператорларда жылу тасымалдағыштар қабырғамен бөлінген және жылу бір жылу тасымалдағыштан екіншісіне осы бөлгіш қабырға арқылы беріледі.

Регенеративті аппараттарда – регенераторларда қатты дененің беті әртүрлі жылу тасымалдағыштар арқылы біркелкі жуылып отырады. Қатты дене жылу тасымалдағыштың біреуі арқылы жуылғанда ол жылу тасымалдағыш есебінен қыздырылады,ал басқасымен жуылғанда ол салқындайды және жылу соңғысына беріледі. Сонымен регенераторда жылу тасымалдағыштан басқа жылу алмасатын, яғни жылуды қабылдап, оны жинап, келесі тасымалдағышқа өткізетін қатты дене болуы қажет.

Араластырушы аппараттарда жылу беру жылу тасымалдағыштардың тікелей соқтығысуы және араласуы нәтижесінде жүреді.

Рекуперативті жылу алмастырғыш аппараттар. Рекуперативті жылу алмастырғыш аппараттардың негізгі айырмашылығы - жылу тасымалдағыштардың арасын бөліп тұратын жылу өткізетін материалдан жасалған қабырғасы бар. Осы қабырға жылу тасымалдағыштардың беттік жылу алмасатын орны болып табылады.

4. Өндірісте кең қолданыдатын жылуалмастырғыштар

Құбыр ішіндегі құбыр типті жылуалмастырғыштар.

Құрылысына қарай бір арынды (бөлшектенбейтін және бөлшектенетін) және көп арынды болып бөлінеді. Құбыр ішіндегі құбыр типті бөлшектенбейтін жылуалмастырғыштарды екі жолмен дайындайды. Құбырдың ішкі бөлігінде механикалық тазалаусыз тасымалданатын жылуалмасу құбырларында дәнекерленген двойник бар және құбырдың механикалық тазалануына мүмкіндік беретін жылуалмастыру құбырларында алынатын двойнигі бар. Құбыр ішіндегі құбыр типті жылуалмастырғыштардың бөлшектенбейтін құрылысында ішкі құбырлар сыртқысына тәуелсіз ұзартуына алады. Мұндай құрылыс ішкі бөлшекті ластанудан механикалық тазалауға мүмкіндік береді. Көп ағынды жылуалмастырғыштарда реттеуші камера ағысты жылуаламтырғыш құбырларда алынатын двойнигі бар. Көп атомды жылуалмастырғыштарда реттеуші камера ағысты жылуалмастырғыш құбырда бағыттауға қолданады. Мұндай жылуалмастырғыштар екі жолды болады. Құбыр кеңістігіндегі жылуалмастырғыштардың эффектісін көтеру үшін ағысқа бұзғыш және турбуленттеуші қондырғылармен әсер ету әдісін қолданады. Осы тип жылуалмастырғыштарының кемшілігі үлкен габаритті, сонымен қатар қыздыру бөлігінің бірлігіне үлкен металл шығыны болып табылады.

U тәрізді құбырлы қапты жылуалмастырғыштар.

Мұндай жылуалмастырғыштарда U тәрізді құбырдың екі шеті де бекітілген. Бір құбыр қорған болады. Ол температура өзгерген кезде құбыр ұзындығын еркін ұзартуға мүмкіндік береді. Мұндай аппараттардың құбырларының ішкі және сыртқы жақтарын тазарту қиын болғандықтан тек таза өнімдер үшін қолданылады. Бу кеңістігі бар буландырғыш (рибойлер) қабы және 3/1 құбыр жиынынан тұрады. Рибойлерде қалқымалы головканың немесе U тәрізді құбырларды аппараттарды секілді құбырлар жиыны қолданылады. Қос құбырлы құбыр қапты жылуалмастырғыштарда 2 құбырлы қорған болады. Ол аппараттың бір жағында болады. Бір құбыр қорғанда жоғарғы жағы ашық , кіші диаметрлі құбырлар. Ал екіншісінде төменгі жағы бекітілген үлкен диаметрлі құбырлар қолданыла бастайды. Мұндай аппараттарда бір жылуалмасушы орта қақпақпен жоғарғы құбыр қорған арасындағы кеңістікке штуцер арқылы келіп түседі. Мұннан кіші диаметрлі құбыр арқылы төменге бағытталады. Одан шығар кезде ағыс құбырлар арасындағы кеңістікке қайта келеді. Содан соң аппараттан шығарылады. Орама құбырлы жылуалмастырғыштарда мұнай және газды өңдеу кезіндегі жылуды алмастыру үшін қолданады. Олардың бірі жоғары қысымды болады. Жылуалмастырғыш қап құбырлы қорғандардан тұрады. Оған болаттан жасалған құбырлар бекітілген сердечник катушка ролін орындайды. Қысымы 5МПа, температурасы 70⁰С табиғи газ құбырдың ішкі бөлігімен қозғалады. Ал қысымы 4,2МПа, температурасы 42⁰С метан фракциясы құбыр аралық кеңістікке беріледі. Құбыр қапты жылуалмастырғыштың эффектілігі жылуалмастырушы ағынның қозғалыс жылдамдығы және олардың турбуленттілік дәрежесімен жоғарылайды. Қозғалыс жылдамдығын арттыру үшін жол саны әр түрлі бөлшектер қолданылады. Жылуалмастырушы аппараттар ағыстың бағыттау сипатына қарай тік, қарсы және қиылысқан ағысты болып бөлінеді.

4. Қаптама құбырлы жылу алмастырғыштың жұмыс жасау принципі

Технологияда ең көп таралған қаптама құбырлы жылу алмастырғыштар, олар ұшына құбыр тақтайшасы (құбыр торлары) жалғанған жалпы тері қабатына орналасқан параллельді құбыр түйіндерінен жасалған (сур.2). Тақтайшадағы тесіктерден дәнекерлеу арқылы жапсырылған құбырдың үші өтеді. Құбырлы тақтайға штуцерлі қақпақтар біріктіріледі және олар арқылы сұйықтықтардың біріншісі беріледі немесе шығарылады.

Қақпақтар мен құбырлар құбырлы кеңістікті туғызады. Тері қабаты мен сыртқы құбырдың ортасындағы кеңістікте екіншісі сұйықтық беріледі.

Құбырдың белгілі бір ұзындығында және соған қатысты тері қабатының диаметрі кіші болғанда қарсы ағынға жақын ағынның құрылысымен қамтамасыз етіледі. Бірақ құбыраралық кеңістіктегі турбулизациялайтын құбырдағы сұйықтықтар араласып кетеді.

Құбыр неғұрлым қысқа болса осы жағымсыз фактордың рөлі соғұрлым көрінеді. Бірақ қысқа құбырларда соңғы өнімдердің әсері және жылу берілу коэффициенті жоғары. Жылу берілу коэффициентін жоғарлату үшін көп жүргізілетін құбырлы жылу алмастырғыштар пайдаланылады. Мұндай аппараттарда қақпақтардағы құбыр тақтайшасына мықталған бөлгіштердің көмегімен құбырлар сұйықтар белгілі бір тәртіппен өтетін секцияға бөлінеді. Секциялардағы құбырлардың саны әдетте бірдей болады. Көпреттік жылуалмастырғыштарда біреттіке салыстырғанда беттік жылдамдық сәйкесінше n рет өседі, бұл жылу берілу коэффициентінің жоғарлауына алып келеді. Құбыраралық кеңістікте әрекет ететін сұйықтықтардың жылу берілу коэффициентін жоғарлату үшін сегментті бөлгіштер орнатылады.

Қаптама құбырлы жылу алмастырғыштардың негізгі кемшілігі құбыр мен қаптама қабатының арасындағы температураның айырмашылығы, бұл аппараттың бұзылуына әкеледі.

Конструктивті жоспарда ең қарапайым жылан тәріздес жылу алмастырғыштар болып табылады. Оларда жылу алмастырғыш элемент – жылан тәріздес, яғни қисық тәрізге ие, мысалы жылан тәріздес спирал немесе винт сызықтары түрінде жасалуы мүмкін.

Жылан тәріздес мұндай жылу алмастырғыш аппараттарда жылу тасымалдағыш сұйықпен толтырылған, яғни олар жылан тәріздестің ішінде әрекеттенетін жылу тасымалдағыш арқылы қыздырылады немесе салқындайды. Жылан тәріздес жылу алмастырғыштардың кемшілігі, жылан тәріздес орналасқан жылу тасымалдағыштың жылдамдығы төмен, сондықтан жылу беріліс коэфициенті де төмен болады. Мұндай рекуператорлардағы жылан тәріздестер жоғары гидравлекалық қарсылыққа ие, сондықтан оларда тікқұбырлы жылу алмастырғыштарға қарағанда жылдамдығы төмен жылан тәріздес жылу тасымалдағыштарды таңдайды.

Жылу тасымалдағыштардағы жылдамдық күрт өзгермейтін болғандықтан, спиральді жылу алмастырғыштағы гидравликалық қарсыластық кожухотрубчатый жылуалмастырғышқа қарағандатөмен болады. Спиральді алмастырғыштың кемшілігі, оларды дайындаудың қиындығында және 10 атм. жоғары қысымда жұмыс жасау мүмкін емес.

Қайта өңдейтін жылуалмастырғыштарды негізінен сұйықтықпен газды салқындату немесе конденсациялау үшін қолданады. Бұл жылуалмастырғыштар тіземен байланысқан бірінің астында екіншісі орналасқан құбырлардан тұрады. Құбырлардың сырты сумен қайта өңделеді. Қүбырлардан салқындатылған жылу тасымалдағыш ағып өтеді. Қайта өңделген су жоғарғы құбырға беріліп, одан төменде орналасқан құбырға түседі. Аппараттың төменгі жағында су жинайтын ыдыс орналасқан. Бұл жылуалмастырғыштардың құрылысы қарапайым, ал кемшілігі құбырмен су арасындығы жылу алмасудағы жылу беріліс коэффициенті төмен болады.

Арнайы жылу алмастырғыштарға жылу тасымалдағыштарды арнайы жағдайда қыздыру немесе салқындату үшін қолданатын аппараттарды енгізеді.

3 сур. Температуралық теңестіргіш құрылымдары бар қаптама құбырлы жылу алмастырғыштар:

а) линзалы теңестіргішті; б,в) құбырлар торы қозғалмалы; г) U - тәрізді құбырлы; д) сальникті теңестіргішті: 1- қаптама; 2- құбырлар; 3-линзалы теңестіргіш; 4- қозғалмалы құбыр торы; 5- U - тәрізді құбырлар; 6- сальникті теңестіргіш; I и II - жылутасымалдағыштар