НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Кожухотрубчатый аппарат с плавающей головкой

Теплообменники с подвижной трубной решеткой типа ТП (с плавающей головкой) являются самым применяемым типом поверхностных аппаратов. Плавающая головка позволяет трубному пучку беспрепятственно перемещаться вне зависимости от кожуха. Возникновение в теплообменниках такой конструкции температурных напряжений возможно исключительно при значительном различии температур в трубках.

Теплообменники данной группы стандартизованы по:

• условным давлениям в интервале от 1,6 до 6,4 МПа;
• диаметрам корпуса в диапазоне от 325 до 1400 мм;
• поверхностям нагрева в пределеах от 10 до 1200 м² с длиной труб от 3000 до 9000 мм.

Предельные параметры для таких аппаратов:

• масса - не более 35000 кг;
• температура - не выше 450 °С.

В теплообменниках рассматриваемого типа трубные пучки достаточно легко демонтруются из корпуса, что делаех более лёгкими их ремонт, првоедение чистки или замены.

Двухходовой конденсатор типа ТП в горизонтальном исполнении (рисунок выше) состоит из корпуса (поз.10) и трубного пучка. Левая трубная решетка (поз.1) присоединяется фланцевыми парами к кожуху и распредкамере (поз.2), которая имеет перегородку (поз.4). Камера герметизируется плоской крышкой (поз.3). Правая, имеющая подвижность, трубная решетка смонтирована внутри корпуса свободно и в сборе с крышкой (поз.8), присоединенной к ней, образует «плавающую головку». Со стороны плавающей головки теплообменник герметизируется крышкой (поз.7). При повышении температуры и увеличении длины трубок "плавающая головка" двигается внутри корпуса.

Чтобы обеспечить свободное перемещение трубного пучка внутри корпуса, в теплообменниках диаметром 800 мм и более трубный пучок оснащается опорной платформой (поз.6). Верхний штуцер (поз.9) используется для входа пара и поэтому его диаметр больше, а нижний патрубок (поз.5) используется для выхода конденсата и поэтому его сечение меньше.

Высокие значения коэффициентов теплоотдачи при переходе из паровой в жидкую фазу практически не определеяются режимом перемещения среды. Поперечные перегородки в межтрубной полости рассматриваемого аппарата нужны только, чтобы поддерживать трубки и придавать трубному пучку жесткость.

Двухходовой теплообменник типа ТП с плавающей головкой
цельной	разрезной

Теплообменники с плавающей головкой обычно изготавливают одноходовыми по межтрубной полости, однако при помощи продольных перегородок в межтрубной полости можно организовать многоходовые конструкции. На рисунке выше показаны телпообменники имеющие 2 хода по межтрубной полости.

Хотя в теплообменниках типа ТП достигается хорошее демпфирование температурных деформаций, это демпфирование не является исчерпывающим, так как разница температурных изменений размеров самих трубок является причиной коробления трубной доски. Как следствие в многоходовых аппаратах типа ТП, диаметр которых превышает 1 метр, при значительном (превышающем 100 °С) перепаде температур ввода и вывода потока в трубном пучке, как правило, предусматривают разрезную по сечению плавающую головку.

Наиболее значимый узел аппаратов с плавающей головкой - соединение подвижной трубной доски с крышкой. От этого соединения требуется обеспечение возможности легкого демонтажа пучка из корпуса, аппарата, а также наименьшее значение зазора Δ между корпусом и трубным пучком.

Вариант размещения плавающей головки в кожухе большего диаметра	Вариант размещения крышки плавающей головки в кожухе меньшего диаметра

Вариант, показанный на левом рисунке, даёт возможность извлеения трубного пучка, но зазор Δ получается шире (по меньшей мере, чем в аппаратах типа ТН) на размер фланца плавающей головки. Соединение по такой схеме самое простое и его зачастую используют в испарителях с паровым объёмом.

Установка плавающей головки внутри крышки с диаметром превышающим сечение кожуха, даёт возможность уменьшения зазора, сопровождающееся усложнением разборки аппарата, ввиду того, что плавающую головку нет возможности извлечь из корпуса теплообменника.

Конструкции соединения плавающей головки и трубной доски, которые позволяют легко вынимать трубный пучок из корпуса при наименьшей величине зазора Δ между пучком труб и кожухом, приведены далее.

Крепление крышки плавающей головки к трубной решетке разрезным фланцем
Конструкция включает в себя: разрезной фланец (поз.1) (состоящий из 2-ух полуколец, которые стянуты ограничительным кольцом (поз.2)) уплотняющую обтюрацию (поз.3); крышку плавающей головки (поз.4); трубную решетку (поз.5).

Крепление крышки плавающей головки к трубной решетке разрезной фланцевой скобой
	Cоединение фланцевой скобой (поз.2), представляет собой приспособление, напоминающее струцину. Соединение образуется двумя полукольцами, которые охватывают край трубной доски (поз.4) и фланец (поз.3) крышки. Винты (поз.1) требуется располагать посередине уплотнения, за счёт чего происходит разгрузка фланца от изгибающих моментов.

Крепление крышки плавающей головки к трубной решетке разрезным кольцом
Широко применяется крепление крышки (поз.3) и трубной доски (поз.4) при помощи разрезного кольца (поз.1), половинки которого соединяются друг с другом накладками (поз.2).

Крепление крышки плавающей головки к трубной решетке разрезным стяжным кольцом
	Накидной фланец (поз.1) удерживается посредством разрезного кольца (поз.2), которое вставлено в паз трубной решетки (поз.3).

Наиболее часто трубные пучки с подвижной трубной решеткой используют в испарителях с паровым объёмом.

В подобных теплообменниках необходимо создать большую поверхность зеркала для испарения, поэтому сечение кожуха испарителя существенно превышает диаметр пучка трубок, а перегородки в трубном пучке необходимы только для повышения его жесткости.

В испарителе уровень жидкой среды в кожухе (поз.11) регулируется перегородкой (поз.2). Чтобы обеспечить требуемый объем парового пространства и увеличить поверхность испарения, дистанция от уровня жидкой среды до верха корпуса должна быть около 30 % от его диаметра. Трубный пучок (поз.3) установлен на поперечных балках (поз.4) в корпусе испарителя. Для удобства установки пучка трубок в перегородке (поз.2) и левом днище имеется люк (поз.10), используя который в испаритель можно подать трос от лебедки.

Продукт подаётся в испаритель через патрубок (поз.5), над которым для защиты пучка трубок от эрозии устанавливается отбойник (поз.6). Пары удаляются через патрубок (поз.9), продукт - через патрубок (поз.1). Теплоноситель подается в трубный пучок и выводится из него через штуцеры (поз.7, 8). В таких теплообменниках можно монтировать несколько пучков трубок.