У хімічній та нафтохімічній промисловості теплообмінні апарати становлять 30-40% від загальної кількості устаткування. Залежно від призначення теплообмінні апарати підрозділяють на холодильники, підігрівники, кип'ятильники й конденсатори.

По способу передачі тепла від одного середовища до іншого теплообмінні апарати ділять на поверхневі й змішанні. У поверхневих теплообмінних апаратах середовища, що беруть участь у теплообміні, розділені стінкою з теплопровідного матеріалу, у теплообмінних апаратах змішання середовища перемішуються

Для здійснення процесів теплообміну застосовують різні по конструкції теплообмінники.

Теплообмінник "труба у трубі" застосовують головним чином для нагрівання або охолодження в системі рідина-рідина, коли витрати теплоносія незначні і останні не змінюють свого агрегатного стану. Також теплообмінники мають порівняльно малий гідравлічний опір між трубного простору.

У хімічній промисловості застосовують також зрошувальні теплообмінники. Теплота, що передається по трубах робочою рідиною у цих теплообмінниках відводиться за рахунок нагріву зрошувальної води та частково за рахунок її випарювання, внаслідок чого витрати води менше у порівнянні з теплообмінниками інших видів. Однак зрошувальні теплообмінники мають низьку ефективність, хоча вони прості у виготовленні та ремонті.

Погружні змієвикові теплообмінники використовують для теплообміну між середовищами, одне з яких знаходиться під високим тиском. Ці теплообмінники характеризуються відмінною здатністю до самокомпенсації температурних напружень та низьким гідравлічним опором. Їх недолік - складність виготовлення та монтажу.

Пластинчасті теплообмінники, представляють собою апарати, поверхня теплообміну яких утворена набором тонких штампованих пластин з гофрованою поверхнею. Ці теплообмінники достатньо прості у монтажу та демонтажу, для свого очищення вони потребують незначних затрат праці. Однак вони складні у виготовленні.

Найбільш розповсюдженою конструкцією теплообмінників є кожухотрубні. Ці теплообмінники прості у виготовленні і по конструкції, можуть бути використані в досить широкому діапазоні тисків і температур робочих середовищ, надійні у експлуатації та універсальні, тобто можуть бути використані для теплообміну між газами, парами, рідинами в любому сполучені теплоносіїв.

Кожухотрубні теплообмінники по конструкції діляться на апарати з нерухомими трубними решітками (тип Н), з температурним компенсатором на кожуху (тип К), з плаваючою головкою (тип П) та U - подібними трубами (тип У). У теплообмінниках типа Н труби жорстко з'єднані з трубними решітками, а решітка приварена до кожуху. Цей тип теплообмінника має два недоліки. По перше, навантажена поверхня труб не може бути очищена від забруднення механічним способом. По друге, в цих теплообмінниках у кожуху і трубах виникають температурні напруження. Тому ці теплообмінники застосовують при невеликій різниці температур (менше 50С) кожуха і труби. У теплообмінниках з температурним компенсатором для часткової компенсації температурних деформації використовується спеціальний гнучкий елемент - компенсатор, що розташований на корпусі.

Конденсатори широко застосовуються у хімічних та нафтохімічних технологічний установках, як для зріджування пароподібних теплоносіїв та окремих компонентів газової суміші при її охолодженні та і при нагріванні теплоносіїв при конденсації водяного пару.

Характеристика конденсатора представлена в табл. 1.1.

конденсатор програмний графічне креслення

Таблиця 1.1 - Характеристика конденсатора

Широко застосовуються конденсатори горизонтального та вертикального типу з конденсацій теплоносія у трубному або між трубному просторі. Вибір того чи іншого типу конденсатора визначається умовами роботи, параметрами та фізико-хімічними властивостями теплоносіїв.

Шестиходовий горизонтальний конденсатор (рис. 1.1) складається з основних елементів: циліндричної обичайки 1, днища 3, 4, труб 2, трубних решіток 54, перегородок 6 та встановлюється на двох опорах 7.

Рис. 1.1 - Шестиходовий горизонтальний конденсатор

У конденсаторі охолоджуюча вода рухається в середині труб (по трубному простору), а бензол по міжтрубному простору. Середовища направлені протитоком один до одного.

При вказаних напрямках руху середовища досягається більш рівномірне розподілення швидкостей і ідентичні умови теплообміну по площі поперечного перерізу апарату. У протилежному випадку будуть утворюватися застійні зони.

Кожух уявляє собою циліндричну обичайку, що виконана з труби.

З кінців кожух закритий двома плоскими трубними решітками. У трубних решітках закріплені на розвальцовках теплообмінні труби.

Труби в решітках звичайно розміщують рівномірно по периметру правильних шестикутників, тобто по вершинам рівномірних трикутників (рис. 1.2, а), рідше застосовують розташування труб по концентричним колам (рис. 1.2, б).

В окремих випадках, коли необхідно забезпечити зручність чистки зовнішніх поверхонь труб, їх розташовують по периметрам прямокутників (рис 1.2, в). Усі зазначені способи розміщення труб переслідують одну ціль - забезпечити можливість компактного розміщення необхідної поверхні теплообміну всередині апарата. В більшості випадків найбільша компактність досягається при розміщенні трубок по периметрам правильних шестикутників.

Рис. 1.2 - Способи розміщення труб у конденсаторі

Труби закріплюють у решітках частіше розвальцюванням (рис. 1.3, а, б), при цьому особливо міцне з'єднання досягається при наявності в трубних решітках отворів з кільцевими канавками, що заповнюють метолом труби, в процесі її розвальцювання (рис. 1.3, б). Крім того використовують закріплення труб зварюванням (рис. 1.3, в), якщо матеріал труби не піддається витяжки і допустимо міцне з'єднання труб з трубної рішити, а також пайкою (рис. 1.3, г), застосовують для з'єднання головним чином мідних та латунних труб. Інколи застосовують з'єднання труб з решіткою за допомогою сальників (рис. 1.3, д), що допускають вільне повздовжнє переміщення труб і можливість їх швидкої заміни. Таке з'єднання дозволяє значно зменшити температурну деформацію труб, але є дуже складним, дорогим і недостатньо надійним.

Рис. 1.3 - Закріплення труб у трубних решітках

Розподільча камера представляє собою кришки, що обмежують корпус апарата по трубному простору з обох торців.

Розподільчі камери виконані з'ємними на фланцях, що позволяє чистити внутрішню поверхню труб.

Конденсатор має також в міжтрубному просторі поперечні круглі перегородки з зрізами, що чергуються, діаметр перегородок менше внутрішнього діаметру кожуха і які встановлюються на рівній відстані один від одного. Ці перегородки забезпечують рух середовища у між трубному просторі поперек труб та поліпшують теплопередачу в ньому, та слугують для останніх одночасно і проміжними опорами.

Для приєднання трубопровідної арматури використовують фланці (рис. 1.4). Фланцеві з'єднання - найбільш широко вживаний вид роз'ємних з'єднань в хімічному машинобудуванні, що забезпечує герметичність і міцність конструкцій, а також простоту виготовлення, розбирання і збирання. З'єднання складається з двох фланців, болтів і прокладки, яка встановлюється між поверхнями ущільнювачів і дозволяє забезпечити герметичність при відносно невеликому зусиллі затягування болтів.

По конструкції фланці можна розділити на цілі, коли корпус апарату і фланець працюють під навантаженням разом, і вільні, коли корпус апарату розвантажений від дії моментів, що вигинають при затягуванні фланцевого з'єднання. Конструкція фланців значною мірою визначається тиском робочого середовища і вимогами мінімальних витрат часу на складання або розбирання з'єднання.

Рис. 1.4 - Типи фланців: а - плоский приварний; б - приварний встик; в - вільний

Втулку фланця приварюють стиковим швом до обичайки.

Конденсатор має дві опори, що приварені до обичайки.

Створення програми в пакеті Mathcad для розрахунків елементів проектованого агрегату