Constructia schimbatoarelor de caldura

tehnica mecanica

In cazul cel mai des intalnit, al hexagoanelor, de regula pasul dintre tevi este de aproximativ 1 diametrul exterior al tevilor. Gaurile din placile tubulare se finiseaza in mod diferit, in functie de procesul tehnologic de montare a tevilor. Astfel pentru tevile sudate electric sau brazate se realizeaza o alezare urmata de samfrenare, iar pentru tevile mandrinate se realizeaza o alezare urmata de realizarea unor canale interioare, asa cum se observa in figura 2.16. Mandrinarea se ralizeaza astfel incat in urma deformarii tevilor, acestea sa se fixeze in canalele prevazute in gaurile de fixare.

Mantaua schimbatoarelor de caldura multitubulare se calculeaza astfel incat sa aiba un diametru interior care sa permita montarea fasciculului de tevi. Grosimea mantalei se determina din calculul de rezistenta, astfel incat sa reziste la presiunea de lucru a agentului dintre tevi si manta (minim 4 bar). Materialul din care se realizeaza mantalele este otelul. Pana la diametre de cca. 400 mm, acestea se realizeaza din tevi avand diametrele standardizate. Pentru diametre mai mari, mantalele se realizeaza din virole obtinute prin roluire. Sudurile prin care se realizeaza asamblarea virolelor in manta, trebuie controlate prin metode defectoscopice nedistructive (cel mai adesea raze g ). Dupa montare schimbatoarele de caldura multitubulare sunt supuse unor probe hidraulice de etansitate la presiuni ceva mai mari decat cele nominale.

Capacele au rolul de a realiza circulatia agentului din interiorul tevilor. Sicanele montate pe capace asigura numarul de drumuri prin interiorul tevilor, astfel incat sa se realizeze vitezele de curgere dorite. Tot pe capace sunt montate racordurile de intrare/iesire pentru agentul care curge prin tevi. De obicei numarul de treceri este par, pentru ca racordurile sa fie montate pe un singur capac. La aparatele de dimensiuni mari, capacele sunt demontabile pentru a permite curatarea interioara a tevilor, iar fixarea capacelor se realizeaza prin suruburi pe flansele prevazute in acest scop la exteriorul placilor tubulare. Capacele se realizeaza prin turnare, cel mai adesea din fonta. Cateva tipuri de capace sunt prezentate in figura 2.17.

Baterii schimbatoare de caldura cu aripioare

Bateriile cu aripioare se utilizeaza atat pentru constructia condensatoarelor racite cu aer cat si pentru cea a vaporizatoarelor racitoare de aer si sunt realizate din tevi pe care se monteaza aripioarele. Constructiile rezultate sunt de tipul celor prezentate in figura 2.18.

In figura 2.19 sunt prezentate cateva detalii constructive ale bateriilor cu aripioare.

Parametrii fizici care se por defini in vederea efectuarii calculelor termice si aerodinamice ale acestor schimbatoare de caldura sunt:

Nervurile plane continue se realizeaza prin stantare dintr-o singura trecere astfel incat sa rezulte si bordurile pentru fixare pe teava, generatoarele de turbulenta (fomele de pe suprafetele laterale) si orificiile de usurare, reprezentate in figura 2.22. Aceste nervuri se monteaza in pachete de nervuri, pe dispozitive denumite piepteni, care sa asigure pasul dorit. Urmeaza montarea tevilor in gaurile practicte in nervuri. Asigurarea contactului termic dintre tevi si nervurile plane continue se realizeaza in general prin gonflare hidraulica, sau mecanic, prin trecerea fortata prin interiorul tevilor, a unor bile calibrate, de diametru ceva mai mare decat cel interior al tevilor. In acest al doilea caz se imprima bilelor o energie cinetica foarte mare, iar aceastea trec prin tevi intr-o maniera asemanatoare unor gloante si forteaza gonflarea tevilor, respectiv asigurarea contactului termic dinte tevi si nervuri.

Nervurile infasurate se realizeaza prin infasurarea in jurul tevii a unei benzi din tabla, cu ajutorul unui dispozitiv special destinat acestui scop.

Asamblarea tevilor nervurate (indiferent de tipul nervurilor), se realizeaza prin montarea la capete a unor placi in care se fixeaza toate tevile si care constituie si un cadru al bateriei, asa cum se observa si in figura 2.18.

Unii producatori de asemenea aparate, realizeaza module din anumite tipuri de tevi si aripioare, ca in figura 2.24.

Parametrii geometrici care definesc aceste module sunt:

Schimbatoare de caldura cu placi

Aceste aparate sunt realizate prin imbinarea de placi care realizeaza intre ele spatii prin care circula agentii care schimba caldura. Acesti agenti ocupa alternativ spatiile dintre placile schimbatorului de caldura, astfel incat sa nu se amestece intre ei. In consecinta, spatiile dintre placi trebuie sa fie etansate fata de exterior si fata de spatiile in care se gasc alti agenti. De asemenea sistemul de etansare trebuie sa permita trecerea agentilor dintr-un spatiu in altul, uneori prin traversarea spatiilor destinate altor agenti. Aceste schimbatoare trebuie sa aiba cel putin doua placi, ca in cazul unor tipuri de vaporizatoare.

Exista patru variante tehnologice de realizare a schimbatoarelor de caldura cu placi:

Schimbatoarele cu placi si garnituri demmontabile sunt de tipul prezentat in figura 2.27. Placile intre care se introduc garniturile, se monteaza impreuna intre o placa de baza si una mobila. Placile pot sa fie demontate in vederea curatarii. Fixarea placilor se realizeaza cu ajutorul unor tiranti. Din punct de vedere hidraulic se pot realiza curgeri in contracurent sau in echicurent.

In figura 2.28 este prezentata schema de curgere a agentilor de lucru intr-un schimbator de caldura cu placi.

Materialele din care se realizeaza placile depind de natura agentilor de lucru, iar cele mai utilizate sunt:

Fig. 2.29. Schimbatoare de caldura din placi sudate