Теплообменные аппараты судовых энергетических установок
Общие понятия о теплообменных аппаратах
Современные судовые теплообменные аппараты разнообразны по конструкции, габаритам и массе. Это обусловлено назначением аппаратов, условиями их работы, физико-химическими свойствами применяемых теплоносителей и большим диапазоном их параметров. Однако для большинства теплообменных аппаратов характерно наличие системы труб, поверхность которых омывается внутри одной средой, а снаружи — другой.
По назначению судовые теплообменные аппараты разделяются на энергетические, вспомогательные и бытовые. Энергетические аппараты применяют в системах охлаждения воды и масла главных двигателей, для подогрева питательной воды в конденсатно-питательных системах и подогрева топлива перед форсунками парогенераторов. К ним относятся также главные конденсаторы судовых энергетических установок. Вспомогательные аппараты используют в судовых системах и вспомогательных установках, в том числе в холодильных установках для охлаждения (подогрева) воды или вязких жидкостей. Бытовые аппараты устанавливают в системах кондиционирования воздуха, отопления судовых помещений и санитарно-бытовых. Особую группу составляют аппараты водоопреснительных установок.
По устройству судовые теплообменные аппараты разделяются на кожухотрубные и пластинчатые. Чаще всего встречаются кожухотрубные аппараты, основными узлами которых являются корпус (кожух) и трубная система. Кожухотрубные аппараты могут иметь одну или две трубные доски.
Корпуса кожухотрубных аппаратов, как правило, имеют цилиндрическую форму и выполняются из стали, латуни или медно-никелевых сплавов. Трубам для теплообменных аппаратов обычно придают цилиндрическую форму. В аппаратах с двумя трубными досками трубы прямые, в аппаратах с одной трубной доской — U-образные. Материал труб выбирают в зависимости от физико-химических свойств проходящих внутри и снаружи их сред (пара, воды, топлива и т. д.). Наибольшее распространение получили следующие материалы: сталь углеродистая или нержавеющая, мельхиор, латунь, медь, медно-никелевые сплавы. Иногда применяют специальные сплавы.
В некоторых случаях трубы для теплообменных аппаратов изготовляют плоскими. Применение плоских труб позволяет уменьшить массу и габариты теплообменных аппаратов. Плоские трубы бывают различной формы: гладкие, с лунками и с решетками. Корпус теплообменного аппарата с плоскими трубами может иметь любую форму.
Крышки теплообменных аппаратов выполняют из стали, бронзы, медно-никелевого сплава или из алюминиевых сплавов. Они могут быть литыми или штампованными. Трубные доски теплообменных аппаратов изготовляют из углеродистой или нержавеющей стали, латуни, меди или медно-никелевых сплавов. С корпусом трубные доски соединены болтами или сваркой.
Одна из разновидностей кожухотрубных аппаратов — змеевиковые теплообменные аппараты. Такое название они получили потому, что трубки, по которым движется жидкость, свиты в спираль, называемую змеевиком. Оба конца спирали закреплены в одной крышке, во второй крышке такой аппарат не нуждается.
Помимо кожухотрубных, некоторое распространение получили пластинчатые теплообменные аппараты, собираемые из пластин, на поверхности которых выштампованы канавки. Пластины собирают в пакеты так, что канавки образуют лабиринт для прохода жидкости. Эти аппараты очень компактны, легко разбираются и собираются, но имеют и существенные недостатки: содержат большое количество разъемных соединений, нуждающихся в герметизации, и рассчитаны на ограниченные давления.