Теплообменники с плавающей головкой

При конструировании теплообменных аппаратов кожухотрубного типа инженерам пришлось столкнуться с такой проблемой как температурное расширение металлов, например, сталь, имеет α равное до 13 ^-6/^оС, а широко применяемая в качестве материала для трубного пучка латунь порядка 10-11^-6/^оС. Таким образом, при нагреве до 350 ^оС деталь с линейным размером 3 метра может удлиняться на длину до миллиметра, при жестком закреплении трубок теплообменного пучка в их теле накапливаются напряжения, происходит разрушение сварных стыков и расшатывание завальцованных соединений. Еще более усугубляется губительное воздействие температурного расширения тем, что для корпуса, трубных досок зачастую применяется сталь, а сами трубки делаются алюминиевыми или латунными. Также сказывается и различный нагрев кожуха частично охлаждаемого внешним воздухом и элементов расположенных внутри теплообменника. Поэтому для решения этой проблемы были разработаны теплообменники с плавающей головкой.

Конструкция теплообменников с плавающей головкой

Схема построения теплообменников с плавающей головкой имеет некоторые отличия от конструкции обычных кожухотрубных теплообменников. Это различие заключается в следующем —  вторая трубная доска не закрепляется жестко в корпусе, а свободно висит на пучке труб или (при горизонтальном типе) имеет скользящее опирание на корпус. С трубной доской неподвижно и герметично соединена плавающая камера, которая в этом случае не является частью корпуса. Таким образом, обеспечивается свободное удлинение набора труб при нагревании.

Достоинства теплообменников с плавающей головкой

1. Возможность работы с высокотемпературными теплоносителями, в том числе и перегретым выше критической температуры паром, используемым для турбин;
2. Высокая надежность и герметичность стыков;
3. Способность без разрушения выдерживать многочисленные циклы нагрев — остывание.

Недостатки теплообменников с плавающей головкой

1. Увеличенные габариты и масса;
2. Сложно достичь большой плотности трубок в объеме кожуха;
3. Сложно обеспечить вывод теплоносителя от плавающей головки поэтому такие аппараты как правило минимум двухходовые;
4. Возможность прохода теплоносителя в пространство за плавающей головкой;
5. Как правило, вход и выход среды циркулирующей по трубному пучку осуществляется с одной стороны корпуса, что иногда является минусом.