Теплообменные аппараты

Устройства, предназначенные для передачи теплоты от теплоносителя с более высокой температурой к теплоносителю с низкой температурой называються теплообменными аппаратами.

Классификация теплообменных аппаратов выполнена по принципам переноса теплоты.

Теплообменники подразделяются на: регенеративные, рекуперативные и смешанного типа.

Рекуперативными теплообменниками называется теплообменники у которых перенос теплоты от теплоносителя с более высокой температурой к теплоносителю с низкой температурой осуществляется через разделительную стенку.

Регенеративными теплообменниками называются теплообменники у которых перенос теплоты между теплоносителями осуществляется с использованием теплоаккумулирующей насадки попеременно нагреваемой и охлаждаемой.

По схеме движения горячего и холодного теплоносителей различают рекуператоры прямоточные, противоточные и перекрестного тока.

Прямоток - это такая схема движения, при которой два потока теплоносителя движутся через теплообменник в одном направлении. На входном участке теплообменника, где различие в температуре двух потоков жидкости достигает максимального значения, наблюдается наибольшая степень теплопередачи. По мере продвижения потоков жидкости через теплообменник разность температур, а следовательно, и тепловой поток становятся существенно меньше.

Противоток-- это такая схема движения, при которой два потока теплоносителя движутся через теплообменник в разных направлениях.

Существуют два вида теплотехнических расчетов теплообменных аппаратов: конструкторский (проектный) и поверочный.

Конструкторский расчет производится при проектировании теплообменного аппарата, когда заданы расходы теплоносителей и их параметры. Цель конструкторского расчета определение поверхности теплообмена и конструктивных размеров выбранного аппарата.

Поверочный расчет выполняется для выявления возможности использования имеющихся или стандартных теплообменных аппаратов для тех технологических процессов, в которых используется данный аппарат. При поверочном расчете заданы размеры аппарата и условия его работы, а неизвестной величиной является производительность теплообменного аппарата (фактическая). Поверочный расчет производят для оценки работы аппарата при режимах, отличных от номинальных. Таким. образом, целью поверочного расчета является выбор условий, обеспечивающих оптимальный режим работы аппарата.

Конструкторский расчет состоит из теплового (теплотехнического), гидравлического и механического расчетов.

Последовательность конструкторского расчета. Для выполнения расчета должно быть задано: 1) тип теплообменного аппарата (змеевиковый, кожухотрубчатый, труба в трубе, спиральный и др.); 2) наименование нагреваемого и охлаждаемого теплоносителей (жидкость, пар или газ); 3) производительность теплообменного аппарата (количество одного из теплоносителей, кг/с); 4) начальные и конечные температуры теплоносителей.

Требуется определить: 1) физические параметры и скорости движения теплоносителей; 2) расход нагревающего или охлаждающего теплоносителя на основании теплового баланса; 3) движущую силу процесса, т.е. среднюю разность температур; 4) коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи; 5) поверхность теплопередачи; 6) конструктивные размеры аппарата: длину, диаметр и число витков змеевика, длину, число труб и диаметр кожуха в кожухотрубчатом аппарате, число витков и диаметр корпуса в спиральном теплообменнике и др.; 7) диаметры штуцеров для входа и выхода теплоносителей.