Аппаратов непрерывного действия

 

Лекции 8 часов.

Практика 4 часа.

 

 

Вопросы темы:

 

1. Конструкции рекуперативных теплообменников.

2. Классификация рекуператоров.

3. Виды, схемы движения теплоносителей.

4. Конструкции водоподогревателей.

5. Конденсатоотводчики.

 

 

Поверхностные теплообменники подразделяются на: регенеративные и рекуперативные.

 

Рекуперативные (рекуператоры), в которых греющая и нагреваемая среды проходят по смежным каналам с общей стенкой. Передача теплоты в них от одной среды к другой происходит через разделяющую каналы стенку, называемую поверхностью нагрева. Передача теплоты в них от греющей среды к стенке происходит совместно теплопроводностью и конвекцией, через стенки – теплопроводностью, а от стенки к нагреваемой среде – снова совместно теплопроводностью и конвекцией. При излучающих средах перенос теплоты дополнительно сопровождается тепловым излучением. Такие аппараты наиболее многочисленны – котлы, основные элементы котлов, экономайзеры, воздухоподогреватели, пароводяные и водоводные подогреватели, калориферы, нагревательные приборы отопления и др.

Для уменьшения термического сопротивления стенка выполняется из материала с хорошей теплопроводностью: меди, стали, латуни, сплавов алюминия.

Рекуперативные теплообменники классифицируются по следующим признакам:

а) по использованию первичного теплоносителя – пароводяные и водоводяные, газовоздушные, водовоздушные и газоводяные;

б) по конструктивному исполнению поверхности нагрева – пластинчатые или кожухотрубчатые (с гнутыми и прямыми трубками); спиральные;

в) по расположению корпуса – горизонтальные и вертикальные;

г) по числу секций – одно- и многосекционные;

д) по числу ходов подогреваемой воды – одно- и многоходовые;

е) по наличию емкости для аккумулирования горячей воды – емкие и скоростные;

ж) по направлению движения теплоносителей – противоточные, прямоточные и с перекрестным направлением.

Площадь поверхности нагрева и площадь сечения для прохода теплоносителя являются основными показателями этих теплообменников.

Наипростейшим рекуперативным теплообменником является теплообменник типа «труба в трубу». Поверхностью теплообмена в нем является боковая поверхность внутренней трубы. Преимущество аппарата – простота конструкций, недостаток – громоздкость при больших поверхностях теплообмена, поэтому аппарат используют при небольших поверхностях теплообмена.

Дальнейшим развитием теплообменника «труба в трубу» является кожухотрубный теплообменник.

Во внешнюю трубу (кожух) помещена уже не одна труба, а пучок труб малого диаметра, кожух которых герметично (с помощью сварки или вальцевания) закреплен в трубных решетках.

Трубные решетки приварены к корпусу аппарата и к ним через уплотняющие прокладки с помощью болтового соединения присоединены крышки. Теплообменник имеет штуцера для входа и выхода теплоносителей, один из которых движется по межтрубному пространству, другой – по трубам. Преимущество аппарата – компактность, возможность развивать больше поверхности теплообмена в одном аппарате, удобство в эксплуатации, технологичность в изготовлении.

Недостаток – сложность очищения межтрубного пространства. Кожухотрубный теплообменник является наиболее распространенным типом теплообменного аппарата.

В последнее время широкое распространение нашли пластинчатые рекуперативные теплообменники, которые отличаются компактностью, низким гидравлическим сопротивлением и удобным очищением поверхности теплообмена. Расположенные параллельно пластины создают схему волнистых каналов шириной 3…6 мм, по которым в два бока каждой пластины движутся теплоносители. Гофрированность пластин создает интенсивную турбулизацию потоков, которые обеспечивают высокие коэффициенты теплопередачи.

Они отличаются значительными преимуществами по сравнению с кожухотрубными: компактностью, имеют небольшие размеры, легкостью изменения поверхности нагрева, сборки-разборки, очистки от накипи или замены.

Пластинчатые теплообменники по способу соединения подразделяются на: разъемные, сварные и паяные.

Принцип работы пластинчатых теплообменников заключается в следующем: попарно установленные пластины формируют каналы, в которых друг навстречу другу движутся жидкости, обмениваясь теплом.