И внутренним источником теплоты.

 

Тема 2.1 Назначение, принцип действия, конструкция, технические характеристики теплообменных аппаратов смесительного типа

 

4 часа

 

Вопросы темы:

1. Смесительные теплообменники.

2. Классификация и назначение деаэраторов.

3. Конструкции деаэраторов.

 

Смесительные теплообменники являются наиболее простыми и компактными, в которых смешиваются теплоносители, не требующие дальнейшего разделения. Например, подогрева воды паром при термической реаэрации. Смесительные теплообменники применяются для охлаждения и нагревания газов водой или охлаждения воды воздухом. Здесь теплообмен сопровождается массообменом, который заключается либо в испарении воды в газ, либо, наоборот, в конденсации влаги из газа. Одним из основных факторов, определяющих интенсивность процесса в смесительных аппаратах, является величина поверхности соприкосновения теплоносителей. Для увеличения этой поверхности поступающая в аппарат жидкость распыляется на мелкие капли с помощью специальных форсунок. Примером смесительных аппаратов являются скрубберы, градирни. Установленные внутри скруббера полки, по которым жидкость переносится с одной полки на другую, служат для увеличения поверхности соприкосновения.

Градирня – пример смесительного теплообменника, предназначенного для охлаждения воды потоком атмосферного воздуха. Такими теплообменниками оборудованы очень многие производства, где требуется сбросить теплоту в окружающую среду.

Охлажденная вода необходима на тепловых электростанциях для конденсаторов турбин, в компрессорных станциях для охлаждения воздуха и т.д.

Охлаждение воды в градирнях происходит не только за счет нагрева воздуха, но и за счет частичного испарения самой воды (около 1%). Для обеспечения движения воздуха градирни оборудуются либо вентилятором, либо высокой вытяжной башней. Теплый и влажный воздух легче наружного поэтому создается естественная тяга с подъемным движением воздуха внутри башни.

 

 

Вопросы для самоконтроля:

 

1. Назовите назначение, конструкцию и принцип действия смесительных теплообменных аппаратов.

2. Опишите конструкцию, назначение, принцип действия скрубберов и градирен.

3. Опишите конструкцию реаэраторов.

4. Как классифицируются деаэраторы?

5. По какой формуле рассчитывается расход пара при термической деаэрации?

 

Тема 2.2 Конструкции, принцип действия теплообменных аппаратов с внутренним источником теплоты и промежуточным теплоносителем.

 

4 часа

 

Вопросы темы:

1. Конструкции, назначение, принцип действия теплообменных аппаратов с промежуточным теплоносителем.

2. Конструкции, принцип действия теплообменников с внутренним источником теплоты.

 

В теплообменниках с промежуточным теплоносителем теплота от греющей среды к нагреваемой переносится потоком мелокодисперсного материала или жидкости. В ряде случаев промежуточный теплоноситель при работе меняет агрегатное состояние. Одним из оригинальных устройств, использующих в качестве промежуточного теплоносителя пар и его конденсат, является герметичная труба, заполненная частично жидкостью, а частично паром. Такое устройство, называемое тепловой трубой, способно передавать большие тепловые мощности (в 1000 раз больше, чем медный стержень тех же размеров). На горячем конце тепловой трубы за счет подвода теплоты испаряется жидкость, а на холодном – конденсируется пар, отдавая выделившую теплоту. Конденсат возвращается в зону испарения либо самотеком, если холодный конец можно разместить выше горячего, либо за счет использования специальных фитилей, по которым жидкость движется под действием капиллярных сил в любом направлении, даже против сил тяжести (как спирт в спиртовке).

Тепловые трубы с самотечным возвратом конденсата известны давно. Широкое распространение тепловых труб с фитилями началось недавно в связи с необходимостью отвода больших тепловых потоков от мощных, но малогабаритных полупроводниковых устройств. Практически незаменимы тепловые трубы с фитилями в космосе. Для охлаждения механических, электрических или радиотехнических устройств в земных условиях мы очень широко используем естественную конвекцию. В космосе естественной конвекции не может быть, поскольку отсутствует сила тяжести, и нужны иные способы отвода теплоты. Тепловые трубы с фитилями могут работать и в невесомости. Они малогабаритны, не требуют затрат энергии на перекачку теплоносителей и при соответствующем подборе рабочего агента работают в широком интервале температур.

Широкие возможности открываются при использовании в качестве промежуточного теплоносителя мелкодисперсного материала, который может работать в самых различных условиях (при высоких и низких температурах, в агрессивных газах и т.д.). Такой материал легко транспортируется потоком газа и в зависимости от условий может находиться во взвешенном, плотно или псевдоожиженном состоянии.

В последнее время нашли распространение теплообменники с внутренним источником теплоты. В данных теплообменниках нагрев холодного теплоносителя осуществляется не путем контакта с горячим теплоносителем, а с помощью теплоотделения в самом аппарате – за счет действия электронагревателя или генератора токов высокой или крайне высокой частоты. Примером могут служить инфракрасные кварцевые излучатели или настенные конвекторы.

 

 

Настенные конвекторы.

 

Основан на явлении естественной конвекции (свободного движения), т.е. движения, происходящего вследствие разности плотностей нагретых и холодных частиц газа (жидкости).

Взяв на вооружение это явление инженеры сконструировали прибор, обогревающий помещение за счет естественной циркуляции воздуха.

Происходит это следующим образом. Поступая через решетку в нижней части конвектора, холодный воздух нагревается ТЭНом, точнее его спиралью, запресованной в металлическую трубку из нержавеющий стали. Для улучшения теплообмена трубка окружена пепитками – радиаторами. Изоляция раскаленной спирали от контакта с воздухом – изобретение Stiebel Eltron, благодаря которому не сжигается кислород в помещении. Воздух выходит теплым через наклонные жалюзи в верхней части обогревателя и распространяется сам, а не нагнетается вентилятором, что обеспечивает бесшумную работу.