Классификация теплообменных аппаратов. Теплоносители

Теплообменными аппаратами (теплообменниками) называют устройства, предназначенные для

обмена тепловой энергией между греющей и обогреваемой рабочими средами. Рабочие среды в

теплообменниках принято называть теплоносителями.

Необходимость передачи теплоты от одного теплоносителя к другому возникает во многих отраслях

техники: в энергетике, химической, металлургической, нефтяной, пищевой и др. отраслях промышленности.

В аппаратах бытовой техники также встречаются различные теплообменные аппараты.

Тепловые процессы, происходящие в теплообменных аппаратах могут быть самыми разнообразными:

нагрев, охлаждение, испарение, конденсация, плавление и т.д.

Обычно применяют следующую классификацию теплообменных аппаратов:

• по назначению: подогреватели, конденсаторы, охладители, испарители, пароперегреватели и т. д.;

• по принципу действия: поверхностные и смешивающие.

В аппаратах поверхностного типа теплоносители разграничены твердыми стенками, частично или

полностью участвующими в процессе теплообмена между ними. Поверхностью нагрева теплообменника

называют часть поверхности этих стенок, через которую передается тепловая энергия.

Поверхностные теплообменные аппараты делятся на два типа:

1. Рекуперативные аппараты, в которых теплообмен между теплоносителями происходит через

разделительную стенку.

2. Регенеративные аппараты, в которых два или большее число теплоносителей попеременно

соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева. Во время соприкосновения поверхность нагрева

сначала аккумулирует тепловую энергию, забирая ее от нагретой среды, а затем отдает другому

теплоносителю.

Смешивающими называют такие теплообменники, в которых тепло и массообмен происходит при

непосредственном контакте и смешении теплоносителей. Смешивающие теплообменники называют также

контактными.

В качестве теплоносителей в зависимости от назначения производственных процессов могут

применяться самые разнообразные газообразные, жидкие и твердые вещества. С точки зрения технической и

экономической целесообразности их применения теплоносители должны обладать следующими качествами:

1. Иметь достаточно большую теплоту парообразования, плотность и теплоемкость, малую вязкость.

2. Иметь необходимую термостойкость и не оказывать неблагоприятного воздействия на материалы

аппаратуры (неагрессивные, химически стойкие, без шламов).

3. Быть недорогими и достаточно доступными в отечественных ресурсах.

При выборе теплоносителей в каждом конкретном случае необходимо учитывать их

термодинамические и физические свойства, а также технико –экономические показатели теплообменных

аппаратов.

Наиболее часто используются в качестве греющих теплоносителей:

а) водяной пар;

б) горячая вода;в) дымовые и топочные газы.

Рекуперативные теплообменники - устройства, где два теплоносителя с различными температурами текут в про­странствах, разделенных твердой стенкой (калориферы, отопи­тельные приборы, конденсаторы, парогенераторы).

В зависимости от взаимного направления движения тепло­носителей (сред) теплообменники рекуперативного типа подраз­деляются на прямоточные, противоточные перекрестные.

Тепловой расчет рекуперативного теплообменника:

1) определение теплового потока Q, Вт, передаваемого хо­лодному теплоносителю;

2) определение расхода горячего теплоносителя М, кг/с;

3) определение требуемой поверхности теплообмена F, м².

 

43. Водогрейный котёл — котёл для нагрева воды под давлением^[1]. «Под давлением» обозначает, что кипение воды в котле не допускается: её давление во всех точках выше давления насыщения при достигаемой там температуре (практически всегда оно выше и атмосферного давления).

Водогрейные котлы применяются в основном для нужд теплоснабжения в частных домах, на котельных различной мощности и на ТЭЦ. В последнем случае они обычно используются как пиковое оборудование в дни максимальных тепловых нагрузок, а также для резервирования тепла от отборов турбины (их установленная мощность в умеренном и холодном климате значительно превосходит мощность отборов, нокоэффициент её использования невелик).

Капитальные вложения в водогрейные котлы гораздо ниже, чем в установкукомбинированной выработки теплоты той же тепловой мощности, однако при этом не вырабатывается электроэнергия и нет возможности осуществить привод механизмов котельной паром.