Реферат на тему теплообменники

Обновлено: 06.07.2024

Теплообменник - устройство для осуществления процесса теплообмена между двумя физически разделенными жидкостями.

Конденсатор - теплообменник, в котором конденсация пара осуществляется путем отвода теплоты.

Испаритель - теплообменник, в котором испарение жидкости осуществляется путем подводатеплоты от охлаждаемой среды.

Теплообменник серийного производства - теплообменник, собранный из деталей массового производства, который в заданных условиях характеризуется специфической полезной мощностью.

Тепловая мощность теплообменника - тепловая мощность
(в применении к теплообменникам) — это мощность, определяемая с использованием одного или нескольких нижеперечисленных параметров:

— число единиц переноса теплоты,

которые могут быть определены либо путем измерений, либо расчетом с использованием измеренных параметров.

Группы теплообменников - классификация теплообменников основывается на конструктивных, физических или конструктивных и физических критериях . Теплообменники подразделяются по типу поверхности теплопередачи в соответствии с общепринятой классификацией, установленной в EN 247.

Чаще всего теплообмен осуществляется через элементы конструкции аппарата, хотя встречаются агрегаты, принцип действия которых основан на смешении двух сред. Области применения теплообменных аппаратов: системы отопления; металлургия; энергетика; тепловые пункты; химическая и пищевая промышленности; системы кондиционирования и вентилирования воздуха; коммунальное хозяйство; атомная и холодильная отрасли.

ВИДЫ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Теплообменные аппараты подразделяются на несколько групп в зависимости от: типа взаимодействия сред (поверхностные и смесительные); типа передачи тепла (рекуперативные и регенеративные); типа конструкции; направления движения теплоносителя и теплопотребителя (одноходовые и многоходовые).

Наиболее наглядно классификация теплообменных аппаратов представлена на следующем изображении

Рис. 1. Виды устройств теплообменников в зависимости от принципа работы

По типу взаимодействия сред:

Теплообменные аппараты данного вида подразумевают, что среды (теплоноситель и теплопотребитель) между собой не смешиваются, а теплопередача происходит через контактную поверхность – пластины в пластинчатых теплообменниках или трубки в кожухотрубных.

Кроме поверхностных теплообменников используются агрегаты, в основе эксплуатации

которых лежит непосредственный контакт двух веществ. Наиболее известным вариантом смесительных теплообменников являются градирни:

Рис. 2. Градирни – один из видов смесительных ТО.

Градирни используются в промышленности для охлаждения больших объемов жидкости (воды) направленным потоком воздуха. К смесительным теплообменникам относятся:

паровые барботеры; сопловые подогреватели; градирни; барометрические конденсаторы.

По типу передачи тепла рекуперативные.

В данном виде устройств теплопередача происходит непрерывно через контактную поверхность. Примером такого теплообменного аппарата является пластинчатый разборный теплообменник.

Регенеративные отличаются от рекуператоров тем, что движение теплоносителя и теплопотребителя имеют периодический характер. Основная область применения таких

установок – охлаждение и нагрев воздушных масс. Установки с подобным типом действия нужны в многоэтажных офисных зданиях, когда теплый отработанный воздух выходит из здания, но его энергию передают свежему входящему потоку.

Рис. 3. Регенеративный теплообменник

На изображении видно, как в теплообменник поступают 2 потока: горячий (I) и холодный (II). Проходя через коллектор 1, горячая среда нагревает гофрированную ленту, свернутую в спираль. В это время через коллектор 3, проходит холодный поток. Спустя какое-то время (от нескольких минут до нескольких часов), когда коллектор 1, заберет

достаточное количество тепла (точное время зависит от тех. процесса), крыльчатки 2 и 4 поворачиваются. Таким образом изменяется направление потоков I и II. Теперь холодный поток идет через коллектор 1 и забирает тепло.

По типу конструкции

Вариаций конструкций теплообменных аппаратов очень много. Их выбор и подбор конкретной модели зависит от большого количества условий эксплуатации и технических

характеристик: мощность теплообменника; давление в системе; тип сред (агрессивные или нет); рабочие температуры; прочие требования.

Подробную классификацию типов конструктивов теплообменных аппаратов можно посмотреть выше на Рис. 1.

По направлению движения сред:

В данном виде агрегатов теплоноситель и теплопотребитель пересекают внутренний объем теплообменника однократно по кратчайшему пути. Подобная схема движения в ТО используется в простых случаях, когда не требуется повышать теплоотдачу от теплоносителя хладогенту. Кроме того, одноходовые теплообменники требуют более редкого обслуживания и промывки, так как на внутренних поверхностях скапливается меньше отложений и загрязнений.

Применяются, когда рабочие среды плохо отдают или принимают тепло, поэтому КПД теплообменного аппарата увеличивают за счет более длительного контакта теплоносителя с пластинами агрегата.

Кожухотрубные состоят из кожуха, к торцу которого приварены трубные решетки с пучками труб. Решетки закрываются крышками при помощи болтового соединения. Теплоноситель в кожух поступает через штуцер, при этом одна среда течет по трубам, а

другая — по пространству между ними.

Погружные — представляют собой бак, заполненный жидкостью, в который погружается змеевик — по нему курсирует вторая среда.

Спиральные — состоят из двух металлических листов, которые приварены к перегородке и свернуты в спираль. Такие агрегаты могут работать с вязкими жидкостями.

Пластинчатые — состоят из сжатых штампованных пластин с уплотнениями. Их рельефная поверхность образует каналы, по которым циркулируют носители тепла.

По сути это набор пластин, которые перфорируют для увеличения полезной площади и собирают между двумя плитами. Одна из этих плит обычно не фиксируется, ее можно снимать и увеличивать или уменьшать количество пластин. Бывают с спаянные варианты, их уже не получится разобрать. Между пластинами движутся горячая и холодная жидкости, попеременно. Конструкция герметична благодаря уплотнителям.

Пластины – это основа конструкции. Их изготавливают из стали, меди, графита, титана и других сплавов, толщиной от 0,4 до 1 мм, в зависимости от давления. Выбор материала обусловлен условиями использования, а также выбором среды, которой будет заполнено устройство. Чаще всего это вода, но бывают случаи, например, на специализированных производствах, где используют агрессивные жидкости.

Пластины плотно прижаты друг к другу и образуют каналы благодаря специальной штамповке. На одной стороне каждой пластины есть пазы, куда вставляются резиновые прокладки для герметичности.

В пластинах по 4 отверстия. Два из них служат для провода и отвода горячей и нагреваемой жидкости. Два другие предотвращают смешение жидкостей за счет дополнительной изоляции. Если произойдет прорыв одного из контуров, то дренажные пазы также препятствуют смешиванию. Благодаря тому, что греющая и нагреваемая среды направлены в противоток друг другу, и извилистому течению (по каналам) эффективность обмена теплом увеличивается, а гидравлическое сопротивление относительно небольшое.

Существует 2 варианта компоновки пластин.

Одноходовая. Теплоноситель разделяется на потоки, которые текут параллельно друг другу по пластинам, потом сливается и выходит в порт для вывода.

Многоходовая. Здесь устройство чуть сложнее. Благодаря перегородкам в разделительных пластинах теплоноситель течет по каналам, как бы разворачиваясь в пластине.

Плюсы и минусы пластинчатых теплообменников:

Пластинчатые теплообменники обладают хорошими характеристиками теплопередачи при компактных размерах. Еще один плюс таких устройств в том, что их можно изготовить индивидуально под конкретные задачи.

Некоторые изменения в конструкции повышают прочность и КПД пластинчатых теплообменников. Есть такие разновидности, как пластинчато-ребристый и оребренно-пластинчатый. В первом варианте между разделительными пластинами проложены ребристые насадки. Подходят для теплообмена с неагрессивными жидкостями и газом.

Оребренно-пластинчатые актуальны при газовом отоплении.

Вариативность размеров теплообменника и материалов, из которых его изготавливают.

Возможность изменять количество пластин и таким образом изменять мощность устройства (если речь не идет о запаянном теплообменнике).

Высокий процент теплопередачи. Низкие теплопотери. Простота использования: устройство легко разобрать, промыть, собрать. Легко ремонтировать: пластины, в случае необходимости, можно просто заменить.

Но есть у пластинчатых теплообменников и минусы:

Давление в пластинах не должно превышать 25 кг/кв.см. Температура не выше 200 °C.

Если теплоноситель содержит большое количество примесей, на пластинах будет быстро образовываться накипь.

Не существует типовых моделей теплообменных аппаратов — каждый из них собирается под конкретные условия эксплуатации. Материал, количество пластин, размеры, технические характеристики — все это определяется на основе расчетов. Расчетами занимается компания-поставщик оборудования. Все, что нужно заказчику — предоставить необходимые данные. Для расчетов нужно знать следующие параметры:

Эти данные можно запросить у теплоснабжающей организации.

Тепловую нагрузку можно легко рассчитать, если известны остальные показатели. При выборе стоит учитывать и другие параметры, такие как вязкость и загрязненность рабочей среды; температура в контуре теплосети; температура внутреннего контура; тепловая нагрузка; рабочее давление; допускаемые потери напора. Неправильные подсчеты могут серьезно повлиять на срок службы, эффективность и стоимость оборудования.

Материалы не соответствуют теплоносителю — в слишком агрессивной или загрязненной среде они будут быстро разрушаться и засоряться.

Некорректный запас площади на загрязнение (он должен оставаться в диапазоне 10-50%), при слишком низком значении прибор будет быстро покрываться накипью, при слишком высоком — будет работать неэффективно.

Температура и давление системы отопления должны соответствовать параметрам теплообменника. Резкие перепады этих показателей негативно влияют на его работу, а если они меняются плавно, то устройство прослужит максимально долго.

Благодаря рельефным каналам пластинчатые теплообменники самоочищаются за счет турбулентных завихрений потоков. Но даже такие устройства периодически нужно чистить. Если мощность прибора заметно снизилась, появились значительные перепады давления, посторонние шумы — это свидетельствует о загрязнении пластин.

Чистка теплообменника может производиться двумя методами:

Безразборным — с использованием специальных жидких очищающих составов.

Разборным — с разборкой прибора и механической чисткой щетками.

В любом случае, чистку должны проводить профессионалы.

Производительность водоподогревательных установок определяется по максимальным часовым расходам тепла на отопление и вентиляцию и расчетным расходам тепла на горячее водоснабжение, определяемым в соответствии со строительными нормами и правилами по проектированию горячего водоснабжения.

Производительность подогревателей для горячего водоснабжения в индивидуальных котельных определяется по максимальному расходу.

Количество подогревателей для систем отопления и вентиляции должно быть не менее двух. Резервные подогревателя не предусматриваются; при этом в котельных первой категории при выходе из строя одного подогревателя оставшиеся должны обеспечивать отпуск тепла в режиме самого холодного месяца.

Для отпуска воды различных параметров (на отопление и вентиляцию, бытовое и технологическое горячее водоснабжение), а также для работы подогревателей в разных режимах (пиковом или базисном) допускается предусматривать отдельные группы водоподогревательных установок.

Конденсат от пароводяных подогревателей котельных должен направляться непосредственно в деаэраторы.

В котельных следует предусматривать закрытые баки с паровой подушкой для сбора дренажей паропроводов, конденсата пароводяных подогревателей и калориферов системы отопления и вентиляции котельной.

При расположении баков сбора конденсата в котельной или вблизи нее все дренажа следует направлять в эти баки. При этом в котельной специальные баки сбора дренажей не предусматриваются.

В зависимости от качества конденсата вoзвpащаемого от внешних потребителей, следует предусматривать возможность непосредственной подачи его в деаэраторы совместной обработки с исходной водой или обработки в специальной установке.

Конденсат от теплоутилизаторов скрытой теплоты парообразования дымовых газов может быть использован в системе подпитки котлов после специальной обработки или сбрасываться в канализацию после нейтрализующей установки.

Расчетная производительность водоподготовительной установки определяется:

для питания паровых котлов - суммой максимальных потерь пара и конденсата технологическими потребителями, потерь воды с непрерывной продувкой и потерь пара и конденсата в котельной;

для подпитки тепловых сетей - в соответствии со строительными нормами и правилами по проектированию тепловых сетей;

для автономных котельных - из расчета первоначального или аварийного заполнения всех объемов циркуляции в течение не более чем за 8 часов.

Производительность водоподогревателей для системы горячего водоснабжения без баков-аккумуляторов должна определяться по максимальному часовому расходу тепла на горячее водоснабжение. Количество подогревателей должно быть не менее двух. При этом каждый из них должен быть рассчитан на отпуск тепла на горячее водоснабжение в режиме не менее среднего расхода тепла.

При наличии баков-аккумуляторов, производительность подогревателей необходимо определять по расходу воды для зарядки баков. К установке необходимо принимать два подогревателя с 50 % производительностью.

При максимальном тепловом потоке на горячее водоснабжение до 200 кВт для жилых зданий,
а также промышленных и сельскохозяйственных предприятий, допускающих перерыв в подаче теплоты на горячее водоснабжение, возможна установка одного подогревателя.

Допускается установка одного ёмкостного водоподогревателя.

Производительность подогревателей для технологических установок должна определяться по максимальному расходу тепла на технологические нужды с учетом коэффициента одновременности потребления тепла различными технологическими потребителями. Количество подогревателей должно быть не менее двух. При этом при выходе из строя одного из них, оставшиеся должны обеспечить отпуск тепла технологическим потребителям, не допускающим перерывов в подаче тепла.

В автономных котельных следует применять горизонтальные кожухотрубные, пластинчатые или смешивающие подогреватели. Вертикальные подогреватели следует применять, если их установка, обслуживание или ремонт не требует увеличения высоты помещения котельной.

Для систем горячего водоснабжения допускается применение ёмкостных водоподогревателей с использованием их в качестве баков-аккумуляторов горячей воды.

Для водоводяных подогревателей следует применять противоточную схему потоков теплоносителей.

Для горизонтальных секционных кожухотрубных водоподогревателей греющая вода от котлов должна поступать:

— для водоподогревателей системы отопления — в трубки;

— для водоподогревателей системы горячего водоснабжения — в межтрубное пространство.

Для пластинчатых теплообменников нагреваемая вода должна проходить вдоль первой и последней пластин.

Для пароводяных подогревателей пар должен поступать в межтрубное пространство.

Для систем горячего водоснабжения горизонтальные секционные кожухотрубные водоподогреватели должны применяться с трубками из латуни или нержавеющей стали, а ёмкостные — со змеевиками из латуни или нержавеющей стали. Для пластинчатых теплообменников должны применяться пластины из нержавеющей стали.
Литература:

1. СНиП II-35-76 Строительные нормы и правила проектирования. Котельные установки. Утверждены постановлением Государственного комитета Совета Министров по делам строительства от 31 декабря 1976 г. № 229.

2. П1-03 к СНиП II-35-76 Проектирование автономных и крышных котельных. Утверждено приказом министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь от 30 декабря 2003 г. № 259.

Основные виды рекуперативных теплообменников. Устройство и конструкция пластинчатых технических устройств теплообмена. Действие спиральных теплообменников. Коррозионная стойкость и высокая теплопроводность графитовых аналогов. Оросительные теплообменники.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	11.04.2016
Размер файла	1,1 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

теплообменник графитовый рекуперативный

Теплообменник -- устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя теплоносителями, имеющими различные температуры. По принципу действия теплообменники подразделяются на рекуператоры и регенераторы. В рекуператорах движущиеся теплоносители разделены стенкой. К этому типу относится большинство теплообменников различных конструкций. В регенеративных теплообменниках горячий и холодный теплоносители контактируют с одной и той же поверхностью поочерёдно. Теплота накапливается в стенке при контакте с горячим теплоносителем и отдаётся при контакте с холодным, как, например, в кауперах доменных печей. Теплообменники применяются в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, атомной, холодильной, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве. От условий применения зависит конструкция теплообменника. Существуют аппараты, в которых одновременно с теплообменом протекают и смежные процессы, такие как фазовые превращения, например, конденсация, испарение, смешение. Такие аппараты имеют свои наименования: конденсаторы, испарители, градирни, конденсаторы смешения. В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также при взаимно поперечном движении двух взаимодействующих сред.

Основные виды рекуперативных теплообменников

Кожухотрубные теплообменники. К корпусу, кожуху по торцам приварены трубные решетки, в которых закреплены пучки труб. В основном трубы в решетках крепятся с уплотнением развальцовкой или каким-то другим способом в зависимости от материала труб и давления в аппарате. Трубные решетки закрываются крышками на прокладках и болтах или шпильках. На корпусе имеются патрубки (штуцера), через которые один теплоноситель проходит через межтрубное пространство. Второй теплоноситель через патрубки (штуцера) на крышках проходит по трубам. В многоходовом теплообменнике в корпусе и крышках установлены перегородки для повышения скорости теплоносителей. Для увеличения теплоотдачи применяют оребрение теплообменных труб, которое выполняется или накаткой, или навивкой ленты. В случае необходимости, конструкция аппарата должна предусматривать его очистку.

Элементные теплообменники. Каждый элемент такого аппарата представляет собой простейший кожухотрубный теплообменник без перегородок. Такие аппараты допускают при этом более высокое давление. Однако такая конструкция получается более громоздкой и тяжёлой, чем кожухотрубный аппарат.

Погружные теплообменники. В погружном змеевиковом теплообменнике один теплоноситель движется по змеевику, погруженному в бак с другим жидким теплоносителем. Скорость жидкости в межтрубном пространстве незначительна и, следовательно, теплоотдача от жидкости сравнительно невелика. Такие теплообменники находят применение благодаря своей простоте и дешевизне в небольших установках.

Оросительные теплообменники. Такой тип теплообменников применяется главным образом в качестве конденсаторов в холодильных установок. Оросительный теплообменник представляет собой змеевик из горизонтальных труб, размещённых в вертикальной плоскости в виде ряда параллельных секций. Над каждым рядом находится жёлоб, из которого струйками стекает охлаждающая вода на теплообменные тубы, омывая их наружную поверхность. При этом часть охлаждающей воды испаряется. Оставшаяся вода возвращается насосом, а потери компенсируются из водопровода. Эти теплообменники устанавливаются на открытом воздухе и ограждаются деревянными решетками, чтобы уменьшить унос воды.

Графитовые теплообменники. Теплообменники для химически агрессивных сред изготовляют из блоков графита, который пропитывают специальными смолами для устранения пористости. Графит отличается хорошей теплопроводностью. В блоках просверливают каналы для теплоносителей. Блоки уплотняются между собой прокладками из резины или тефлона и стягиваются крышками со стяжками.

Теплообменники пластинчатые. Такие теплообменники состоят из набора пластин, в которых отштампованы волнистые поверхности и каналы для протока жидкости. Пластины уплотняются между собой резиновыми прокладками и стяжками. Такой теплообменник прост в изготовлении, легко модифицируется (добавляются или убираются пластины), его легко чистить, у него высокий коэффициент теплопередачи, но его нельзя применять при высоких давлениях.

Пластинчато-ребристый теплообменник. Теплообменник такого типа в отличие от пластинчатого теплообменника состоит из системы разделительных пластин, между которыми находятся ребристые поверхности -- насадки, присоединенные к пластинам методом пайки в вакууме. С боков каналы ограничиваются брусками, поддерживающими пластины и образующие закрытые каналы. Таким образом, в основу оребренного пластинчатого теплообменника положена жесткая и прочная цельнопаянная теплообменная матрица, построенная по сотовому принципу и работоспособная (даже в исполнении из алюминиевых сплавов) до давления 100 атм. и выше. В пластинчато-ребристых теплообменниках существует большое количество насадок, что позволяет подбирать геометрию каналов со стороны каждого из потоков, реализовывая оптимальную конструкцию. Основные достоинства данного типа теплообменников -- компактность (до 4000 мІ/мі) и легкость. Последнее обеспечивается за счет применения при изготовлении теплообменной матрицы пакета из тонколистовых деталей из легких алюминиевых сплавов.

Оребрённо-пластинчатые теплообменники. Такой теплообменник состоит из тонкостенных оребренных панелей, изготовленных методом высокочастотной сварки, соединенные поочередно с поворотом на 90 градусов. За счет конструкции, а также многообразия используемых материалов достигаются высокие температуры теплоносителей, небольшие гидравлические сопротивления, высокие показатели отношения телепередающей площади к массе теплообменника, длительный срок службы, низкая стоимость и др. Часто используются для утилизации тепла отходящих газов.

Теплообменники спиральные. Теплообменник представляет собой два спиральных канала, навитых из рулонного материала вокруг центральной разделительной перегородки -- керна, среды движутся по каналам. Одно из назначений спиральных теплообменников --нагревание и охлаждение высоковязких жидкостей.

При выборе между пластинчатыми и кожухотрубными теплообменниками предпочтительными являются пластинчатые, коэффициент теплопередачи которых более чем в три раза больше, чем у традиционных кожухотрубных. Кроме того, у пластинчатых теплообменников занимаемая площадь в 3-4 раза меньше, чем у кожухотрубных. [3] . В то же время иностранные пластинчатые теплообменники, оснащённые средствами автоматики, регулирования и надёжной арматурой, позволяют снизить количество теплоносителя, идущего на нагрев воды. А значит, и диаметры трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры, снизить нагрузки на сетевые насосы и, соответственно, уменьшить потребление электроэнергии. В последнее время стали появляться современные отечественные кожухотрубные теплообменники, оснащенные трубками, профилированными таким образом, чтобы рост гидравлического сопротивления ненамного превышал рост теплоотдачи вследствие применения турбулизаторов потока. Это достигается накаткой на внешней поверхности трубы кольцевых или винтообразных канавок, вследствие образования которых на внутренней поверхности трубы образуются плавно очерченные выступы небольшой высоты, интенсифицирующие теплоотдачу в трубах. Данная технология, в дополнение к таким важным показателям как высокая надежность (также при гидравлическом ударе) и меньшая стоимость, дает отечественному кожухотрубному оборудованию дополнительные преимущества по сравнению с иностранными пластинчатыми аналогами. Но это преимущество исчезает при первой промывке такого теплообменника, так как очистка внутренних поверхностей трубок с винтообразными канавками практически невозможна и ведет к быстрому выходу такого теплообменника из строя. Серьёзной проблемой является коррозия теплообменников. Для защиты от коррозии применяется газотермическое напыление трубных досок, труб пароперегревателей. Это относится не только к кожухотрубным теплообменникам, изготовленным из углеродистой стали. Пластины пластинчатых теплообменников в подавляющем большинстве изготавливаются из коррозионно-стойкой жаропрочной стали, но несмотря на это также подвержены питтинговой коррозии при использовании неингибированных теплоносителей.

2. Пластинчатые теплообменники

Теплообменник пластинчатый -- устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодной (нагреваемой) среде через стальные, медные, графитовые, титановые гофрированные пластины, которые стянуты в пакет. Горячие и холодные слои перемежаются друг с другом.

Пластинчатые теплообменники бывают следующих видов:

1)разборные пластинчатые теплообменники;

2)паяные пластинчатые теплообменники;

3)сварные и полусварные пластинчатые теплообменники.

Принцип работы Жидкости, участвующие в процессе теплопередачи, через патрубки вводятся в теплообменник. Прокладки, установ- ленные специальным образом, обеспечивают распреде- ление жидкостей по соответствующим каналам, исключая возможность смешивания потоков. Тип пластин и конфи- гурация каналов выбирается, исходя из заданных техни- ческих требований, обеспечивая оптимальные условия процесса теплообмена.

Достоинства - компактность, пониженное по сравнению с кожухотрубчатыми многоходовыми теплообменниками гидравлическое сопротивление. Недостатки - сложность изготовления и ремонта, возможность применения при сравнительно низких давлениях теплоносителей, относительная сложность обеспечения герметичности.

Схема работы спирального теплообменника

4. Графитовые теплообменники

Эти теплообменники составляют отдельную группу. Высокая коррозионная стойкость и значительная теплопроводность делают графит незаменимым в некоторых производствах. Промышленностью выпускаются блочные, кожухотрубные, оросительные теплообменники и погружные теплообменные элементы.

Для устранения пористости графит предварительно пропитывают фенолоформальдегидными смолами. Пропитанный графит является химически стойким материалом в весьма агрессивных средах (например, в горячей соляной, разбавленной серной, фосфорной кислотах и др.) и отличается высокими коэффициентами теплопроводности.

Типичными теплообменными аппаратами из графита являются блочные теплообменники (рисунок 121), состоящие из отдельных графитовых блоков 1, имеющих сквозные вертикальные каналы 2 круглого сечения и перпендикулярные им каналы 3. Теплоноситель 1 движется по вертикальным каналам, а теплоноситель П по горизонтальным каналам 3, проходя 2. последовательно все блоки, как показано на рисунке 121. Горизонтальные каналы различных блоков сообщаются друг с другом через боковые переточные камеры 4. Графитовые блоки уплотняются между собой прокладками из резины или тефлона и стягиваются торцовыми крышками 5 на болтах.

5.Оросительные теплообменники

Оросительные теплообменники состоят из нескольких рядов труб, расположенных одна над другой, по наружной поверхности которых тонкой пленкой стекает охлаждающая их вода. Трубы 2, через которые прокачивается охлаждаемая рабочая среда, соединены коленами 3. Для распределения орошающей воды над верхней трубой установлен желобковый или трубчатый ороситель 1. В трубчатых оросителях вода вытекает многочисленными струями через отверстия трубы, в желобковых -- через прорези в верхней кромке желоба. При большом числе труб в ряду или большом расстоянии между трубами оросители можно устанавливать и между рядами труб. Внизу теплообменника расположен поддон 4 для сбора воды.

Орошающая теплообменник вода при перетекании по наружным стенкам труб частично испаряется: при этом процесс теплообмена едёт интенсивнее, в следствии чего расход воды на охлаждение в оросительных теплообменниках ниже, чем в холодильниках других типов, но при этом происходит необратимая потеря воды. Во избежание сильного увлажнения воздуха в помещении оросительные теплообменники обычно устанавливают на открытом воздухе. По этой же причине, если оросительный теплообменник необходимо установить в помещении, его приходится помещать в громоздкие кожухи, которые подключают к системе вытяжной вентиляции.

К недостаткам этих теплообменников следует отнести также громоздкость, неравномерность смачивания наружной поверхности труб, нижние ряды которых могут вообще не смачиваться и практически не участвовать в теплообмене. Поэтому, несмотря на простоту изготовления, лёгкость чистки наружных стенок труб и другие достоинства, оросительные теплообменники находят ограниченное применение.

В химической промышленности подобные теплообменники используют для охлаждения химически агрессивных сред, например серной кислоты, поскольку они просты в изготовлении и могут быть выполнены из коррозионно-стойкого дешевого материала, плохо поддающегося обработке, например из кислотоупорного ферросилида.

Теплообменники могут эксплуатироваться в условиях макроклиматических районов с умеренным тропическим климатом. Климатическое исполнение (У) и (Т), категория изделия 1,2 и 3 по ГОСТ 15150

Теплообменники рассчитана на установку в географических районах сейсмичностью менее 7 баллов.

Теплообменники имеют важное значение в промышленности, они применяются практически в каждом пищевом производстве. Также они применяются в таких отраслях как: нефтехимии, электроэнергетика, газоразделение, оффшорные платформы, морские суда, вентиляция, кондиционирование.

Подобные документы

Общая схема пастеризационно–охладительной установки и особенности конструирования пластинчатых теплообменников. Влияние загрязнений и конструктивных особенностей пластинчатых теплообменников на коэффициент теплопередачи. Установка осветительного фильтра.

курсовая работа [586,1 K], добавлен 30.06.2014

Теоретическое изучение принципов устройства и методики расчета пластинчатых теплообменных аппаратов. Конструктивные особенности, структура и схемы теплообменников. Теплопередающая пластина, как основной конструктивный элемент пластинчатого аппарата.

методичка [1,6 M], добавлен 17.12.2010

Теплообменный аппарат - устройство для передачи теплоты от горячей среды к холодной. Виды и конструкции теплообменных аппаратов, применяемых в котельных. Устройство кожухотрубчатых элементных (секционных) и пластинчатых теплообменников; экономайзеры.

реферат [1,6 M], добавлен 20.11.2012

Назначение, перечень узлов и принцип работы оборудования бойлерной установки. Анализ и оценка эффективности работы бойлерной установки турбины. Проект реконструкции бойлерной установки Конструкция и преимущества пластинчатых теплообменных аппаратов.

дипломная работа [3,1 M], добавлен 07.03.2009

Назначение, устройство и классификация теплообменных аппаратов, их функциональные, конструктивные признаки; схемы движения теплоносителей; средний температурный напор. Тепловой и гидромеханический расчёт и выбор оптимального пластинчатого теплообменника.

По конструктивным признакам теплообменники делятся на 2 группы:

В поверхностных теплообменниках каждый теплоноситель ограничен

твердой поверхностью, которая полностью или частично участвует в

Поверхность нагрева (поверхность теплообмена) - поверхность,

Поверхностные теплообменники делятся на рекуперативные и

В рекуперативных теплообменниках передача теплоты осуществляется от

горячего теплоносителя к холодному через стенку разделяющую их.

Тепловой поток направлен от горячего теплоносителя к холодному.

Рекуперативные аппараты - аппараты непрерывного действия.(аппараты, в

кот. теплообменивающиеся потоки разделены поверхностью теплообмена.

Тепловой поток обычно постоянен и перпендикулярен движению

теплоносителя, условия теплообмена чаще всего стационарны.

Регенеративные аппараты - аппараты периодического действия и работают

циклами, т.е (аппараты, в кот. теплообменивающиеся потоки попеременно

омывают одну и ту же поверхность и массу насадки, аккумулирующую и

через аппарат пропускают горячий теплоноситель. От горячего

теплоносителя теплота передается поверхности стенки, стенка аккумулирует

2) через теплообменник пропускают холодный теплоноситель, разогретая

стенка отдает теплоту холодному теплоносителю, стенка охлаждается,

Смесительные теплообменные аппараты - аппараты, в которых нет

стенки, разделяющей теплоносители. В этих теплообменниках происходит

непосредственное смешение горячего и холодного теплоносителя.

Т.о ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ- Устройство для передачи тепла от

нагретого (жидкого или газообразного) теплоносителя более холодному.

Примером может служить аппарат для пастеризации молока, в котором

холодное молоко нагревается горячей водой, протекающей по внутренним

по назначению — на теплообменники , холодильники , конденсаторы ,

по конструкции — на аппараты с неподвижными трубными решетками и

В теплообменных аппаратах применяются как гладкие трубы , так и трубы с

накатными кольцевыми канавками — диафрагмированные трубы .

Аппараты могут эксплуатироваться в районах с умеренным и тропическим

Существует много разных видов теплообменных аппаратов. В контактных

(смесительных) теплообменниках потоки греющего и нагреваемого веществ

приводятся в прямой контакт друг с другом. Типичный пример — струйный

конденсатор, в котором разбрызгиваемая вода используется для конденсации

водяного пара. В теплообменниках поверхностног о типа теплоноситель и

нагреваемая среда разделяются тонкой стенкой. Часть поверхности стенки,

соприкасающаяся с греющим и нагреваемым потоками, называется

поверхностью теплообмена. Примером теплообменника поверхностного типа

может служить автомобильный радиатор, в которо м вода системы

охлаждения двигателя и более холодный атмосферный воздух находятся по

разные стороны стенок решетки из тонких медных или латунных

радиаторных трубок. В жаротрубных теплообменниках в результате сгорания

топлива образуется поток горячих газов, как, например, в паровых котлах и

бытовых котлах водяного отопления с топочным устройством.

Дальнейшая классификация теплообменных аппаратов основана на

различиях их конструкции. На рис. 1 представлен часто встречающийся

теплообменник кожухотрубного типа. Широко распространены также

теплообменники с развитой поверхностью (пластинчатые, или ребристые). В

них за счет применения поперечных ребер (рис. 2) достигается значительное

увеличение площади поверхности теплообмена. Отношение площадей

поверхности ребер и неоребренной части труб может достигать 10. Правда,

поверхность ребер менее эффективна в отношении теплопередачи, нежели

собственная поверхность труб. И все же правильно спроектированный

ребристый теплообменник более компактен, чем теплообменник без

оребрения труб, т.е. при одинаковых рабочих условиях у него более высокая

Теплообменник – техническое устройство, предназначенное для передачи тепла между нагретой средой и холодной. Чаще всего теплообмен осуществляется через элементы конструкции аппарата, хотя встречаются агрегаты, принцип действия которых основан на смешении двух сред.

Области применения теплообменных аппаратов:

системы отопления;
металлургия;
энергетика;
тепловые пункты;
химическая и пищевая промышленности;
системы кондиционирования и вентилирования воздуха;
коммунальное хозяйство;
атомная и холодильная отрасли.

Виды теплообменных аппаратов

Теплообменные аппараты подразделяются на несколько групп в зависимости от:

типа взаимодействия сред (поверхностные и смесительные);
типа передачи тепла (рекуперативные и регенеративные);
типа конструкции;
направления движения теплоносителя и теплопотребителя (одноходовые и многоходовые).

Наиболее наглядно классификация теплообменных аппаратов представлена на следующем изображении (если нужно увеличить картинку, то просто кликните по ней):

Рис. 1. Виды устройств теплообменников в зависимости от принципа работы

По типу взаимодействия сред

Поверхностные

Смесительные

Кроме поверхностных теплообменников используются агрегаты, в основе эксплуатации которых лежит непосредственный контакт двух веществ.

Наиболее известным вариантом смесительных теплообменников являются градирни:

Рис. 2. Градирни – один из видов смесительных ТО

Градирни используются в промышленности для охлаждения больших объемов жидкости (воды) направленным потоком воздуха.

К смесительным теплообменникам относятся:

паровые барботеры;
сопловые подогреватели;
градирни;
барометрические конденсаторы.

По типу передачи тепла

Рекуперативные

Регенеративные

Отличаются от рекуператоров тем, что движение теплоносителя и теплопотребителя имеют периодический характер. Основная область применения таких установок – охлаждение и нагрев воздушных масс.

Установки с подобным типом действия нужны в многоэтажных офисных зданиях, когда теплый отработанный воздух выходит из здания, но его энергию передают свежему входящему потоку.

Рис. 3. Регенеративный теплообменник

Спустя какое-то время (от нескольких минут до нескольких часов), когда коллектор 1, заберет достаточное количество тепла (точное время зависит от тех. процесса), крыльчатки 2 и 4 поворачиваются.

Таким образом изменяется направление потоков I и II. Теперь холодный поток идет через коллектор 1 и забирает тепло.

По типу конструкции

Вариаций конструкций теплообменных аппаратов очень много. Их выбор и подбор конкретной модели зависит от большого количества условий эксплуатации и технических характеристик:

мощность теплообменника;
давление в системе;
тип сред (агрессивные или нет);
рабочие температуры;
прочие требования.

Подробную классификацию типов конструктивов теплообменных аппаратов можно посмотреть выше на Рис. 1.

По направлению движения сред

Одноходовые теплообменники

В данном виде агрегатов теплоноситель и теплопотребитель пересекают внутренний объем теплообменника однократно по кратчайшему пути. Наглядно это показано в следующем видео:

Подобная схема движения в ТО используется в простых случаях, когда не требуется повышать теплоотдачу от теплоносителя хладогенту. Кроме того, одноходовые теплообменники требуют более редкого обслуживания и промывки, так как на внутренних поверхностях скапливается меньше отложений и загрязнений.

Многоходовые теплообменники

Пример работы двухходового пластинчатого теплообменника представлен в данном видео:

Устройство теплообменника

Как отмечалось выше, конструкции теплообменных аппаратов очень сильно отличаются между собой, поэтому подробно о каждой из них будет рассказано в следующих статьях.

Данный вид ТО состоит из двух главных пластин: подвижной и неподвижной прижимных плит. Обе плиты имеют несколько отверстий.

Отверстия, имеющие входящее и выходящее назначение потоков, надежно укрепляют специальной прокладкой и прочными кольцами спереди и сзади соответственно.

Рис. 4. Устройство РПТО

При монтаже к входным и выходным отверстиям через патрубки подключаются элементы трубопровода. Для соединения могут быть использованы трубы различного диаметра и с разным типом резьбы (современные требования предлагают использовать резьбу ГОСТа №12815 и ГОСТа №6357). Оба вида имеют прямую зависимость от устройства и его вида.

Посередине между прижимными плитами размещается множество пластин. Толщина пластин находится в пределах всего 0,5 мм, изготавливаются они, только из нержавеющей стали или титана с помощью метода холодной штамповки.

Все слои пластин перемежаются тонкой специальной уплотнительной резиной, которая устанавливается между всеми слоями пластин. Материал резины обладает заметной повышенной устойчивостью к высоким температурам, благодаря которой рабочие каналы становятся полностью герметичными.

Прямые направляющие снизу и сверху обеспечивают фиксацию пакета пластин, а также являются направляющими при сборке агрегата. Пластины сжимаются до необходимого размера при помощи затяжных гаек.

Внутреннее расположение пластин выбрано не случайно, каждая пластина через одну повернута на 180° относительно, рядом расположенных, соседних пластин. Благодаря данному устройству теплообменного аппарата входящее канальное отверстие имеет двойное уплотнение.

Наглядно устройство пластинчатого теплообменника, его сборку и принцип действия можно посмотреть в данном видео:

Принцип работы теплообменника

Передняя и задняя плита имеют отверстия, которые подключаются к трубопроводу. По ним теплоноситель и теплопотребитель поступают внутрь агрегата.

Рис. 5. Движение сред внутри пакета пластин

Пристенный слой гофрированного типа, в условиях потока, имеющего большую скорость, начинает постепенно набирать турбулентность. Каждая среда перемещается на встречу друг другу с разных сторон пластины, чтобы избежать смешения.

Параллельно расположенные пластины формируют рабочие каналы. Перемещаясь по всем каналам, каждая среда производит тепловой обмен и покидает внутренние пределы оборудования. Это означает, что все пластины являются самым важным элементом среди всех деталей теплообменника.

Потоки внутри пластинчатого теплообменника могут идти по одноходовым и многоходовым схемам в зависимости от технических характеристик и условий решаемой задачи:

Рис. 6. Схемы движения теплоносителей в пластинчатом разборном теплообменнике в зависимости от принципа работы

Заключение

Стоит помнить, что в настоящее время кожухотрубные (кожухотрубчатые) теплообменники активно вытесняются пластинчатыми, поскольку последние более универсальны и просты в обслуживании.

Если вам нужно подобрать теплообменник под свою задачу, то вы можете посмотреть модели, которые поставляет наша компании в соответствующих разделах каталога.

Если же у вас возникают трудности, то свяжитесь с нашими инженерами или заполните форму:

Читайте также: