Учебный вопрос № 1. Назначение и классификация теплообменных аппаратов

Теплообменные процессы играют важную роль в разделении воздуха методом глубокого охлаждения и в ряде случаев определяют эффективность работы блоков разделения. К основным теплообменным процессам технологии разделения воздуха относятся охлаждение и нагревание, а также конденсация и испарение воздуха и продуктов его разделения.

Теплообменные аппараты по принципу действия могут быть разделены на рекуперативные, регенеративные и смесительные.

Рекуперативными называют теплообменники, в которых тепло передается через стенки, разделяющие теплоносители (греющую и нагреваемую среды). Особую группу рекуперативных теплообменников составляют конденсаторы-испарители, в которых происходит процесс теплообмена с изменением агрегатного состояния теплообменивающихся веществ. Регенеративными теплообменниками принято называть аппараты, в которых тепло передается с помощью аккумулирующей его насадки. Такими аппаратами являются прежде всего регенераторы.

В регенераторах и в рекуперативных пластинчато-ребристых теплообменниках, работающих в режиме реверсивных аппаратов, одновременно с процессом теплообмена происходит очистка воздуха от паров воды и двуокиси углерода.

В смесительных теплообменниках процесс теплообмена происходит при непосредственном соприкосновении теплоносителей. Примером таких аппа­ратов являются скрубберы, служащие для охлаждения воды за счет ее самоиспарения в сухом отходящем азоте или для охлаждения при противоточном контакте с холодной водой воздуха, поступающего в уста­новку.

При соприкосновении воды и воздуха, помимо конвективного теплообмена, обуславливаемого температурным градиентом, происходит также и влагообмен, обусловленный разностью парциальных давлений водяного пара у поверхности воды и в ядре потока. При этом происходит либо испарение влаги и переход ее в газовую среду, либо конденсация паров из воздуха на поверхности жидкости. В процессе влагообмена вместе с парами перено­сится и тепло, затраченное на их образование.