Устройство и основы расчета теплообменных аппаратов.

По способу передачи тепла различают следующие типы теплообменных аппаратов:

-поверхностные(рекуперативные), в которых оба теплоносителя разделены стенкой, причем тепло передается через поверхность этой стенки;

-регенеративные, в которых процесс передачи тепла от горячего теплоносителя к холодному разделяется по времени на два периода: сначала горячий теплоноситель нагревает стенку, а затем по его пути направляют холодный теплоноситель и она отдает накопленную на первом этапе теплоту, затем цыкл повторяется.

-смесительные, в которых теплообмен происходит при непосредственном соприкосновении теплоносителей.

Наибольшее распространение получили поверхностные теплоносители:

-кожухотрубные

-теплообменники «труба в трубе»

-пластинчатые

спиральные

Кожухотрубные теплообменники. Этот тип теплообменников является одним из наиболее распространенных. Кожухотрубные теплообменники состоят из пучка труб, концы которых закреплены в специальных трубных решетках путем развальцовки, сварки, пайки, а иногда на сальниках. Пучок труб расположен внутри общего кожуха, причем один из теплоносителей (I) движется по трубам, а другой (II) - впространстве между кожухом и трубами (межтрубное пространство). На рис. 12-5,а показан одноходовой теплообменник, в котором теплоноситель движется параллельно по всем трубам. Многоходовые теплообменники (рис. 12-5,б), работающие при смешанном токе теплоносителей, применяют для повышения скорости их движения в трубах.

На рис. 12-5,впоказан теплообменник пленочного типа (вертикально-оросительный), в котором жидкий теплоноситель не заполняет всего сечения труб, а стекает пленкой по внутренней поверхности вертикальных труб. Жидкость направляется к поверхности труб специальными устройствами.

Пластинчатые теплообменники имеют плоские поверхности теплообмена. Обычно такие теплообменники состоят из ряда параллельных пластин, изготовленных из тонких металлических листов. Каналы между пластинами сгруппированы в две системы: по одной системе каналов движется горячий теплоноситель, по другой - холодный. Эти теплообменники весьма компактны, что обеспечивает (при соответствующем выборе расстояний между пластинами) пропускание обоих теплоносителей с значительными скоростями и приводит к достижению высоких коэффициентов теплопередачи.

Будучи ограничены плоскими стенками, пластинчатые теплообменники не выдерживают значительных давленцй; в этих теплообменниках трудно обеспечить достаточную герметичность для предотвращения смешения теп­лоносителей.

Спиральные теплообменники (рис. 12-14) состоят из двух спиральных каналов прямоугольного сечения, по которым движутся теплоносители I и II. Каналы образуются тонкими металлическими листами 1 и 2, которые служат поверхностью теплообмена. Внутренние концы спиралей соединены разделительной перегородкой 3. для придания спиралям жесткости и фиксирования расстояния между ними служат прокладки. Система каналов закрыта с торцов крышками 4.

Расчет теплообменных аппаратов включает

1) Составляют материальный баланс аппарата, из которого определяют тепловую нагрузку Q, Вт., а также расход греющего пара D, кг/с, и его характеристики

2) Определяют требуемую площадь теплообмена F из уравнения теплоппередачи

,м² (1)

Для этого при помощи критериальных уравнений находят

(2)-критерий Нусельта

Откуда выражают коэф. теплоотдачи, а затем находят коэф. теплопередачи и площадь по ур. (1).

3) Выбирают стандартный теплообменник с требуемой площадью.