Рекуперативные теплообменники

Кожухотрубчатые теплообменники являются самыми распространенными. Обычно нагреваемый теплоноситель подается снизу (I), охлаждаемый (II) – сверху вниз противотоком (рис. 2.6, 2.7).

I I II II	4-х I I I II II II II 2-х I
Рис. 2.6. Кожухотрубчатый теплообменник: 1 - кожух, 2 - трубные решетки, 3 - трубы, 4 - крышка, 5 - днище, I, II – теплоносители	Рис. 2.7. Многоходовые (по трубному пространству) кожухотрубчатые теплообменики

Многоходовые теплообменники (рис. 2.8) применяются для увеличения скорости движения теплоносителя. При этом увеличивается и коэффициент теплопередачи.

I

I

II

II

Рис. 2.8. Многоходовой (по межтрубному пространству) кожухотрубчатый теплообменник

Если разность температур труб и кожуха больше 50 °С, то надо учитывать, что они удлиняются неодинаково. Тогда возникают большие напряжения в трубных решетках. В таких случаях используются теплообменники с линзовым компенсатором, теплообменники с плавающей головкой, U-образные теплообменники (рис. 2.9).

I II II I	II I II I	I II II I
линзовый компенсатор	плавающая головка	U-образный

Рис. 2.9. Кожухотрубчатые теплообменники с компенсацией температурных удлинений

Теплообменник «труба в трубе» используется для малых тепловых нагрузок.

Змеевиковые теплообменники представлены на рис. 2.10.

II

II

II

I

а

б

II

I

Рис. 2.10. Змеевиковые теплообменники: а – погружной; б – наружный;

1 - корпус аппарата; 2 - змеевик.

Змеевики внутренние погружены в теплоносители. Бывают наружные змеевиковые теплообменники (до 6 МПа). Змеевиковые теплообменники просты по конструкции. Скорости теплоносителей в змеевике небольшие, поэтому коэффициенты теплопередачи небольшие.

Теплообменники с оребренными трубами. В технике имеются случаи, когда коэффициенты теплоотдачи по обе стороны поверхности теплопередачи резко отличаются по величине. Например: нагрев воздуха конденсирующим водяным паром.

В этом случае оребрение труб со стороны воздуха резко увеличивает поверхность теплообмена (рис. 2.11). Ребра должны иметь большой коэффициент теплопроводности.

пар

труба

ребра

воздух

A

A

Рис. 2.11. Элементы теплообменника с оребрениями

Пластинчатые теплообменники. Поверхностью теплообмена в этих теплообменниках (рис. 2.12) являются гофрированные параллельные пластины.

I

I

II

II

элемент теплообменника

Рис. 2.12. Пластинчатый теплообменник

В этих теплообменниках реализуются большие скорости ,поэтому даже при небольших Δp реализуются большие коэффициенты теплопередачи.

Спиральные теплообменники (рис. 2.13) в отличие от пластинчатых теплообменников компактны. Однако они сложны в изготовлении и не могут работать при высоких давлениях (свыше 1 Мпа).

I выход

ІІ выход

I вход

II вход

Рис. 2.13. Спиральный теплообменник

Теплообменники с двойными стенками (рубашками). Теплообменники с «рубашками» (рис. 2.14) используются обычно для проведения химических реакций. Они работают под избыточным давлением. В зависимости
от технологического процесса они носят название: автоклавов, нитраторов, полимеризаторов, варочных аппаратов и т.д. Для увеличения коэффициента теплоотдачи от стенки к содержимому аппарата внутри него устанавливают мешалки (механические, пневматические).

холодная среда

неконденс. газ

конденсат

горячая среда

пар

Рис. 2.14. Теплообменник с греющей «рубашкой»