ПОЯСНЕНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАНИЯ № 4

Теплообменный аппарат (теплообменник) — это устройство, предназначенное для передачи теплоты от одного теплоносителя к другому, т. е. нагревание одного теплоносителя происходит за счет охлаждения другого.

По принципу действия теплообменные аппараты делятся на поверхностные и смесительные (см. рис. 2.6).

Рис. 2.6. Классификация теплообменных аппаратов

К поверхностным теплообменным аппаратам относятся:

рекуперативные, если теплоносители движутся одновременно относительно разделяющей их стенки;

регенеративные, если одна и та же поверхность нагрева омывается периодически то горячим, то холодным теплоносителем.

В рекуперативных теплообменниках теплота от одного теплоносителя к другому передается через разделяющую их стенку, т. е. эта стенка служит поверхностью теплообмена. Поэтому, для уменьшения термического сопротивления стенка выполняется из материала с хорошей теплопроводностью: меди, стали латуни, сплавов алюминия и т. д.

В зависимости от конструктивного выполнения поверхности теплообмена рекуперативные теплообменные аппараты разделяют на:

· кожухотрубные;

· двухтрубные типа «труба в трубе»;

· змеевиковые;

· оросительные;

· трубчатые выпарные и т. д.

Регенеративные теплообменники и теплообменники с промежуточным теплоносителем работают фактически по одному и тому же принципу, заключающемуся в том, что теплота от одного теплоносителя к другому переносится с помощью какого-то третьего вспомогательного вещества.

Это вещество (промежуточный теплоноситель) нагревается в потоке горячего теплоносителя, а затем отдает аккумулированную теплоту холодному теплоносителю. Для этого необходимо либо переносить сам промежуточный теплоноситель из одного потока в другой, либо периодически переключать потоки теплоносителей в теплообменнике периодического действия.

В регенеративных теплообменниках в качестве промежуточного теплоносителя используется твердый достаточно массивный материал – листы металла, кирпичи, различные засыпки.

Регенеративные теплообменники незаменимы для высокотемпературного (t >1000°С) подогрева газов, поскольку жаростойкость металлов ограничена, а насадка из огнеупорных кирпичей может работать при очень высоких температурах. Иногда регенеративные теплообменники выгодно использовать и для охлаждения запыленных газов, которые способны быстро изнашивать или забивать трубки рекуператоров.

Всмесительных теплообменных аппаратах теплообмен происходит при смешении теплоносителей без разделяющей их твердой поверхности.

Наиболее простыми и компактными являются смесительные теплообменники, в которых смешиваются теплоносители, не требующие дальнейшего разделения, например при подогреве воды паром.

Используются смесительные теплообменники и для легко разделяющихся теплоносителей: газ – жидкость, газ – дисперсный твердый материал, вода – масло и т. д. Для увеличения поверхности контакта теплоносителей их тщательно перемешивают, жидкости разбрызгивают или разбивают на мелкие струи.