Классификация и конструкция теплообменников.

Теплообменники различаются по назначению, принципу действия, конструктивным и другим признакам.

По назначению:

- подогреватели

- испарители

- паропреобразователи

- конденсаторы

- холодильники

- радиаторы и.т.д.

требования к теплообменникам:

- возможность проведения технологического процесса;

- высокий коэффициент теплопередачи;

- низкое ;

- устойчивость поверхности теплообмена против коррозии;

- доступность поверхности теплообмена для чистки.

По принципу действия:

- поверхностные (рекуперативные, регенеративные)

- контактные (смесительные).

- В рекуперативных теплообменниках передача теплоты от одного теплоносителя к другому осуществляется через разделяющую их стенку.

В регенеративных теплообменниках греющий и нагреваемый теплоносители поочередно омывают одну и ту же сторону поверхности нагрева. Сначала поверхность аккумулирует теплоту, а потом отдает и охлаждается.

4.2.2.1. Рекуперативные теплообменники.

Кожухотрубчатые теплообменники:

Обычно нагреваемый теплоноситель подается снизу (I), охлаждаемый – сверху вниз противотоком. Кожухотрубчатые теплообменники – самые распространенные.

I

II

II

Рис.4.15. Кожухотрубчаиый теплообменник:

1 – кожух, 2 – трубные решетки, 3 – трубы,

4 – крышка, 5 – днище, I,II – теплоносители.

I I I I

II II

II II

2-х 4-х

рис.4.16. многоходовые (по трубному пространству)

кожухотрубные теплообменники.

Многоходовые теплообменники применяются для увеличения скорости движения теплоносителя. При этом увеличивается и коэффициент теплопередачи.

II II

I I

Рис.4.17 многоходовой (по межтрубному пространству)

Кожухотрубный теплообменник.

Если разность температур труб и кожуха больше 50⁰С, то они удлиняются неодинаково. Тогда возникают большие напряжения в трубных решетках. В наших случаях используются теплообменники с линзовым компенсатором, плавающей головкой, U – образные.

I I I I I

II II II II

II II

I

линзовый компенсатор плавающая головка U–образный

рис.4.18. Кожухотрубный теплообменник

с компенсацией температурных удлинений.

Теплообменник «труба в трубе» для малых тепловых нагрузок.

Змеевиковые теплообменники:

II I

I

II

Рис.4.19.

Змеевики внутри погружены в теплоносители. Бывают наружные змееваловые теплообменники (до 6Мпа). Змеевиковые теплообменники просты. Скорости теплоносителей в змеевике небольшие, поэтому коэффициенты теплопередачи небольшие.

Теплообменники с оребренными трубами. Коэффициент теплоотдачи по обе стороны поверхности теплопередачи резко отличаются по величине. Пример: нагрев воздуха конденсирующим паром:

Рис.2.20. Элементы теплообменника с оребрениями.

Пластинчатые теплообменники.

Поверхностью теплообмена в этих теплообменниках является гофрированные параллельные пластины.

I

II

элемент теплообменника

II

I

Рис.4.21. пластинчатый теплообменник

В этих теплообменниках реализуется большие скорости

При небольших реализуются большие коэффициенты теплопередачи.

Спиральные теплообменники.

Спиральные теплообменники в отличие от пластинчатых теплообменников компактны. Однако они сложны в изготовлении, не могут работать при высоких давлениях (до 1Мпа).

рис.4.22

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