09.10.2020

Что такое теплообменник – Что такое теплообменники, виды и особенности применения

Содержание

Что такое теплообменники, виды и особенности применения

Запросить цену

Процесс передачи тепла называют теплообменом. Аппараты, в которых происходит процесс – теплообменники. Если в процессе участвуют два агента, разделенные перегородкой – это поверхностные рекуперационные аппараты. Происходит процесс смешения теплого и холодного потока контактом – теплообменник смесительный.

что такое теплообменник

Системы теплообмена, зачем нужен теплообменник

Пример смесительного устройства – градирни. Отходящие газы отдают тепло воде, распыляемой из форсунок. В аппаратах, где два агента протекают по отдельным контурам, тепло передается через стенку, поверхность.

Признаком теплообменника является развитая поверхность и подводка двух систем. Это может быть пар-вода, антифриз-вода, вода-вода. Вместо воды в процессе используют химический раствор, вместо пара – нагретые газы.

Применение теплообменников позволяет:

  • Использовать остаточное тепло при получении электрической энергии.
  • Вести химические процессы в точном режиме, поддерживая температуру теплообменниками.
  • Использовать вторичное тепло от энергоносителя для бытовых нужд.
  • Поддерживать температуру теплоносителя для бытовых систем отопления в параметрах, соответствующих стандарту.

Разновидности поверхностных теплообменников

Простейший т/о – труба в трубе. Холодная трубка с водой проходит в трубе большего сечения, заполненной горячим агентом. При этом поверхность внутренней трубки нагревается и передает тепло воде. Так работают бойлеры. Если трубок много и собраны они в пучок, то получается кожухотрубный теплообменник. Аппараты с трубным пучком, закрепленном с торцов решетками, распространены в промышленности и применяются для бытовой водоподготовки.

Витые теплообменники представляют змеевики, навитые в корпусе. Межтрубное пространство заполняется другим потоком. Аппаратура применяется при высоком давлении одного из агентов.

Двухтрубные теплообменники применяются для передачи тепла в фазах газ-жидкость. Аппараты могут работать под давлением с высокой теплопередачей.

разновидности теплообменников

Спиральный т/о

Спиральные теплообменники представляют бочку, в которой лентой-спиралью расположен плоский лабиринт с внутренней полостью. По спирали движется горячий агент, омываемый холодной водой. Конструкция сложная в изготовлении. Но это единственный вид аппаратов для теплообмена агента, содержащего взвеси, пульпу. Откидывающиеся с обеих сторон крышки позволяют легко чистить зазоры.

Пластинчатый теплообменник представляет особую конструкцию греющих труб, собранных в виде плоского элемента их оребренных труб и многоходовым движением воды. Пластины напоминают гармошки. Их недостаток – забиваются накипью при плохой водоподготовке.

Зачем нужен теплообменник в системе отопления? Представьте, что в трубах вода 900. Это приведет к разрыву пластиковых труб, ожогам. В каждом тепловом узле имеется система т/о, позволяющая поддерживать температурные параметры.

От чего зависит эффективность теплообменника

эффективность теплообменников

Кожухотрубный т/о

Поверхностный теплообмен происходит всегда через стенку. При этом возникают потери тепла. Чем тоньше перегородка, тем меньше потери. Новый т/о кожухотрубный имеет кпд 75%, но с зарастанием внутренней и верхней поверхности осадком, эффективность аппарата снижается. Он не может удерживать температурный режим. Поэтому аппараты имеют съемный пучок, который прочищают под высоким давлением специальным пистолетом.

Пластинчатые аппараты имеют кпд 90%, но щели между пластинами забиваются, требуется чистка. Для чистки оборудование разбирают. Важно установить на место сетчато-магнитный фильтр, который препятствует образованию осадка. Пластинчатые теплообменники можно подключать к автоматизированному управлению.

пластиковые теплообменники

Пластинчатый разборный т/о

Эффективность процесса зависит от схемы подключения. Полнее теплоотдача у противоточного аппарата, когда потоки движутся навстречу друг другу.

Чем тоньше перегородка, тем лучше идет процесс. Но для аппаратов, работающих под давлением, толщина стенок зависит от способности выдерживать нагрузки на стенки. Если нельзя утоньшить стенки трубок необходимо увеличить поверхность нагрева, сделать аппарат длиннее.

Каждый т/о изготовлен в соответствии с теплотехническим расчетом, имеет паспорт и рассчитан для работы с определенным теплоносителем.

Как правильно выбрать теплообменник

Зачем нужен теплообменник в системе отопления в быту, понятно. Какой аппарат подходит в конкретном контуре – зависит от условий монтажа. Можно поставить кожухотрубный т/о – он неприхотлив, может простоять без чистки 10 лет, только счета за использование теплоносителя будут все больше – нарушается теплопроводность. Можно поставить пластинчатый, но чистить его придется через 3 года.

Вас может заинтересовать:

Теплообменное оборудование
Кожухотрубные теплообменники
Горизонтальные теплообменники с U-образным трубным пучком

Рекомендуемые статьи

  • Методы изготовления металлоконструкций

    В зависимости от способа эксплуатации, готовые металлические изделия могут трансформироваться, разбираться или иметь стационарную конструкцию. Используемые методы изготовления металлоконструкций зависят от особенностей объекта, на котором они будут эксплуатироваться. К примеру, для быстровозводимых сооружений обычно используются легкие металлоконструкции, каркас зданий практически любых типов состоит из упрочненного…

  • Антикоррозийная защита резервуаров — основные способы защиты

    Проверки резервуаров, которые продолжительное время находились в эксплуатации, показывают, что их внутренняя и внешняя поверхность повреждена в результате воздействия коррозии. После проведения тщательного анализа следов коррозийных процессов было выявлено, что разрушение металла происходит неравномерно. В зависимости от вида коррозии, которая воздействует на определенный участок, повреждения могут иметь характерный вид и…

  • Запорная арматура — устройство и принцип действия

    Для управления потоками жидкостей и газов в трубопроводных системах, их линий и участков используются специальные устройства, называемые запорно-регулирующей арматурой. Данный вид трубопроводной арматуры предназначен для полного перекрытия или регулировки напора потока среды, управлением других технологический процессов, к которым относят: давление жидкости; напор; температуру; объем транспортируемого вещества. Для…

  • Устройство и назначение газосепараторов

    Газосепаратор – устройство, предназначенное для удаления жидкой фазы и механических примесей из потоков сжатого газа. Широко используется в технологиях добычи, транспортировки и хранения газовых смесей. Применяется в качестве оснастки на распределяющих и компрессорных станциях, газоперерабатывающих предприятиях. Кроме обеспечения заданной чистоты продукта на сепаратор возлагается дополнительная функция — поддержание…

www.npommz.ru

Теплообменник, виды теплообменных аппаратов

1. Пластинчатые разборные теплообменники (состоят из отдельных пластин, разграниченных резиновыми прокладками, двух концевых камер, рамы и крепежных болтов)

2. Пластинчатые паяные теплообменники (состоит из набора металлических гофрированных пластин, изготовленных из нержавеющей стали, которые соединены между собой посредством пайки в вакууме с использованием медного или никелевого припоя)

3. Пластинчатые сварные теплообменники предназначены для использования в условиях экстремально высоких температурах и давлениях на установках, параметры которых не позволяют использовать уплотнения. Эти теплообменники отличаются высокой эффективностью, малыми габаритами и требуют минимального обслуживания. Материал пластин – нержавеющая сталь, титан, никелевые сплавы.

Рабочие среды – высокотемпературный пар, газы и жидкости, в том числе агрессивные, а также их смеси. Сварные ТО отличаются от РПТО опять же методом герметизации пластин, в сварных аппаратах пластины свариваются сталью, образованные сварные кассеты компонуются внутри стальных плит. Применяются в тех. процессах с агрессивными средами, газовыми средами, на больших давлениях.

4. Пластинчатые полусварные теплообменники. Аналогично, как и в сварных аппаратах, пластины свариваются в кассеты, но метод соединения кассет между друг другом посредством паронитовых соединений. Область применения – тех. процессы с агрессивными средами. Пластинчатый полусварной теплообменник сделан в виде конструкции из небольшого количества сварных модулей. А они в свою очередь соединены при помощи лазерной сварки в виде пары пластин. Вся эта конструкция собрана между торцевыми плитами при помощи болтов. Между каждым сварным модулем проложен резиновый уплотнитель.

Такие теплообменники применяются в особых случаях, когда в качестве теплоносителя будет использовано вещество с очень высокой температурой, давлением, любым другим опасным параметром или просто опасное вещество. В этом случае оно будет перемещаться в заваренных каналах по теплообменным пластинам.

5. Кожухотрубные теплообменники (их основными элементами являются пучки труб, собранные в трубные решетки и помещенные в корпус, патрубки и концы труб крепятся в трубных решетках развальцовкой, сваркой, пайкой)

6. Спиральные теплообменники (поверхность нагрева образуется двумя тонкими металлическими листами, приваренными к разделителю (керну) и свернутыми в виде спирали) В спиральном теплообменнике, в отличии от РПТО используются всего две пластины, свернутые вокруг керна в спираль и «упакованные» в сваренные кожух.

Используются спиральные аппараты в тех. процессах, с агрессивными средами и высокими давлениями (P.S. на данный момент из брендов на нашем рынке остался один производитель – Alfa Laval. GEA и Sondex отказались от дальнейшего выпуска данных аппаратов. Исключительная компактность и эффект самоочистки делают спиральные теплообменники Альфа Лаваль в высшей степени универсальным оборудованием – они применимы, как в работе с жидкими неоднородными средами, склонными к образованию отложений на теплопередающих поверхностях, так и при наличии конденсации пара или газа в условиях высокого вакуума.

www.teploprofi.com

Теплообменник — это… Что такое Теплообменник?

Простейший теплообменник типа «труба в трубе»

Теплообме́нник, теплообме́нный аппарат — устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Применяется в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве.

Основные понятия, касающиеся теплопередающих устройств

Теплообменник – устройство для передачи тепла от одного теплоносителя к другому. Теплообменный аппарат – автономное теплопередающее устройство, состоящее из теплопередающего элемента (элементов) и полостей для движения теплоносителей. Имеет устройства для входа и выхода теплоносителей. Число, состав и схема соединения элементов в аппарате могут быть любыми. Система теплообменников – совокупность теплообменников, расположенных в ряд, параллельно либо в любой другой последовательности. Теплообменники в системе отличаются составом теплоносителей.

Редактирование: К удалению. Этот раздел содержит второстепенные понятия и ничего нового к остальным разделам не добавляет.

Основные типы

Теплообменники по способу передачи теплоты подразделяют на поверхностные, где отсутствует непосредственный контакт теплоносителей, а передача тепла происходит через твёрдую стенку, и смесительные, где теплоносители контактируют непосредственно. Поверхностные теплообменники в свою очередь подразделяются на рекуперативные и регенеративные, в зависимости от одновременного или поочерёдного контакта теплоносителей с разделяющей их стенкой[1].

Поверхностные теплообменники

Рекуперативные теплообменники

Рекуперат́ивный теплообме́нник — теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, в стенке между которыми происходит теплообмен. При неизменных условиях параметры теплоносителей на входе и в любом из сечений каналов, остаются неизменными, независимыми от времени, т.е процесс теплопередачи имеет стационарный характер. Поэтому рекуперативные теплообменники называют также стационарными.

В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также перекрестноточными при взаимно перпендикулярном движении двух взаимодействующих сред.

Часто под рекуперативным теплообменником ошибочно понимается рекуперативный противоточный теплообменник. (В нём вместо уравнивания температурных потенциалов происходит их обмен, потери могут составлять до 30 %).

Теплообменник для газовой промышленности

Наиболее распространённые в промышленности рекуперативные теплообменники[2]:

  • Кожухотрубные теплообменники,
  • Элементные (секционные) теплообменники,
  • Двухтрубные теплообменники типа «труба в трубе»[3],
  • Витые теплообменники,
  • Погружные теплообменники,
  • Оросительные теплообменники,
  • Ребристые теплообменники,
  • Спиральные теплообменники,
  • Пластинчатые теплообменники,
  • Пластинчато-ребристые теплообменники,
  • Графитовые теплообменники.
  • фторопласт-Тефлоновые теплообменники.
Регенеративные теплообменники

В регенеративных поверхностных теплообменниках теплоносители (горячий и холодный) контактируют с твердой стенкой поочерёдно. Теплота накапливается в стенке при контакте с горячим теплоносителем и отдаётся при контакте с холодным.[1]

Смесительные теплообменники

Смеси́тельный теплообме́нник (или конта́ктный теплообме́нник) — теплообменник, предназначенный для осуществления тепло- и массообменных процессов путем прямого смешивания сред (в отличие от поверхностных теплообменников). Наиболее распространены пароводяные струйные аппараты ПСА — теплообменники струйного типа, использующие в своей основе струйный инжектор[4]. Смесительные теплообменники конструктивно устроены проще, нежели поверхностные, более полно используют тепло. Однако, пригодны они лишь в случаях, когда по технологическим условиям произ­водства допустимо смешение рабочих сред.

Большое применение контактные теплообменники находят в установках утилизации тепла дымовых газов, отработанного пара и т.п[5].

Конструкции теплообменников

Конструкционно теплообменники подразделяют на:

  • объемные одна из сред имеет значительный объем в теплообменнике, одна среда сосредоточена в баке большого объема, вторая протекает через змеевик;
  • скоростные (кожухотрубные) среды движутся с достаточно большой скоростью для увеличения коэффициента теплоотдачи, много мелких трубочек находятся в одной большой (кожух), среды движутся одна в межтрубном пространстве, другая внутри трубочек, обычно в трубочках находится более «грязная» среда, так как их легче чистить;
  • пластинчатый теплообменник состоит из набора пластин, среды движутся между пластинами, прост в изготовлении (штампованные пластины складываются с прокладками между ними), легко модифицируется (добавляются или убираются пластины), хорошая эффективность (большая площадь контакта через пластины).
  • пластинчато-ребристый теплообменник в отличие от пластинчатого теплообменника состоит из системы разделительных пластин, между которыми находятся ребристые поверхности — насадки, присоединенные к пластинам методом пайки в вакууме.

С боков каналы ограничиваются брусками, поддерживающими пластины и образующие закрытые каналы. Таким образом, в основу пластинчато-ребристого теплообменника положена жесткая и прочная цельнопаянная теплообменная матрица, построенная по сотовому принципу и работоспособная (даже в исполнении из алюминиевых сплавов) до давления 100 атм. и выше. В пластинчато-ребристых теплообменниках существует большое количество насадок, что позволяет подбирать геометрию каналов со стороны каждого из потоков, реализовывая оптимальную конструкцию. Основные достоинства данного типа теплообменников — компактность (до 4000 м2/м3) и легкость. Последнее обеспечивается за счет применения при изготовлении теплообменной матрицы пакета из тонколистовых деталей из легких алюминиевых сплавов.

  • Оребренные пластинчатые теплообменники, ОПТ состоит из тонкостенных оребренных панелей, изготовленных методом высокочастотной сварки, соединенные поочередно с поворотом на 90 градусов. За счет конструкции, а также многообразия используемых материалов достигаются высокие температуры греющих сред, небольшие сопротивления, высокие показатели отношения телепередающей площади к массе теплообменника, длительный срок службы, низкая стоимость и др. Часто используются для утилизации тепла отходящих газов.
  • спиральный теплообменник представляет собой два спиральных канала, навитых из рулонного материала вокруг центральной разде­лительной перегородки — керна, среды движутся по каналам. Одно из назначений спиральных тепло­обменников — нагревание и охлаждение высоковязких жидкостей.

При выборе между пластинчатыми и кожухотрубными теплообменниками предпочтительными являются пластинчатые, коэффициент теплопередачи которых более чем в три раза больше, чем у традиционных кожухотрубных.[2] Кроме того, коэффициент полезного действия пластинчатых теплообменников составляет 90-95 %, а занимаемая площадь в 3-4 раза меньше, чем для кожухотрубных.[6].

В то же время пластинчатые теплообменники, оснащённые средствами автоматики, регулирования и надёжной арматурой, позволяют снизить количество теплоносителя, идущего на нагрев воды. А значит, и диаметры трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры, снизить нагрузки на сетевые насосы и, соответственно, уменьшить потребление электроэнергии и др.

Но на данный момент стали появляться современные кожухотрубные теплообменники, оснащенные трубками, профилированными таким образом, чтобы рост гидравлического сопротивления ненамного превышал рост теплоотдачи вследствие применения турбулизаторов потока. Это достигается накаткой на внешней поверхности трубы кольцевых или винтообразных канавок, вследствие образования которых на внутренней поверхности трубы образуются плавно очерченные выступы небольшой высоты, интенсифицирующие теплоотдачу в трубах. Данная технология, в дополнение к таким важным показателям как высокая надежность (также при гидравлическом ударе) и меньшая стоимость, дает отечественному кожухотрубному оборудованию дополнительные преимущества по сравнению с иностранными пластинчатыми аналогами. Но это преимущество исчезает при первой промывке такого теплообменника, т.к. очистка внутренних поверхностей трубок с винтообразными канавками практически невозможна и ведет к быстрому выходу такого теплообменника из строя.

Серьёзной проблемой является коррозия теплообменников. Для защиты от коррозии применяется газотермическое напыление трубных досок, труб пароперегревателей. Это относится не только к кожухотрубным теплообменникам, изготовленным из углеродистой стали. Пластины пластинчатых теплообменников в подавляющем большинстве изготавливаются из коррозионно-стойкой жаропрочной стали, но несмотря на этот факт также подвержены питтинговой коррозии при использовании неингибированных сред.

См. также

Примечания

  1. 1 2 Атомная энергетика. Словарь терминов
  2. 1 2 Теплообменники
  3. Технология Перекачиваемого Льда. Архивировано из первоисточника 14 февраля 2012. Проверено Апрель 3, 2011.
  4. Смесительный теплообменник.//Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Справочник. (Теплоэнергетика и теплотехника; Кн.4). Под общей ред. Клименко А. В. и Зорина В. М. М.: Издательство МЭИ, 2004. — 632 с.
  5. Н.Ф.Свиридов, Р.Н.Свиридов, И.Н.Ивуков, Б.Л.Терк Установка утилизации тепла дымовых газов // «Энергосбережение» №4/2002.
  6. Энергобезопасность в документах и фактах №2, 2006

Литература

  • В. Н. Луканина. Теплотехника. — М., «Высшая школа», 2002 г.

Ссылки

dic.academic.ru

ТЕПЛООБМЕННИК — это… Что такое ТЕПЛООБМЕННИК?


где q — тепловая мощность теплообменника, Вт; A — площадь поверхности теплообмена, м2; Dt — средний температурный напор, т.е. средняя разность температур теплоносителя и нагреваемой среды, К; R — полное термическое сопротивление, учитывающее все указанные выше его слагаемые, м2ЧК/Вт; U — полный коэффициент теплопередачи (величина, обратная R), Вт/(м2ЧК). Поскольку величина U отнесена к площади A, при ее определении необходимо указывать соответствующую площадь поверхности теплообмена (например, в случае ребристых теплообменников — площадь только неоребренной поверхности труб или полную площадь поверхности теплообмена с учетом ребер). При заданных температурах греющего и нагреваемого потоков на входе и выходе теплообменника средний температурный напор Dt максимален в противоточных теплообменниках, т.е. таких, в которых два потока направлены навстречу друг другу. В прямоточных же теплообменниках, в которых потоки направлены в одну сторону, величина Dt минимальна. Возможна еще и перекрестная схема тока (рис. 2). Во многих теплообменниках обычных типов встречаются все три основные схемы тока, как, например, на рис. 1, где перекрестная схема тока сочетается с прямоточной и противоточной. В случае достаточно чистых поверхностей теплообмена полное термическое сопротивление R зависит в основном от скоростей течения у поверхности теплообмена, а также от плотности, вязкости, коэффициента теплопроводности и удельной теплоемкости теплоносителя и нагреваемой среды. В некоторых случаях термическое сопротивление пленки одной из рабочих сред намного меньше, чем термическое сопротивление другой. Поскольку же эти термические сопротивления «включены» последовательно, полное термическое сопротивление определяется большей компонентой. Так обстоит дело, например, в секции экономайзера парового котла, где полное термическое сопротивление определяется сопротивлением пленки газа, поскольку сопротивление на стороне воды сравнительно невелико. Это обстоятельство позволяет существенно уменьшить объем экономайзера, если применить оребрение труб на стороне того теплоносителя, термическим сопротивлением которого определяется полная интенсивность теплопередачи. Ребристые экономайзеры применяются во многих силовых установках судов торгового и военно-морского флота.
Применение. На паротурбинных электростанциях важнейшими теплообменными устройствами являются паровой котел и конденсатор. Имеются и другие теплообменники, назначение которых — повысить тепловой КПД электростанции или улучшить ее эксплуатационные характеристики: термические деаэраторы, экономайзеры, воздухоподогреватели и подогреватели питательной воды. Точно так же основными компонентами всякой холодильной системы с замкнутым циклом являются испаритель и конденсатор. Теплообменники широко применяются в перерабатывающей и химической промышленности, например в установках для нефтепереработки. Они играют важную роль также на атомных электростанциях.
Тепловые трубы. Тепловая труба — это устройство для переноса тепловой энергии из нагретой области («источника») в холодную область («сток») с КПД, намного большим, чем при использовании любых высокотеплопроводных металлов. Если подводить тепло к одной секции такой герметичной трубы, содержащей жидкость, то часть жидкости будет испаряться, поглощая большие количества тепла. Пары, переходя в другую секцию, будут конденсироваться и отдавать тепло. Вернув сконденсировавшуюся жидкость обратно, мы получим замкнутый цикл. Перенос жидкости из зоны конденсации в зону испарения в тепловой трубе осуществляется за счет капиллярных сил в фитиле, закрепленном на внутренних стенках трубы. Фитиль в тепловой трубе действует так же, как и в старых керосиновых лампах, в которых керосин поступает из резервуара к пламени по фитилю. См. также ЖИДКОСТЕЙ ТЕОРИЯ. Тепловая труба была предложена как средство отвода тепла в космических летательных аппаратах: тепло, выделяемое электронными приборами, отводится к наружным стенкам КЛА и там за счет излучения рассеивается в космосе. В пилотируемых космических кораблях тепло солнечного излучения должно равномерно распределяться по всему КК, чтобы обеспечивалась необходимая комфортность (чего можно добиться также за счет медленного вращения космического корабля). В связи с этим тепловая труба, способная осуществлять теплоперенос в условиях невесомости, сразу же нашла практическое применение при исследовании космического пространства.
См. также
КОСМОСА ИССЛЕДОВАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ;
КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ. Благодаря той простоте, с которой тепловые трубы работают в условиях нормальной силы тяжести, на их основе были созданы энергосберегающие теплообменники. «Сбросное» тепло отходящих газов печи или топки можно улавливать посредством теплообменника с решеткой из тепловых труб, один конец которой омывается отходящими газами, а другой — потоком холодного свежего воздуха. Свежий воздух нагревается за счет тепла отходящих газов, передаваемого посредством рабочего тела тепловой трубы. Для увеличения площади поверхности теплообмена трубы можно оребрить. Компактная система такого рода способна сберегать 60-70% энергии, которая иначе просто терялась бы, рассеиваясь в атмосфере. Нагретый воздух можно использовать для отопления или подавать в топку (например, парового котла) в качестве предварительно подогретого воздуха для горения топлива. На практике обычно применяются либо горизонтальные тепловые трубы, либо наклонные с нижней нагреваемой секцией. Сила тяжести способствует возврату жидкости в испарительную секцию, а фитиль равномерно распределяет ее по всей поверхности. Но разработаны и т.н. антигравитационные тепловые трубы, в которых нагреваемая секция расположена выше охлаждаемой. Тепловая труба может работать в широком диапазоне температур, если в качестве рабочих жидкостей использовать воду, обычные хладагенты и жидкие углеводороды. Превосходными рабочими жидкостями оказываются жидкие металлы при высоких температурах. Например, одно экспериментальное устройство с расплавленным серебром в вольфрамовом резервуаре проработало сотни часов при температуре выше 2200 К. В настоящее время миллионы тепловых труб работают в энергосберегающих теплообменниках и в промышленных технологических установках. Тысячи тепловых аккумуляторов такого типа отводят тепло из тундрового грунта под Аляскинским нефтепроводом. За счет охлаждения, происходящего в зимние месяцы, слой грунта под нефтепроводом поддерживается замерзшим на протяжении всего лета. Тепловые трубы все шире применяются и в повседневной жизни.
ЛИТЕРАТУРА
Тепловые трубы. М., 1972 Крейт Ф., Блэк У. Основы теплопередачи. М., 1983 Аккумулирование тепловой энергии. М., 1987 Промышленная теплоэнергетика, кн. 4. М., 1991

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество. 2000.

dic.academic.ru

Виды теплообменников — классификация теплообменных аппаратов

Запросить цену

Аппараты, механизм работы которых заключается в обмене теплом между двумя средами, имеют общее название – теплообменники. При этом их конструкции и сферы применения чрезвычайно разнообразны. В группу этих устройств входят испарители и парогенераторы, водонагреватели и пастеризаторы, конструктивные элементы систем кондиционирования и охладительного оборудования.

Широкая потребность производства и частного сектора в теплообменных устройствах, использование в качестве носителей разных сред создали предпосылки к созданию большого числа модификаций теплообменников. Поэтому при выборе оборудования очень важно уделить внимание классификации и особенностям строения, соотнести возможности конструкций с потребностями вашего производства.

01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные виды теплообменных аппаратов

Согласно формам строения теплообменники разделяют на две большие группы – пластинчатые и трубчатые. Первые получили наибольшее распространение в пищевой промышленности, горячем водоснабжении и отоплении частных домов. Они представляют собой набор пластин с рифленой поверхностью и каналами, соединенные в единый аппарат с помощью прокладок и стяжек. Патрубки, по которым теплоноситель и теплоприемник поступают в устройство и выходят из него чаще всего располагаются на передней и задней поверхностях плит, что обеспечивает легкость эксплуатации.

Согласно методу соединения виды теплообменников пластинчатого типа разделяются на группы:

  • Разборные – герметизацию которых обеспечивают резиновые уплотнители. Их главными преимуществами являются легкость установки и эксплуатационного обслуживания, благодаря чему их активно используют на заводах и в домах. Недостатком же следует считать необходимость регулярной замены прокладок, а также отсутствие возможности работы с агрессивными средами.
  • Паянные теплообменники имеют более прочную конструкцию. Их изготавливают сугубо из высококачественной нержавеющей стали, а процесс пайки производится при создании условий вакуума. Они редко требуют эксплуатационного ремонта и способны эффективно работать с кислотами и щелочами, что сделало их неотъемлемой частью химической промышленности.
  • Сварные теплообменники, изготовленные из стали, титана или никелевых сплавов, используются в самых экстремальных условиях высокого давления и температур.

паянный теплообменник

 

 

 

 

 

 

 

 

Трубчатые теплообменники применяются преимущественно в производстве, а также в качестве конструктивного элемента бытовой техники – холодильников и кондиционеров. Их общим преимуществом является устойчивость к суровым условиям работы: высоким и низким температурам, агрессивным средам и создающемуся внутри давлению.

Наиболее простой моделью трубчатого теплообменника является конструкция «труба в трубе», при которой по внутреннему контуру проходит теплоноситель, а по внешнему – теплоприемник. Возможность вариации диаметра труб с целью обеспечения оптимальной скорости движения сред и легкость обслуживания послужили главным фактором применения этой модели. Но ее внушительные габариты при малой эффективности нагрева заставили конструкторов искать иные варианты конструкций.

Ныне виды теплообменных аппаратов трубчатого типа включают достаточно большой ассортимент конструкций, используемых во всех отраслях промышленности:

  • Кожухотрубные теплообменники представляют собой множество труб малого сечения, объединенных одним кожухом. Соединенные в решетку, они представляют собой компактное устройство с высокой эффективностью работы. При необходимости увеличения объема жидкостей и скорости кожухотрубные теплообменники объединяют между собой в секционные конструкции.
  • Витые устройства – система труб, предназначенных для теплоносителя и теплоприемника, плотно закрученные вокруг сердечника. Компактные и высокопродуктивные аппараты.
  • Спиральные теплообменники имеют аналогичную конструкцию, с той лишь разницей, что оба смежных канала обвивают центральную перегородку устройства. Их главная функция – нагрев и охлаждение вязких, тягучих жидкостей.
  • Оросительные устройства представляют собой спираль с желобом, на который стекает жидкость. Такая конструкция теплообменника актуальна для создания систем вентиляции и кондиционирования, обеспечения работы морозильных и охладительных камер.

спиральный теплообменник

 

 

 

 

 

 

 

 

Наибольшую распространенность во всех сферах промышленности и жизни людей ныне занимают пластинчатые теплообменники, которые за счет рифленой поверхности контуров обеспечивают максимальное прилегание и циркуляцию сред. Такая конструкция обеспечивает наивысшую эффективность при компактных размерах и простоту технического обслуживания.

Способы теплообмена и типы устройств

Теплообменное оборудование, виды которого рассмотрены выше, важно классифицировать и еще одному ключевому фактору – способу взаимодействия сред в нем. Одни устройства обеспечивают передачу тепла путем непосредственного контакта теплоносителя с теплоприемником и называются смесительными, другие имеют раздельные контуры для течения двух сред и называются поверхностными.

Второй тип устройств получил более широкое распространение и нагрев жидкостей в нем происходит путем контакта носителей через металлическую стенку контура. Поверхностные теплообменники принято также разделять на две группы:

  • Рекуперативные, в которых течение жидкостей всегда происходит в одном направлении и характеризуется стабильной константой.
  • Регенеративные теплообменные устройства характеризуются поочередностью и нестабильностью контактов двух сред.

Наиболее эффективное взаимодействие происходит в рекуперативных устройствах, которые широко применяются в быту. Это все виды пластинчатых теплообменников, кожухотрубчатые и оросительные аппараты.

кожухотрубный теплообменник

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Среды теплового обмена

Самая простая классификация теплообменников основана на средах, которые они способны использовать в работе. Если рассматривать системы коммунальных услуг и повышения комфортабельности частного дома, то наиболее актуальными устройствами можно смело назвать парожидкостные системы, в которых роль носителя выполняет вода, которая, закипая, передает свою энергию в пар. На этом принципе работают системы парового отопления, горячего водоснабжения, водяных «теплых полов» и парогенераторов для бань.

Но, пароводяная система генерирует внутри себя повышение давления, ввиду чего не может быть использована в жестких условиях работы, требующих разогрева свыше 150-160 градусов по Цельсию.

Наиболее актуальными системами в производстве являются теплообменники, способные выдерживать высокие нагрузки и взаимодействие с агрессивными средами. Используются все три возможных типа:

  • Газожидкостные – в холодильниках и камерах, системах кондиционирования, где роль газа чаще всего выполняет фреон.
  • Парожидкостные теплообменники нашли широкое применение в пищевом производстве. На этом принципе работают пастеризаторы и консерваторы, где роль жидкости нередко выполняет растительное масло.
  • Жидкостно-жидкостные аппараты теплообмена используются преимущественно в химической промышленности при использовании кислот и прочих агрессивных компонентов.

витой теплообменник

 

 

 

 

 

 

Большое значение в конструкции теплообменника имеет и материал, из которого он изготовлен. В условиях жесткой эксплуатации, критических температур и высокого давления наиболее целесообразно использование конструкций из латуни и титана. В пищевом производстве актуальной окажется нержавеющая сталь, которая легко подвергается промыванию дезинфицирующими средствами. Критически важным требованием СанПина является и возможность разбора конструкции для тщательной ее промывки и получения смывов для последующего лабораторного анализа.

Вид и конструкцию теплообменника следует выбирать, исходя из нагрузки, которую вы намерены на него возложить, условий эксплуатации и технических требований. Не стоит забывать и о таком важном параметре, как возможность ремонта и эксплуатационного обслуживания. В обустройства частного дома самыми востребованными являются разборные пластинчатые конструкции из нержавейки, обеспечивающие надежную работу при относительно малых затратах на покупку и ремонт.

Вас может заинтересовать:

Теплообменное оборудование
Горизонтальные теплообменники с U-образным трубным пучком

Рекомендуемые статьи

  • Виды сепараторов нефти

    Нефтегазовый сепаратор – это устройство, в котором нефть отделяется от попутного газа (или вода отделяется от нефти) за счет различной плотности жидкостей. Бывают горизонтальные, вертикальные и гидроциклонные сепараторы. Основные области применения сепараторов нефти: нефтехимическая, нефтеперерабатывающая и прочие сферы, где требуется разделение нефтяных эмульсий. Принцип работы сепаратора нефти Процесс отделения нефти…

  • Эксплуатация воздухосборников

    Воздухосборник (ресивер) представляет собой сосуд со сжатым газом, предназначенный для нормализации давления в трубопроводах, гашения пневматических ударов, создаваемых компрессорным оборудованием, обеспечения требуемого режима работы, сбора и удаления конденсата. Эксплуатация и обслуживание воздухосборников выполняются в соответствии с нормативами, предусмотренными для аппаратов, работающих под давлением. Общие…

  • Что такое теплообменник, зачем он нужен

    Процесс передачи тепла называют теплообменом. Аппараты, в которых происходит процесс – теплообменники. Если в процессе участвуют два агента, разделенные перегородкой – это поверхностные рекуперационные аппараты. Происходит процесс смешения теплого и холодного потока контактом – теплообменник смесительный. Системы теплообмена, зачем нужен теплообменник Пример смесительного устройства – градирни. Отходящие газы отдают…

  • Антикоррозийная защита резервуаров — основные способы защиты

    Проверки резервуаров, которые продолжительное время находились в эксплуатации, показывают, что их внутренняя и внешняя поверхность повреждена в результате воздействия коррозии. После проведения тщательного анализа следов коррозийных процессов было выявлено, что разрушение металла происходит неравномерно. В зависимости от вида коррозии, которая воздействует на определенный участок, повреждения могут иметь характерный вид и…

www.npommz.ru

Теплообменник — это… Что такое Теплообменник?

        теплообменный аппарат, устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя или несколькими теплоносителями либо между теплоносителем и поверхностью твёрдого тела. Процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому — один из наиболее важных и часто используемых в технике процессов, например получение пара в Т.-Котлоагрегатах основано на теплообмене между продуктами сгорания органического топлива и водой. По принципу действия Т. подразделяют на Рекуператоры, Регенераторы и смесительные Т.; существуют также Т., в которых нагрев (охлаждение) теплоносителя осуществляется за счёт «внутреннего» источника теплоты (холода). Рекуперативные Т. — аппараты, в которых 2 движущихся теплоносителя с различной температурой разделены твёрдой стенкой. Теплообмен происходит путём конвекции (См. Конвекция) в теплоносителях и теплопроводности (См. Теплопроводность) стенки (см. Конвективный теплообмен), а также лучистого теплообмена (См. Лучистый теплообмен), если хотя бы одним из теплоносителей является излучающий газ. К рекуператорам относятся парогенераторы, подогреватели, выпарные аппараты и т. д. На рис. даны некоторые конструкции рекуперативных Т. В регенеративных Т. одна и та же поверхность нагрева периодически омывается то горячим, то холодным теплоносителем, то есть сперва поверхность отбирает теплоту и нагревается, а затем отдаёт теплоту и охлаждается. Типичный пример регенераторов — воздухонагреватели доменных печей (см. Каупер). Так как в рекуперативных и регенеративных Т. теплообмен осуществляется на поверхности твёрдого тела, их называют поверхностными. В смесительных Т. теплообмен идёт при непосредственном соприкосновении теплоносителей. Т. такого типа — градирни (См. Градирня), в которых вода охлаждается атмосферным воздухом. В Т. с внутренним источником теплоты (холода) используется только один теплоноситель. К подобным Т. относятся ядерные реакторы (См. Ядерный реактор), электронагреватели и т. д.          Тепловой расчёт Т. сводится к совместному решению уравнений теплового баланса (См. Тепловой баланс) и теплопередачи (См. Теплопередача). Различают проектные расчёты, необходимые для определения поверхности теплообмена и выполняемые при конструировании новых Т., и поверочные расчёты Т., цель которых определить количество переданной теплоты и конечные температуры теплоносителей при известной поверхности теплообменника. Т. широко применяются в теплоэнергетике (воздухоподогреватели (См. Воздухоподогреватель), пароперегреватели (См. Пароперегреватель), Экономайзеры, Конденсаторы), в химической и пищевой промышленности и т. д.

         Лит.: Кичигин М. А., Костенко Г. Н., Теплообменные аппараты и выпарные установки, М.— Л., 1955; Кэйс В. М., Лондон А. Л., Компактные теплообменники, пер. с англ., 2 изд., М., 1967; Касаткин А. Г., Основные процессы и аппараты химической технологии, 9 изд., М., 1973.

         И. Н. Розетауз.

        Конструкции рекуперативных теплообменников: а — змеевиковый; б — типа «труба в трубе»; в — кожухотрубный; г — трубчатый воздухонагреватель; д — пластинчатый.

        Конструкции рекуперативных теплообменников: а — змеевиковый; б — типа «труба в трубе»; в — кожухотрубный; г — трубчатый воздухонагреватель; д — пластинчатый.

dic.academic.ru

Пластинчатые теплообменники — принцип работы, конструкция, виды

Принцип работы теплообменников

1 – передняя неподвижная плита, 2 – верхняя направляющая, 3 – задняя подвижная плита, 4 – задняя стойка (штатив) , 5 – рабочая пластина с уплотнением, 6 – нижняя направляющая, 7 – патрубки, 8 – ролики для перемещения пластин вдоль направляющих, 9 — шильд с названием и техническими данными, 10 — шпильки

Пластинчатый теплообменник состоит из следующих элементов: двух плит ( одной неподвижной, а другой прижимной), входных и выходных патрубков с различными видами соединений, комплекта жестко и герметично соединенных рабочих пластин, специальных направляющих, резьбовых метизов и подставки для монтажа в системе теплоснабжения.

Главным элементом теплообменника являются пластины, которые предназначены для передачи тепловой энергии одного теплоносителя другому. Они изготавливаются из инертных материалов, стойких к коррозии. В производстве пластин используется операция штамповки. В зависимости от мощности они имеют толщину от 0,4 до 1 миллиметра.

Собранный теплообменный аппарат состоит из плотно прилегающих друг к другу пластин, образующих каналы в виде щелей. Их лицевые стороны имеют углубление по контуру под резиновую прокладку. Благодаря им пластины герметично прилегают друг к другу.

Пластины имеют одинаковую форму и изготавливаются из одного материала, в качестве которого может выступать недорогая нержавеющая сталь (например, марки AISI316), а также дорогостоящие сплавы тугоплавких металлов и титан. Выбор материала для производства пластинчатых теплообменников зависит от характеристик, которыми они должны обладать.

Для изготовления уплотнителей также используются различные материалы. Этот выбор зависит от условий эксплуатации, температуры среды, вида теплоносителя и т. д. В основном прокладки изготавливают из сложных полимеров на основе синтетического каучука. В производстве используются следующие полимерные вещества:

  • EPDM — для неагрессивных сред воды и гликоля
  • Nitril – для масляных и нефтесодержащих теплоносителей
  • Viton – для высокотемпературных сред и пара

www.teploprofi.com

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о