Назначение теплообменника – Теплообменники. Теплообменные аппараты. Типы, виды, устройство, расчет теплообменников.

назначение, классификация и принцип работы.

Устройство, в котором происходит процесс нагревания или охлаждения, т. е. осуществляется переход теплоты от одного теплоносителя к другому, называют теплообменным аппаратом.

По принципу действия теплообменные аппараты разделяют на рекуперативные, регенеративные, смешивающего типа и с внутренним тепловыделением.

В рекуперативных аппаратах (подогревателях) передача теплоты от греющего (горячего) к нагреваемому (холодному) теплоносителю происходит непрерывно через разделяющую их стенку. Примером такого аппарата может служить водоводяной подогреватель (рис. 1), в котором нагреваемая вода движется внутри трубок 6, закрепленных в трубных досках 3, а в пространство между трубками, ограниченное кожухом 4, поступает горячая вода. Она передает через стенки труб теплоту холодной воде.

Рисунок 1. Водоводяной подогреватель: 1 — патрубок входа нагреваемой воды; 2 — крышка; 3 — трубная доска; 4 — кожух; 5 — перегородки; 6 — трубки; 7 — патрубок входа греющей воды

В регенеративных аппаратах одна и та же поверхность омывается попеременно, то греющим, то нагреваемым теплоносителем (например, в насадках доменной печи). Так как в рекуперативных и регенеративных подогревателях процесс передачи теплоты всегда связан с поверхностью нагрева, то эти аппараты называют также поверхностными.

Процесс теплоотдачи в аппаратах смешивающего типа происходит путем непосредственного соприкосновения и смешения горячего и холодного теплоносителей. Эти аппараты применяют, например, для охлаждения или нагревания воды в потоке воздуха или газа. К ним относятся башенные охладители (градирни), деаэраторы, скрубберы и др.

В теплообменных аппаратах с внутренним тепловыделением не два, как обычно, а один теплоноситель, при этом теплота выделяется в самом аппарате. По этому принципу работают электронагреватели, ядерные реакторы и другие установки, действие которых связано с выделением теплоты.

В настоящее время наибольшее распространение получили рекуперативные аппараты. При их разработке применяют два вида расчетов: конструктивный, имеющий целью определение поверхности нагрева F проектируемого аппарата, и поверочный — для определения возможностей уже спроектированного аппарата. При расчетах в обоих случаях используют уравнения теплового баланса и теплопередачи.

БИЛЕТ

1. Классификация, свойства и характеристики теплоносителей.

2. Классификация и параметры паровых и водогрейных котельных. Принцип выбора основного и вспомогательного оборудования.

Классификация котельных

— мощности;

— виду источника теплоты;

Местные или централизованные и т.д

Общая характеристика тепловых схем паровых котельных

Паровыми котлами ПК комплектуются два типа котельных:

— производственные котельные для отпуска пара на технологические нужды;

— производственно-отопительные котельные для отпуска пара технологическим потребителям и для отпуска теплоты с сетевой водой на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Тепловая схема паровой котельной состоит из следующих ос­новных элементов:

1. Схема подогрева сырой исходной воды перед химводоочисткой.

Схема может быть:

— I — ступенчатой — подогрев воды ведется в пароводяном теплообменнике;

-II — ступенчатой — первая ступень водоводяной теплообменник (например, охладитель продувки ОП), вторая ступень — пароводяной теплообменник ПСВ.

Подогрев исходной воды перед химводоочисткой рекомендуется до 20 — 30 °С. Вода из водопровода к подогревателям подается насосом сырой воды НСВ.

2. Схема подогрева химочищенной воды перед деаэратором.

Схема предусматривает нагрев воды после химводоочистки перед поступлением в атмосферный деаэратор ДА питательной воды до 60-85 °С. Обязательной ступенью подогрева является пароводяной подогреватель химочищенной воды ПХВ, дополнительно в схему могут быть включены вспомогательные теплообменники — охладители выпара деаэраторов, охладители деаэрированной воды.

3. Схема деаэрации питательной воды паровых котлов.

Схема включает деаэратор атмосферного типа ДА (р_д=0,12 МПа) с температурой деаэрированной воды 104 °С.

Деаэрированная вода, поступающая в паровой котел, является питательной водой. Температура питательной воды t

ПВ зависит от давления пара (р₀) в ПК:

— р₀=1,4 и 2,4 МПа — t_ПВ=104 °С;

— р₀⁼4,0 МПа — t_ПВ=40 — 145 °С, для повышения температуры пи­тательной воды после ДА дополнительно устанавливается по­догреватель (пароводяной).

Для подачи питательной воды в котел в схеме устанавливается питательный насос ПН.

4. Схема отпуска технологического пара.

Схема состоит из:

— редукционно-охладительной установки РОУ, для понижения давления и температуры пара, если котлы вырабатывают пере­гретый пар;

— редукционной установки РУ или редукционного клапана РК, для понижения давления пара, если котлы вырабатывают насыщен­ный пар.

5. Схема отпуска теплоты с сетевой водой в тепловые сети.

Схема состоит из блоков сетевых подогревателей: сетевые подогреватели СП для подогрева сетевой воды и охладители конденсатагреющего пара ОК из сетевых подогревателей. Через ОК пропускается сетевая вода полностью или частично. Необходимость включения ОК обусловлена требованием снижения температуры конденсатагреющего пара перед атмосферным деаэратором ДА питательной воды котла до 80 — 95 °С. В схеме предусмотрены сетевые насосы для обеспечения циркуляции сетевой воды в системе теплоснабжения. Греющий пар на СП поступает непосредственно из котла через РОУ или РУ.

6. Схема деаэрации подпиточной воды теплосети.

Схема включает в себя деаэратор подпиточной воды, который может быть атмосферного типа ДА (р_д = 0,12 МПа) и вакуумного ДВ (р_д=0,02 — 0,03 МПа). От давления в деаэраторе зависит температура подпиточной воды, которая составляет: после ДА – t_подп =104 °С, по­сле ДВ — t_подп≈68 °С.

Подпитка закрытых тепловых сетей допускается деаэрированной водой 104 °С, подпитка открытых тепловых сетей — водой с температурой не выше 70 °С. Следовательно, в случае установки ДА, дополнительно предусматривается охладитель деаэрированний воды ОД. Кроме того, в схему подпитки открытых сетей необходима установка центральных баков — аккумуляторов (ЦБА) для покрытия пиковой на­грузки горячего водоснабжения тепловых сетей и уменьшения рас­четной производительности химводоочистки и расхода подпиточной воды. В закрытых тепловых сетях подпитка может осуществляться из ДА — общего для питательной и подпиточной воды. В схеме предусмотрены подпиточные насосы ППН для подпитки тепловых сетей, обеспечивая восполнение утечек воды, а в открытых системах — и восполнение разбора воды на горячее водоснабжение. Для регулирования подачи воды в схеме предусмотрен регулятор подпитки РП.

7. Схема использования теплоты продувочной воды котлов.

Схема предусматривает использование теплоты непрерывной продувки ПК и может состоять из сепаратора непрерывной продувки С и охладителя продувочной воды ОП. После ОП вода либо сбрасывается в канализацию, либо подается в бак подпиточной воды БПВ. Допускается использовать продувочную воду для подпитки закрытых тепловых сетей, если общая жесткость смеси продувочной воды из деаэратора не превышает 0,05 мг-экв/кг. Температура подпиточной воды деаэратора составляет 104 °С. Включение в схему сепаратора непрерывной продувки целесообразно при величине продувочной воды С_пр>0,5 т/ч, а при G_пр>1,0 т/ч рекомендуется дополнительная установка охладителя продувки.

8. Схема возврата конденсата с производства.

Конденсат с производства поступает в конденсатный бак для сбора конденсата КБ и конденсатного насоса КН предназначенного для подачи конденсата в ДА. Температура конденсата не должна быть выше 80 °С.

Если котельная работает на четырехтрубные тепловые сети, то в схеме предусмотрен деаэратор горячего водоснабжения с циркуляционными насосами и баками воды.

Общая характеристика тепловых схем водогрейных котельных

Тепловая схема водогрейной котельной (по сравнению с паровой) имеет ряд особенностей, обусловленным режимом работы водогрейных котлов.

Одним из условий надежной работы водогрейных котлов является постоянный расход воды через котел независимо от изменения тепловой нагрузки потребителей. Поэтому регулирование отпуска теплоты в тепловые сети ведется изменением температуры воды на выходе из котлов.

Для уменьшения интенсивности наружной коррозии труб поверхностей нагрева стальных водогрейных котлов необходимо поддерживать температуру воды на входе в котел выше температуры точки росы дымовых газов. Минимально допустимая температура воды на входе в котлы зависит от вида сжигаемого топлива: природный газ-  60°С; малосернистый мазут —  70°С;

высокосернистый мазут —  110°С.

При этом следует учитывать, что в водогрейный котел поступает сетевая вода из обратной тепловой сети, температура которой почти всегда ниже 60°С.

Условия надежности водогрейных котлов должны учитываться при составлении тепловой схемы котельной.

Таким образом, тепловая схема водогрейной котельной (рис. 16) имеет сле­дующие особенности:

а) теплоносителем является горячая котловая вода;

б) наличие линии рециркуляции для повышения температуры воды на входе в котел, что осуществляется подмешивание горячей котловой воды к обратной сетевой с помощью рециркуляционных насосов РЦН;

в) наличие линии перепуска между трубопроводами падающей и обратной тепловой сети для регулирования температуры сетевой воды в соответствии с температурным графиком. Это обусловлено тем, что для сокращения расхода воды на рециркуляцию температура ее на выходе из котла поддерживается выше температуры воды в подающей теплосети.

На выбор тепловой схемы водогрейной котельной влияют следующие факторы:

а) система теплоснабжения — открытая или закрытая;

б) вид сжигаемого топлива.

Тепловая схема водогрейной котельной состоит из следующих основ­ных элементов:

— схема подогрева сырой воды перед химводоочисткой;

— схема подогрева химочищенной воды перед деаэратором;

— схема деаэрации подпиточной воды котлов;

— схема линии рециркуляции.

Т.к. в водогрейных котельных подпитка тепловых сетей и водогрейных котлов осуществляется из одного контура, в схемах, как для закрытых, так и открытых тепловых сетей, предусматривается установка общего деаэратора.

Необходимо отметить, что в схемах водогрейных котельных преимущественно применяются вакуумные деаэраторы ДВ. Подогрев сырой и химочищенной воды ведется котловой водой.

studfile.net

Пластинчатый теплообменник — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Концептуальная схема пластинчатого теплообменника Отдельная пластина пластинчатого теплообменника

Пластинчатый теплообменник — устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодной (нагреваемой) среде через стальные, медные, графитовые, титановые гофрированные пластины, которые стянуты в пакет. Горячие и холодные слои перемежаются друг с другом.

Первый агрегат пластинчатого теплообменника в близком к современному виде был изобретён доктором Ричардом Селигманом, основателем компании Aluminium Plant & Vessel Company Limited в 1923 году. Согласно другим источникам, создателем первого современного пластинчатого теплообменника была шведская компания Густава де Лаваля, выпустившая первую модель, предназначавшуюся для пастеризационного оборудования, в 1938 году.^{[источник не указан 1193 дня]}

1. Неподвижная плита с присоединительными патрубками.
2. Задняя прижимная плита.
3. Теплообменные пластины с уплотнительными прокладками.
4. Верхняя направляющая.
5. Нижняя направляющая.
6. Задняя стойка.
7. Комплект резьбовых шпилек.

Такая конструкция теплообменника обеспечивает эффективную компоновку теплообменной поверхности и, соответственно, малые габариты самого аппарата. Все пластины в пакете одинаковы, только развернуты одна за другой на 180°, поэтому при стягивании пакета пластин образуются каналы, по которым и протекают жидкости, участвующие в теплообмене. Такая установка пластин обеспечивает чередование горячих и холодных каналов.

Теплообменные пластины с уплотнительными прокладками[править | править код]

Основным элементом теплообменника являются теплопередающие пластины, изготовленные из коррозионно-стойких сплавов толщиной 0,4-1,0 мм методом холодной штамповки. В рабочем положении пластины плотно прижаты друг к другу и образуют щелевые каналы. На лицевой стороне каждой пластины в специальные канавки установлена резиновая контурная прокладка, обеспечивающая герметичность каналов. Два из четырёх отверстий в пластине обеспечивают подвод и отвод греющей или нагреваемой среды к каналу. Два других отверстия, дополнительно изолированы малыми контурами прокладки предотвращающими смешение (переток) греющей и нагреваемой сред. Для предупреждения смешивания сред в случае прорыва одного из малых контуров прокладки предусмотрены дренажные пазы.

Пространственное извилистое течение жидкости в каналах способствует турбулизации потоков, а противоток между нагреваемой и греющей средой способствует увеличению температурного напора и, как следствие, интенсификации теплообмена при сравнительно малых гидравлических сопротивлениях. При этом резко уменьшается отложение накипи на поверхности пластин.

При большой разнице в расходе сред, а также при малой разнице в конечных температурах сред существует возможность многократного теплообмена сред путём петлеобразного направления их потоков. В таких теплообменниках патрубки для подвода сред расположены не только на неподвижной плите, но и на прижимной, а вдоль пластин-перегородок среды движутся в одном направлении.

Схема теплообмена[править | править код]

В процессе теплообмена жидкости движутся навстречу друг другу (в противотоке). В местах их возможного перетекания находится либо стальная пластина, либо двойное резиновое уплотнение, что практически исключает смешение жидкостей.

Вид гофрирования пластин и их количество, устанавливаемое в раму, зависят от эксплуатационных требований к пластинчатому теплообменнику. Материал, из которого изготавливаются пластины, может быть различным: от недорогой нержавеющей стали до различных экзотических сплавов, способных работать с агрессивными жидкостями.

Материалы для изготовления уплотнительных прокладок также различаются в зависимости от условий применения пластинчатых теплообменников. Обычно используются различные полимеры на основе натуральных или синтетических каучуков.

Виды пластинчатых теплообменников[править | править код]

Пластинчатые теплообменники бывают следующих видов:

• разборные пластинчатые теплообменники;
• паяные пластинчатые теплообменники;
• сварные и полусварные пластинчатые теплообменники.

Основные параметры[править | править код]

Для разборных пластинчатых теплообменников характерны следующие параметры:

• материал пластин: тонколистовые стали (AISI304, AISI316), Титан, Hastelloy, 254SMO и др.;
• температура в пластинах носителя не превышает 200°;
• давление в пластинах носителя не превышает 25кгс/см²;
• поверхность теплообмена одного аппарата может значительно колебаться(0,1 и 2100 м²) в зависимости от назначения;
• число пластин также колеблется от самых малых значений(практикуют от 7-10 пластин) и до самых больших.

• Г. С. Борисов, В. П. Брыков, Ю. И. Дытнерский и др. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Ю. И. Дытнерский. — М.: Химия, 1991. — 496 с. — 24 000 экз. — ISBN 5-7245-0133-3.

ru.wikipedia.org

Теплообменник назначение и устройство — Справочник химика 21

    Теплообменными аппаратами, или теплообменниками, называются устройства для передачи тепла от одних сред (горячих теплоносителей) к другим (холодным теплоносителям). В химической технологии теплообменные аппараты применяются для нагревания и охлаждения веществ в различных агрегатных состояниях, испарения жидкостей и конденсации паров, перегонки и сублимации, абсорбции и адсорбции, расплавления твердых тел и кристаллизации, отвода и подвода тепла при проведении экзо- и эндотермических реакций и т. д. Соответственно своему назначению теплообменные аппараты называют подогревателями, холодильниками, испарителями, конденсаторами, дистилляторами, сублиматорами, плавителями и т. п. [c.323]
    К теплообменным устройствам и аппаратам относят всевозможные генераторы теплоты (котлы), собственно нагреватели одной среды за счет другой (теплообменники), охладители продуктов с применением хладагентов (холодильники), испарители жидкостей из смеси, конденсаторы паров с получением конденсата и некоторые другие теплообменные системы, имеющие специфическое энергетическое назначение (экономайзеры, калориферы, воздухонагреватели и т. д.). [c.148]

    Всякое устройство, предназначенное для передачи тепла от одной, более нагретой, среды к другой, более холодной, называется теплообменным устройством или теплообменным аппаратом. В зависимости от непосредственного назначения эти аппараты имеют специальные названия холодильники, конденсаторы, кипятильники, теплообменники, воздухоподогреватели и т. д. [c.465]

    В настоящее время для проведения ректификационною процесса применяется множество отличающихся один от другого аппаратов. Все эти аппараты состоят из основной части — контактного устройства и вспомогательной части — дефлегматоров, холодильников, теплообменников и др. Контактные устройства, употребляемые в настоящее время, очень разнообразны, однако назначение fix, независимо от типа, остается неизменным — привести в тесный контакт взаимодействующие фазы. Паровая и жидкая фазы, которые должны быть приведены в контакт, движутся при этом противоточно, а в некоторых аппаратах и прямоточно, и содержат компоненты, которыми они обмениваются в процессе ректификации. [c.31]

    Тепловые аппараты могут быть простыми и сложными. В первых получение теплоты и ее использование территориально разобщены, и такие устройства иногда представляют механическое слияние в одном агрегате теплогенератора и теплообменника. Напротив, в сложных тепловых аппаратах процессы получения и использования теплоты нередко тесно переплетаются. Если тепловой аппарат служит для совершения технологического процесса, то по аналогии с предыдущим правильно его называть печь-тепловой аппарат, хотя технологическое назначение является смыслом данного теплового устройства, однако осуществить технологические процессы в указанных устройствах возможно только с помощью теплоты, которая должна быть получена, передана по назначению и использована. Использование переданной теплоты — задача технологическая получение теплоты и передача ее по назначению — задача теплотехническая. [c.12]

    Поэтому в основу систематизации материала настоящей книги положена классификация по признаку теплообменных процессов. Встречаются возражения, что все теплотехнические процессы в печах равноценны, все они влияют на работу печей, а в. некоторых случаях работа конкретной печи определяется не теплообменом, а механикой газов или процессами горения. Такое возражение основано на недоразумении. Надо отличать главный процесс от процесса, лимитирующего в данном конкретном случае. Лимитирующим может быть любой процесс, тогда как главным является всегда один процесс, отражающий теплотехническую сущность работы и назначение данного теплового устройства. В печах-тепловых аппаратах и в печах-теплообменниках таким главным теплотехническим процессом является процесс теплообмена. [c.558]

    В одних случаях эти сети состоят в основном из трубопроводов большой протяженности с незначительным числом запорных и регулировочных устройств (нефте-, газо-, паро-, водопроводы), в других — это сложные гидравлические (газовоздушные) системы с большим числом фасонных узлов различного назначения, в третьих — они представляют единые агрегаты (теплообменники, котлы, двигатели, газо- и воздухоочистные аппараты). [c.3]

    В схеме низкотемпературной сепарации перед сепаратором размещают устройства предварительной конденсации (УПК) — дроссель, теплообменник или турбо детандер, основное назначение которых состоит в снижении температуры смеси. При прохождении газоконденсатной смеси через эти устройства, нарушается фазовое равновесие, которое установилось при движении этой смеси в трубопроводе. В результате возможно образование жидкой фазы за счет процесса нуклеации, а также переход компонентов из одной фазы в другую за счет процессов массообмена — испарения и конденсации. Нарушение термодинамического равновесия фаз вызвано изменением давления р и температуры Т. Основной интерес представляют такие изменения этих параметров, при которых размер капель конденсата увеличивается, поскольку это облегчает отделение их от газа в сепараторе. [c.413]

    Сварная и паяная аппаратура из черных и цветных металлов и сплавов занимает в химическом аппаратостроении ведущее место как по общему объему выпускаемой продукции, так и по номенклатуре изделий. К этой наиболее обширной группе химического оборудования можно отнести аппаратуру емкостного типа с внутренними устройствами и без них самого различного химико-технологического назначения (резервуары, мерники, отстойники, монжусы, автоклавы, реакторы, кристаллизаторы, полимеризаторы и др.), аппаратуру колонного типа (ректификационные и дистилляционные колонны, адсорберы, абсорберы, скрубберы и др.), теплообменную аппаратуру самых различных типов (теплообменники труба в трубе , элементные, змеевиковые, кожухотрубчатые, витые, спиральные, пластинчатые и др.) и прочую аппаратуру химических производств. [c.371]

    Простейший пример трубчатого теплообменника показан на рис. УП-1. Чтобы удлинить путь второго теплоносителя и орг

www.chem21.info

Регенеративный теплообменник — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Регенеративный теплообменник, иногда просто регенератор (н.-лат., от лат. regenerare — давать новую жизнь, возрождать, перерождать^[1][2][3]), — в теплотехнике, теплообменник, в котором передача теплоты осуществляется посредством попеременного соприкосновения теплоносителей разной температуры с одними и теми же поверхностями устройства.^[4][5]

Соприкасаясь с «горячим» теплоносителем стенки регенеративного теплообменника нагреваются, а впоследствии, при контакте с «холодным» теплоносителем — охлаждаются, нагревая его.^[4][5]

Виды регенеративных теплообменников[править | править код]

• Регенеративные теплообменники с периодическим переключением теплоносителей состоят из одной или нескольких камер, в которые поочерёдно поступают «горячий» и «холодный» теплоносители.^[4][5]
• Регенеративные теплообменники с непрерывным переключением теплоносителей, в которых либо теплопередающая поверхность подвижна и поочерёдно входит в зону омывания теплоносителями, либо неподвижна, но при этом непрерывно вращаются специальные роторы с патрубками или иными каналами для «горячих» и «холодных» теплоносителей.^[4][5]

Разновидности регенеративных теплообменников[править | править код]

К регенеративным теплообменникам относятся:

• Доменные воздухонагреватели (кауперы) — классические регенеративные теплообменники с периодическим переключением теплоносителей.
• Роторные рекуператоры (роторные рекуперативные теплообменники) или просто роторные теплообменники — относятся к классу регенеративных теплообменников с непрерывным переключением теплоносителей. Наиболее широкое применение данные устройства получили в системах приточно-вытяжной вентиляции. В роторном теплообменнике передача тепла от горячего газа к холодному осуществляется через вращающийся цилиндрический ротор, состоящий из пакета тонких металлических пластин. Горячий газ нагревает пластины, после чего они перемещаются в поток холодного газа, тем самым передавая ему тепло.^[6] Роторные теплообменники также устанавливают в крупных котельных установках для утилизации тепла уходящих из котла дымовых газов (нагрева воздуха на входе в котёл).

ru.wikipedia.org