Теплообменники какие бывают – Теплообменные аппараты (паровые котлы) — что это, виды и типы теплообменников, какие бывают, характеристики парогенераторов и проблемы — termopaneli59.ru

Содержание

Какие бывают разновидности теплообменников

Теплообменники подразделяются на рекуператоры и регенераторы. В первых теплоносители разделены стенкой. Во вторых, регенерирующих устройствах, горячий и холодный теплоносители вступают в контакт с одной поверхностью, чередуясь. Стенка нагревается от горячего теплоносителя и отдает тепло при контакте с холодным.

Теплообменники рекуперативного типа используются в производстве чаще. Их применяют в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, атомной, газовой и прочих промышленных отраслях. Находят им место в технологических процессах энергетического направления и коммунальном хозяйстве.

В зависимости от направления движения теплоносителей теплообменники-рекуператоры бывают:

прямоточными;
противоточными;
взаимодействующими при поперечном движении двух сред.

Разновидности теплообменников

Кожухотрубные

С торца корпуса к теплообменнику привариваются трубные решетки с пучками труб, закрываемых крышками. На корпусе через патрубки один теплоноситель проходит через межтрубную зону. Второй движется по трубам. Для повышения скорости движения теплоносителей в корпусе и крышках предусмотрены перегородки.

Элементные

Каждый элемент аппарата — это простой кожухотрубный теплообменник без перегородок. Допускается использование с более высоким давлением.

Погружные

В погружном теплообменнике теплоноситель движется по змеевику, помещенному в бак с другим жидким теплоносителем. Скорость движения жидкости в межтрубной зоне невелика, как и ее теплоотдача.

«Труба в трубе»

Элементы устройства соединяются друг с другом патрубками и калачами, образуя устройство нужных габаритов. Незаменимы при небольших расходах теплоносителя и при высоком давлении.

Оросительные

Составляют змеевик из горизонтальных труб, которые размещаются в вертикальной плоскости параллельными секциями. Над каждым рядом размещается желобок для стока охлаждающей жидкости на теплообменные трубы. Часть жидкости испаряется, а остатки возвращаются назад насосом, потери восполняются водой из водопровода.

Графитовые

Теплообменники для работы в химически агрессивных средах производят из графитовых блоков, пропитанных специальными смолами для устранения пор. Графит — хороший теплопроводник. В блоках проделывают каналы для движения теплоносителей, а сами блоки уплотняют резиновыми прокладками и затягивают крышками со стяжками.

Пластинчатые

Представляют собой набор пластин с отштампованными волнистыми поверхностями и каналами для протока жидкой субстанции. Пластины уплотняют резиновыми прокладками и стягивают стяжками. Такие теплообменники легко изготавливаются, модифицируется, чистятся, имеют высокий коэффициент теплопередачи, но не допускаются к применению при высоких давлениях.

Пластинчато-ребристые

По сравнению с просто пластинчатыми составлены из разделительных пластин, между которыми смонтированы ребра как насадки, присоединенные к пластинам пайкой в вакууме. Жесткая прочная матрица построена по сотовому принципу. Плюс в компактности и легкости.

Ребристо-пластинчатые

Состоят из тонкостенных ребристых панелей, изготовленных высокочастотной сваркой. За счет своеобразной конструкции и использования различных материалов достигаются высокие показатели соотношения площади передающей тепловую энергию к массе теплообменника. Отличаются продолжительным сроком службы.

Спиральные

Представляет собой пару спиральных каналов, навитых вокруг центральной разделительной перегородки, среды движутся по каналам. Предназначены для нагревания и охлаждения сильновязких жидкостей.

www.pto-service.com

4.2. Виды и классификация теплообменных аппаратов

Классификация.

Теплообменными аппаратами(теплообменниками) называются устройства, предназначенные для обмена теплотой между греющей и обогреваемой рабочими средами. Последние принято называть теплоносителями.

Необходимость передачи теплоты от одного теплоносителя к другому возникает во многих отраслях техники: энергетике, химической, металлургической, нефтяной, пищевой и других отраслях промышленности.

В котельном агрегате теплота, выделяющаяся при горении топлива, передается воде и пару, т. е. котельный агрегат представляет собой совокупность теплообменных аппаратов. В атомной силовой установке выделяемая ядерным реактором теплота воспринимается первичным теплоносителем, который сам становится радиоактивным. В двигателе используется вторичный теплоноситель, который получает тепло от первичного в теплообменном аппарате. Процесс регенерации в газотурбинной установке осуществляется путем передачи теплоты в теплообменнике от отработанных продуктов сгорания сжатому воздуху.

Широкое распространение теплообменных аппаратов обусловило многообразие их конструктивного оформления.

Тепловые процессы, происходящие в теплообменных аппаратах, могут быть самыми разнообразными: нагрев, охлаждение, испарение, кипение, конденсация, плавление, затвердевание и более сложные процессы, являющиеся комбинацией перечисленных. В процессе теплообмена может участвовать несколько теплоносителей: теплота от одного из них может передаваться нескольким и от нескольких — одному.

Теплообменные аппараты классифицируются следующим образом:

по назначению — подогреватели, конденсаторы, охладители, испарители, паропреобразователи и т.п.;

принципу действия — рекуперативные, регенеративные и смешивающие.

Рекуперативными называются такие теплообменные аппараты, в которых теплообмен между теплоносителями происходит через разделительную стенку. При теплообмене в аппаратах такого типа тепловой поток в каждой точке поверхности разделительной стенки сохраняет постоянное направление.

Температура нагрева теплоносителя составляет 400… 500°С для конструкций из углеродистой стали и 700…800°С для конструкций из легированных сталей.

В рекуперативных теплообменниках теплоносители омывают стенку с двух сторон и обмениваются при этом теплотой. Процесс теплообмена протекает непрерывно и имеет обычно стационарный характер. На рис. 4.1 показан пример рекуперативного теплообменника, в котором один из теплоносителей протекает внутри труб, а второй омывает их наружные поверхности.

Стенка, которая омывается с обеих сторон теплоносителям, называется рабочей поверхностью теплообменника.

Регенеративными называются такие теплообменные, аппараты, в которых два или большее число теплоносителей попеременно соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева.

Во время соприкосновения с разными теплоносителями поверхность нагрева или получает теплоту и аккумулирует ее, а затем отдает, или, наоборот, сначала отдает аккумулированную теплоту и охлаждается, а затем нагревается. В разные периоды времени теплообмена (нагрев или охлаждение поверхности нагрева) направление теплового потока в каждой точке поверхности нагрева изменяется на противоположное.

В качестве примера на рис. 4.2 представлена схема регенеративного воздухоподогревателя котельного агрегата с медленно вращающимся (2…5 об/мин) ротором — аккумулятором теплоты. Ротор имеет набивку из тонких гофрированных стальных листов (см. рис. 4.2,

б), заключенных в закрытый кожух 3. К кожуху присоединяются воздушный и газовый короба. Во время работы теплообмен-

ника ротор его вращается, поэтому нагретые элементы набивки непрерывно переходят из полости горячего газа в полость холодного воздуха, а охладившиеся элементы — наоборот.

Одним из оригинальных устройств, использующих в качестве промежуточного теплоносителя пар и его конденсат, является герметичная труба, заполненная частично жидкостью, а частично паром (рис. 4.3). Такое устройство, называемое тепловой трубой, способно передавать большие тепловые мощности. На горячем конце тепловой трубы за счет подвода теплоты испаряется жидкость, а на холодном — конденсируется пар, отдавая выделившуюся теплоту. Конденсат возвращается в зону испарения либо самотеком, если холодный конец можно разместить выше горячего, либо за счет использования специальных фитилей, по которым жидкость движется под действием капиллярных сил в любом направлении, даже против сил тяжести (как спирт в спиртовке).

Тепловые трубы с самотечным возвратом конденсата известны давно. Широкое распространение тепловых труб с фитилями началось недавно в связи с необходимостью отвода больших тепловых потоков от мощных, но малогабаритных полупроводниковых устройств. Практически незаменимы тепловые трубы с фитилями в космосе. Для охлаждения механических, электрических или радиотехнических устройств в земных условиях широко используется естественная конвекция. В космосе естественной конвекции не может быть, поскольку отсутствует сила тяжести и нужны иные способы отвода теплоты. Тепловые трубы с фитилями могут работать и в невесомости. Они малогабаритны, не требуют затрат энергии на перекачку теплоносителей и при соответствующем подборе рабочего агента работают в широкой интервале температур.

Смешивающими называются такие теплообменные аппараты, в которых тепло- и массообмен происходят при непосредственном контакте и смешивании теплоносителей. Поэтому смешивающие теплообменники иногда называют контактными. Наиболее важным фактором в рабочем процессе смешивающего теплообменного аппарата является поверхность соприкосновения теплоносителей. В качестве примера на рис. 4.4 показана схема смешивающего теплообменника (деаэратора) для подогрева воды паром при термическом удалении растворенных газов (воздуха).

Основные теплоносители. В качестве теплоносителей в зависимости от назначения производственных процессов могут применяться самые разнообразные газообразные, жидкие и твердые вещества.

С точки зрения технической и экономической целесообразности их применения теплоносители должны обладать следующими качествами.

Иметь достаточно большую теплоту парообразования, плотность и теплоемкость, малую вязкость. При таких характеристиках теплоносителей обеспечивается достаточная интенсивность теплообмена и уменьшаются их массовые и объемные количества, необходимые для заданной тепловой нагрузки теплообменного аппарата.
Иметь необходимую термостойкость и не оказывать неблагоприятное воздействие на материалы аппаратуры. Теплоносители должны быть химически стойкими и неагрессивными даже при достаточно длительном воздействии высоких температур. Желательно, чтобы теплоносители не давали в процессе работы отложений на поверхность теплообмена, так как отложения понижают коэффициент теплопередачи и теплопроизводительность оборудования.
Быть недорогими и достаточно доступными в отечественных ресурсах.

При выборе теплоносителей необходимо в каждом отдельном случае детально учитывать их термодинамические и физико-химические свойства, а также технико-экономические показатели.

В производственных аппаратах и системах отопления и горячего водоснабжения наиболее широкое распространение получили следующие теплоносители.

Водяной пар как греющий теплоноситель получил большое распространение благодаря следующим своим достоинствам.

1- Высокие коэффициенты теплоотдачи при конденсации водяного пара позволяют получать относительно небольшие поверхности теплообмена.

2. Большое изменение энтальпии при конденсации водяного пара позволяет расходовать малое массовое количество его для передачи сравнительно больших количеств теплоты.

3. Постоянная температура конденсации при заданном давлении дает возможность наиболее просто поддерживать постоянные режим и регулировать процесс в аппаратах.

Наиболее часто употребляемое давление греющего пара в теплообменниках составляет от 0,2 до 1,2 МПа.

Горячая вода получила большое распространение в качестве греющего теплоносителя, особенно в отопительных и вентиляционных установках. Подогрев воды осуществляется в специальных водогрейных котлах, производственных технологических агрегатах (например в печах) или водонагревательных установках ТЭЦ и котельных. Горячую воду как теплоноситель можно транспортировать по трубопроводам на значительные расстояния (нанесколько километров). При этом понижение температуры воды в хорошо изолированных трубопроводах составляет не более 1°С на 1 км. Достоинством воды как теплоносителя является сравнительно высокий коэффициент теплоотдачи. Как правило, в системах производственного и коммунального отопления используется горячая вода с температурой 70… 150 (200) «С.

Дымовые и топочные газы как греющая среда применяются обычно на месте их получения для непосредственного обогрева промышленных изделий и материалов, если физико-химические характеристики последних не изменяются при загрязнении сажей и золой. Если по условиям эксплуатации загрязнение обрабатываемого материала недопустимо, дымовые газы направляются в рекуперативный теплообменник, где отдают свою теплоту воздуху, а последний нагревает обрабатываемый материал.

Достоинством топочных газов является возможность нагрева ими материала до весьма высоких температур, которые требуются иногда по технологическим условиям производства.

Однако дымовые и топочные газы как греющая среда имеют ряд недостатков.

Малая плотность газов влечет за собой необходимость получения больших объемов для обеспечения достаточной теплопроизводительности, а последнее приводит к созданию громоздких трубопроводов.
Вследствие малой удельной теплоемкости газов их необходимо подавать в аппараты в большом количестве с высокой температурой. Последнее обстоятельство вынуждает применять огнеупорные материалы для трубопроводов.
Из-за низкого коэффициента теплоотдачи со стороны газов теплоиспользующая аппаратура должна иметь большие поверхности нагрева и поэтому получается весьма громоздкой.

Высокотемпературные теплоносители. В настоящее время в промышленности для высокотемпературного обогрева, кроме дымовых газов, применяют минеральные масла, органичческие соединения, расплавленные металлы и соли. Характеристика некоторых высокотемпературных теплоносителей приведена втабл. 4.1.

Низкотемпературные теплоносители представляют собой вещества, кипящие при температурах ниже 0 «С. Типичными представителями их являются: аммиак NH₃, диоксид углерода СО₂, сернистый ангидрид SО₂ и большой ряд галоидных производных насыщенных углеводородов, применяющихся в качестве хладоагентов в холодильной технике.

studfile.net

Какие бывают теплообменники? Пластинчатые, трубчатые и др.KP-Tex

Какие бывают теплообменники? Прежде чем купить теплообменник, нужно точно знать, для чего вы его будете использовать, и в зависимости от этого вы сможете сделать правильный выбор.

В настоящее время применяются в основном три вида теплообменников:

пластинчатые;
трубчатые;
шнековые.

Какие бывают теплообменники? 1. Пластинчатые.

Пластинчатые теплообменники — это такой набор пластин, собранный в установку. Установка эта состоит из нескольких секций, которые выполняют свою функцию (например, секция регенерации, секция пастеризации, секция охлаждения). Тепло передается от горячей воды или от пастеризованного молока, а холод — от ледяной воды и рассола. Стоп…какого рассола? Огуречного?

Рассол используют с целью понизить температуру охлаждающей воды до -5°С (ведь при 0ºС обычная вода уже превратится в лед).

Ну это всё понятно! А вообще пластина выглядит вот так:

Можно представить, как с одной стороны пластины разливается наше молочко, а с другой стороны — холодная вода. Они, конечно, не соприкасаются (это обеспечивают специальные уплотнения). Т.е. потоки в аппарате чередуются.

Аппараты должны разбираться и собираться, как конструкторы — легко. Дабы их можно было легко чистить.

Зазоры между пластинами обеспечиваются толщиной резиновых прокладок и могут быть от 2,3 до 6 мм. Величину зазора настраивают в зависимости от обрабатываемого продукта.

Наша компания тоже производит пластинчатые теплообменники. Заходим, не стесняемся!

Какие бывают теплообменники? 2. Трубчатые.
Такие используют только тогда, когда нужны высокие температуры (более 100ºС). Они занимают больше места по сравнению с пластинчатыми установками и не так эффективны, как пластинчатые установки.
Иногда компании предъявляют особые требования к изготовлению трубчатых теплообменников и мы с ними успешно справляемся! По ссылке вы можете сами это оценить.
Трубчатый теплообменник представляет собой трубки, расположенные в трубных решетках под металлическим цилиндром (кожухом). Продукт у нас оказывается в самих трубках, а холодная и горячая вода — между трубками.

Виды трубчатых теплообменников:
«труба в трубе» или кожухотрубные;
трубчатые вертикальные;
трубчатые горизонтальные;
трубчато-змеевиковые;
секционные (элементные теплообменники).

Так вот, самые простые в изготовлении и надежные в работе — это именно кожухотрубные теплообменники («труба в трубе»).
3. Шнековые теплообменники.
А вот эти теплообменники используются для творога и творожных изделий. Продукт поступает в корпус аппарата и продвигается вверх при помощи лопастей.
4. Скребковые теплообменники.
Используются для охлаждения ВЖС (высокожирных сливок) в производстве масла. Имеют высокую производительность и эффективность.
В скребковых теплообменниках теплоноситель находится в теплообменной рубашке аппарата. А скребковыми теплообменники называются потому, что лопасти соскребают слои продукта в местах, которые соприкасаются с теплообменной рубашкой (т.е. которые нагреваются и охлаждаются быстрее остальных) и перемешивают продукт.
Если требуется, можно подключить два скребковых теплообменника параллельно в блоке.
Наша компания тоже выпускает вертикальные и горизонтальные скребковые барабанные теплообменники. Предлагаем ознакомиться!

Вам может быть интересно
kr-tec.ru
Пластинчатые теплообменники в Томске — принцип работы, конструкция, виды
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
tomsk.teploprofi.com
Пластинчатые теплообменники во Владимире — принцип работы, конструкция, виды
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
vladimir.teploprofi.com