В основу действия охладителей, испарителей, конденсаторов, рекуператоров, нагревателей положен принцип теплообмена — передачи тепла от теплоносителя с более высокой температурой к более холодному. От конструкции теплообменных аппаратов зависит работоспособность различной техники в нефтяной, пищевой, химической промышленности, в энергетике, металлургии, коммунальном хозяйстве.
Конструктивные принципы изготовления теплообменного оборудования
Устройство аппарата зависит от принадлежности его к следующим типам:
- поверхностные аппараты;
- регенеративные теплообменники;
- устройства смесительного типа.
Для первых — характерно наличие контакта теплоносителей через разделяющую их стенку. Эта большая группа теплообменников включает аппараты «труба в трубе», пластинчатые, кожухотрубные, спиральные, кожухопластинчатые.
Контактный (смесительный) теплообменный аппарат осуществляет тепло или массообмен путем прямого контакта. Наиболее распространенная конструкция оборудования — струйного типа — используется в системах утилизации тепла.
Устройствам поверхностного типа присуще наличие развитой поверхности из меди или латуни, которые обладают большой теплопередающей способностью. Увеличение площади теплообмена достигается за счет применения гофрированных пластин, поперечных оребренных труб.
Регенеративный тип теплообменника характеризуется попеременной подачей разных по температуре сред в насадку, являющуюся поверхностью теплообмена. Чаще всего применяются в системах приточно-вытяжной вентиляции.
Разновидности теплообменных устройств
Кожухотрубные теплообменники
Основными элементами их являются кожух с приваренными в его торцах трубными решетками и пучки труб, закрепленные развальцовкой в решетках. Корпус имеет штуцера для ввода теплоносителя. Один из них проходит по трубам, второй — по межтрубному пространству.
Устройства «труба в трубе»
Их отличие от других — непрерывность конструкции. Используется в качестве и охладителя, и нагревателя (пастеризатора). В первом случае в межтрубное пространство подается хладоагент, во втором — теплоноситель. Секции-элементы соединяются коллекторами (коленами).
Пластинчатые теплообменники
Аппараты представляют собой наборы пластин с волнообразной поверхностью, между которыми образованы два канала для протока холодной и теплой среды. Волнистые пластины между собой соединяются стяжками с уплотнением.
Отличается высоким коэффициентом теплопередачи (втрое превышающим показатель кожухотрубной конструкции), но непригоден для рабочих сред, имеющих высокое давление.
Оросительные теплообменники
Данный тип аппаратов представляет собой ряд труб, располагающихся горизонтально и орошаемых водой. Желоб с охлаждающей водой располагается сверху. Равномерно стекающая на трубу вода повышает теплопередачу за счет испарения, испаренная влага компенсируется из водопровода.
Эффективность охлаждения увеличивается при использовании распылителей. Такие теплообменники используются в холодильных установках в качестве конденсаторов.
Струйные теплообменники
Устройство относится к аппаратам контактного (смесительного) типа и обеспечивают нагревание жидкости путем использования энергии перегретого или насыщенного пара. Благодаря отсутствию поверхности теплопередачи реальный термический коэффициент полезного действия не изменяется в течение всего периода эксплуатации и приравнивается к 98 — 99%.
Выбор оптимального варианта оборудования определяется конкретными условиями теплообменного процесса и зависит от давления и температуры теплоносителей, степени их агрессивности и агрегатного состояния.
Источник: tmmash.ru