Виды теплообменных аппаратов. Основные расчетные уравнения.

Теплообменным аппаратом – называется устройство в котором осуществляется процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому.

По принципу действия теплообменники подразделяются:

- рекуперативные,

- регенеративные,

- смесители.

Рекуперативными – называются такие теплообменники в которых теплота переходит от одного теплоносителя к другому через разделяющую их стенку.

Регенеративными – теплообменник в котором теплота переходит от одной среды к другой путём периодического контакта поверхности аппарата поочерёдно с горячими и холодными средами.

Смесителями – называются такие теплообменники в которых теплота от одной среды к другой передаётся за счёт смешения этих сред.

Наибольшее распространение в промышленности получили рекуперативные теплообменники. Они в свою очередь подразделяются на: прямоточные, противоточные, с перекрёстным током, со смешанным током. В качестве теплоносителей в таких теплообменниках широко используются различные смеси, газы и пары. Конструктивно рекуперативные теплообменники подразделяются на: кожухо–трубчатые, спиральные, труба в трубе, змеевиковая.

Кожухо-трубчатый теплообменник состоит из металлического кожуха и расположенного в нём пучка труб, закреплённых в решётках. В таком теплообменнике имеется 2 проточных канала. 1). Образован межтрубным пространством и предназначен для нейтральных жидкостей. 2). Образован из продолговатого сечения труб и предназначен для жидкостей которые могут загрязнят внутренние поверхности труб. По внутренней трубе теплообменника труба в трубе обычно движется среда, отдающая тепло в межтрубном пространстве циркулирует нагреваемая среда.

Q = K·F·∆T F = Q/K·∆T

G₁, G₂ – массовые расходы горячего и холодного теплоносителей.

«’» - вход теплоносителей в теплообменник,

«”» - выход параметра в теплообменнике.

Ориентировочные значения коэффициента теплопередачи в теплообменниках с остальной поверхностью теплообменника следующее:

Воздух – воздух к = 5…25

Воздух – вода к = 10…40

Воздух – конд.пар к = 15…50

Вода – вода к = 150…1000

Гор.вода – конд.пар к = 1000…2000

Конд.пар – кип.вода к = 1500…3000

Средний температурный напор ∆Т.

32. Конструктивный поверочный расчёт теплообменников.

Конструктивный и поверочный.

Целью конструктивного расчёта является разработка нового варианта теплообменного аппарата. Такой расчёт включает в себя: тепловой, гидравлический, металлический, теплико-экономический расчёты. В результате определяется: геометрические размеры и теплико-экономические характеристики теплообменника. Задачей теплового расчёта является определения поверхности теплообмена из уравнения теплового баланса.

Q = K·F·∆T F = Q/K·∆T

Средний температурный напор ∆Т.

Для перекрёстных и смешанных токов средний температурный напор найденный для случая противотока должен быть умножен на поправочный коэффициент выбираемый по справочным материалам. Противоток обычно даёт большее значение средних температурного напора по сравнению с любой другой схемой движения теплоносителей. Наименьшее значение даёт прямоточная схема, поскольку при равных условиях при противотоке, теплоты отдается больше чем при прямотоке, поэтому на практике рекомендуется применять противоточную схему теплоносителей.

Поверочный расчёт выполняется для выявления возможности использования типового теплообменного аппарата и ставит целью расчёт параметров теплоносителей при заданных тепловой нагрузке и поверхности теплообмена. Он основан на совместном решении уравнений теплопередачи и теплового баланса.