Регенеративные теплообменники

Классификация и конструкция теплообменников.

Теплообменники различаются по назначению, принципу действия, конструктивным и другим признакам.

По назначению:

- подогреватели

- испарители

- паропреобразователи

- конденсаторы

- холодильники

- радиаторы и.т.д.

По принципу действия:

- поверхностные (рекуперативные, регенеративные)

- контактные (смесительные).

требования к теплообменникам:

- возможность проведения технологического процесса;

- высокий коэффициент теплопередачи;

- низкое ;

- устойчивость поверхности теплообмена против коррозии;

- доступность поверхности теплообмена для чистки.

В рекуперативных теплообменниках передача теплоты от одного теплоносителя к другому осуществляется через разделяющую их стенку.

В регенеративных теплообменниках греющий и нагреваемый теплоносители поочередно омывают одну и ту же сторону поверхности нагрева. Сначала поверхность аккумулирует теплоту, а потом отдает и охлаждается.

4.2.2.1. Рекуперативные теплообменники.

Кожухотрубчатые теплообменники:

Обычно нагреваемый теплоноситель подается снизу (I), охлаждаемый – сверху вниз противотоком. Кожухотрубчатые теплообменники – самые распространенные. I

Рис.4.15. Кожухотрубчаиый теплообменник: 1 – кожух, 2 – трубные решетки, 3 – трубы, 4 – крышка, 5 – днище, I,II – теплоносители.  

II

II

I I I I

II II

II II

2-х 4-х

рис.4.16. многоходовые (по трубному пространству)

кожухотрубные теплообменники.

Многоходовые теплообменники применяются для увеличения скорости движения теплоносителя. При этом увеличивается и коэффициент теплопередачи.

II II

I I

Рис.4.17 многоходовой (по межтрубному пространству)

Кожухотрубный теплообменник.

Если разность температур труб и кожуха больше 50⁰С, то они удлиняются неодинаково. Тогда возникают большие напряжения в трубных решетках. В наших случаях используются теплообменники с линзовым компенсатором, плавающей головкой, U – образные.

I I I I I

II II II II

II II

I

линзовый компенсатор плавающая головка U–образный

рис.4.18. Кожухотрубный теплообменник

с компенсацией температурных удлинений.

Теплообменник «труба в трубе» для малых тепловых нагрузок.

Змеевиковые теплообменники:

II I

I

II

Рис.4.19.

Змеевики внутри погружены в теплоносители. Бывают наружные змееваловые теплообменники (до 6Мпа). Змеевиковые теплообменники просты. Скорости теплоносителей в змеевике небольшие, поэтому коэффициенты теплопередачи небольшие.

Теплообменники с оребренными трубами. Коэффициент теплоотдачи по обе стороны поверхности теплопередачи резко отличаются по величине. Пример: нагрев воздуха конденсирующим паром:

Рис.2.20. Элементы теплообменника с оребрениями.

Пластинчатые теплообменники.

Поверхностью теплообмена в этих теплообменниках является гофрированные параллельные пластины.

I

II

элемент теплообменника

II

I

Рис.4.21. пластинчатый теплообменник

В этих теплообменниках реализуется большие скорости

При небольших реализуются большие коэффициенты теплопередачи.

Спиральные теплообменники.

Спиральные теплообменники в отличие от пластинчатых теплообменников компактны. Однако они сложны в изготовлении, не могут работать при высоких давлениях (до 1Мпа).

рис.4.22

Теплообменники с двойными стенками.

ТО с рубашками используются для проведения химических реакций. Они обычно работают под избыточным давлением. В зависимости от технологического процесса они носят название: автоклавов, нитраторов, полимеризаторов, варочных аппаратов и.т.д. Для увеличения коэффициента теплоотдачи от стенки к содержимому аппарата внутри него устанавливают мешалки (механические, пневматические)

Для повышения эффективности теплотехнических систем, работающих в широком диапазоне температур, используются регенеративные теплообменники. Аккумуляция теплоты происходит в слое насадки. Слой насадки периодически омывается потоками горячего и холодного теплоносителя.

I – горячий теплоноситель,

II – холодный теплоноситель.

Переключение регенераторов производится автоматическими клапанами.

Каждый цикл состоит из двух периодов: разогрева насадки и ее охлаждения.

Рис.4.24. Регенератор с неподвижной насадкой.

Регенерирующиеся вращающиеся подогреватели применяются для подогрева воздуха дымовыми газами из котлов. .

«+» - процесс непрерывный (постоянная температура нагретого воздуха)

«-» - расход энергии на вращение.

Регенератор с падающей насадкой работает в непрерывном режиме.

Во всех регенеративных аппаратах возможно использование специальных гранул. При нагревании покрытия ядро гранулы начинает плавиться.

Гранула имеет дополнительное тепло, равное скрытой теплоте плавления материала ядра. При охлаждении гранул все тепло отдается, происходит затвердевание ядра.

II I

насадка

камера нагрева

горячие газы

газы

II I

гор.

Ядро возд.

хол.

покрытие камера возд.

охлаждения

гранула

рис.4.25. рис.2.26.

Дата добавления: 2014-01-14