Классификация теплообменников.
Аппараты, в которых происходит процесс теплообмена, называются теплообменниками. Теплообменники характеризуются разнообразием конструкций в зависимости от различного назначения аппаратов и условий проведения процессов.
По принципу действия теплообменники делятся на
рекуперативные
смесительные
регенеративные
В рекуперативных теплообменниках теплоносители разделены стенкой, и теплота передаётся от одного теплоносителя к другому через разделяющую стенку.
В смесительных теплообменниках передача теплоты происходит при непосредственном смешении (градирни, скрубберы, конденсаторы смешения и т. д.).
В регенеративных теплообменниках имеется теплообменная поверхность, которая омывается попеременно горячим и холодным теплоносителями. При омывании горячим теплоносителем поверхность нагревается, теплоноситель сливают, затем подаётся холодный теплоноситель, который воспринимает тепло от нагретой поверхности.
Рекуперативные теплообменники разделяются на кожухотрубчатые, типа “ труба в трубе”, змеевиковые, спиральные, оросительные, аппараты с рубашками.
Наиболее широко в пищевых производствах используются кожухотрубчатые теплообменники.
Устройство кожухотрубчатого теплообменника.
1 - цилиндрический корпус;
2 – трубки;
3 – крышка;
4 – днище;
5,6 – верхняя и нижняя трубные плиты (трубные решетки);
7,8 – штуцеры для входа и выхода теплоносителя I;
9,10 – штуцеры для входа и выхода теплоносителя II.
Рис. 1. Принципиальная схема одноходового
кожухотрубчатого теплообменника (типа ТН).
В кожухотрубчатом теплообменнике теплоноситель I циркулирует в межтрубном пространстве, ограниченном кожухом, трубками и трубными плитами.
Теплоноситель II циркулирует по трубкам (трубное пространство).
Важным моментом в использовании теплообменника является выбор, какой теплоноситель, в какое пространство направить. В системе пар-жидкость в межтрубное пространство обычно направляется пар, где он конденсируется. В трубное пространство направляется жидкость для увеличения скорости движения жидкости.
Учитывая выше сказанное, в контрольной работе по теме 2 задачи 11-20, теплоноситель I – пар, II – жидкость. Теплообмен между теплоносителями осуществляется через стенки труб.
Конструкции кожухотрубчатых теплообменников.
С целью увеличения интенсификации теплообмена в кожухотрубчатых теплообменниках пучок труб разделяют на несколько секций (ходов), по которым теплоноситель проходит последовательно. Разделение труб на ряд ходов достигается с помощью перегородок в крышке и днище.
По числу ходов кожухотрубчатые теплообменники делятся на одно и многоходовые.
В одноходовых теплообменниках теплоноситель движется в одном направлении параллельно по всем трубкам (см. рис. 1).
В многоходовых теплообменниках теплоноситель последовательно проходит несколько ходов, двигаясь в противоположных направлениях.
В
многоходовых теплообменниках увеличивается
скорость теплоносителей, а, следовательно,
и интенсивность процесса за счёт того,
что теплоносителей поступает не во все
трубы сразу, а только в пучок труб,
ограниченный перегородкой.
Многоходовыми теплообменники могут быть по трубному (рис. 2) и межтрубному пространству (рис. 3).
Приведённые выше теплообменники надёжно работают при разностях температур между корпусом и трубками 30-50 ْС. При более высоких разностях температур между корпусом и трубами возникают значительные температурные напряжения, которые могут привести к выходу теплообменника из строя. Поэтому при больших разностях температурах применяют конструкции теплообменников, в которых предусмотрена компенсация температурных удлинений.
Простейшее устройство для компенсации температурных удлинений – линзовый компенсатор (рис. 4а), который устанавливается на корпусе теплообменника и компенсирует температурные деформации осевым сжатием или расширением.
Можно использовать также теплообменники с U-образными трубками (рис. 4б). Они имеют одну трубную решетку, в которой закреплены оба конца U-образных трубок. Каждая трубка при нагревании может удлиняться, независимо от других, тем самым, компенсируя температурные удлинения.
.
Приложение 3