Контактные теплообменники
В контактных теплообменниках теплообменная поверхность отсутствует, и перенос тепла между теплоносителями осуществляется при их смешении. Типичным примером таких теплообменников являются градирни тепловых электрических стаций. Здесь вода охлаждается атмосферным воздухом при их непосредственном соприкосновении.
Контактные теплообменные аппараты предназначены для осуществления тепло- и массообменных процессов при непосредственном контакте теплоносителей путем прямого смешивания сред. К таким теплообменникам относятся оросительные полые, насадочиые и барботажные аппараты – оросительные форсуночные камеры, орошаемые насадки и пенные аппараты.
Наиболее распространены пароводяные струйные аппараты ПСА – теплообменники струйного типа, использующие в своей основе струйный инжектор [Григорьев В.А., Крохин Ю.И. Тепло- и массообменные аппараты криогенной техники: Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоиздат, 1982. – 312 с.]. Смесительные теплообменники конструктивно устроены проще, нежели поверхностные, более полно используют тепло. Большое применение контактные теплообменники находят в установках утилизации тепла дымовых газов, отработанного пара и т.п. [Дрейцер Г.А. Компактные теплообменные аппараты. – М.: МАИ, 1986. – 74 с.].
Рис. 4 Типы теплообменных аппаратов
В контактных теплообменных аппаратах передача теплоты происходит при непосредственном контакте двух теплоносителей: горячего и холодного. При этом теплообмен может сопровождаться массообменом. Контактные теплообменники подразделяются на смесительные и барботажные. В аппаратах смесительного типа нагретые и менее нагретые теплоносители перемешиваются и образуют растворы или смеси. Теплообменник смесительного типа показан на рис. 4, г), в нем нагреваемый 2 и греющий 1 теплоносители перемешиваются. В аппаратах барботажного типа более нагретый теплоноситель прокачивается через массу менее нагретого (или наоборот), при этом теплоносители не смешиваются. На рис. 4, д) в барботажном ТА горячий воздух 1 направляется в теплообменные элементы 4, по внутренней цилиндрической поверхности закрученным тонким слоем стекает вода 2. Воздух, проходя через слой воды, разрывает ее поток на отдельные пленки и при непосредственном контакте с водой охлаждается.
К контактным теплообменным аппаратам относят и конденсационные теплообменники. В конденсационных теплообменниках теплота отбирается от уходящих дымовых газов после сгорания топлива путем охлаждения этих газов до температуры ниже температуры точки росы. Водяные пары, содержащиеся в продуктах сгорания топлива конденсируются на поверхностях стенок теплообменника. Конденсат газовых котлов представляет собой смесь угольной, азотной, серной кислот низкой концентрации. Он чаще всего не может быть использован непосредственно, поэтому он либо служит теплоносителем при поверхностном теплообмене, либо проходит очистку и используется на различные технологические нужды.
Наибольшее применение в промышленности находят рекуперативные теплообменники, которые по взаимному направлению движения теплоносителей разделяют на прямоточные, противоточные, с перекрестным и смешанным током.