Конструктивные особенности теплообменников

Общие сведения о теплообменных аппаратах

Теплообменники по способу передачи теплоты подразделяют на поверхностные, где отсутствует непосредственный контакт теплоносителей, а передача тепла происходит через твёрдую стенку, и смесительные где теплоносители контактируют непосредственно. Поверхностные теплообменники в свою очередь подразделяются на рекуперативные и регенеративные, в зависимости от одновременного или поочерёдного контакта теплоносителей с разделяющей их стенкой. Теплообменные аппараты поверхностного типа, кроме того классифицируются по назначению (подогреватели, холодильники и т.д.); по взаимному направлению теплоносителей (прямоток, противоток, смешанный ток и т.д.); по материалу поверхности теплообмена; по числу ходов и т.д.

Рекуперативные теплообменники

Рекуперативный теплообменник — теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, в стенке между которыми происходит теплообмен.

Схема подогревателя ПВМР: 1 – камера распределительная; 2 – корпус; 3 трубная система; 4 – малая водяная камера; 5 – съемная часть корпуса; А – отвод сетевой воды; Б – подвод сетевой воды; В – подвод греющей воды; Г – отвод греющей воды.

 

При неизменных условиях параметры теплоносителей на входе и в любом из сечений каналов, остаются неизменными, независимыми от времени, т.е процесс теплопередачи имеет стационарный характер. Поэтому рекуперативные теплообменники называют также стационарными. Рекуператоры могут работать как в периодическом, так и в непрерывном режимах

В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также перекрестноточными при взаимно перпендикулярном движении двух взаимодействующих сред.

Наиболее распространённые в промышленности рекуперативные теплообменники:

- кожухотрубные теплообменники,

- элементные (секционные) теплообменники,

- двухтрубные теплообменники типа "труба в трубе",

- витые теплообменники,

- погружные теплообменники,

- оросительные теплообменники,

- ребристые теплообменники,

- спиральные теплообменники,

- пластинчатые теплообменники,

- пластинчато-ребристые теплообменники,

- графитовые теплообменники.

Конструктивные особенности теплообменников

Надежность работы теплообменников, изготовленных по типу труба в трубе, удобство их эксплуатации основано на таких факторах как:

компенсация температурных деформаций;

плотность и прочность разъемных фланцевых соединений;

удобство при техническом обслуживании агрегата.

теплообменник из труб

1.3.Теплообменник «Труба в трубе»

Основным элементом теплообменника данного типа является устройство, которое состоит из двух труб, имеющих разный диаметр.

Значительная разница в диаметре позволяет вставить одну трубу в другую по продольной оси, оставляя промежуток между стенками труб для сво бодного перемещения теплоносителя. Подключение к системе обеспечивает постоянный пропуск противотоком обрабатываемого продукта и горячей воды, пара или холодного рассола.

Конструкция теплообменника состоит из нескольких прямолинейных участков труб, расположенных друг над другом. Внутренние трубы с меньшим диаметром последовательно соединены друг с другом дугами в полуокружность (переходными каналами), которые крепятся фланцевым соединением. Соединение наружных труб выполняется специальными патрубками, позволяющими продукту свободно перемещаться по секции. Величина элементов труб и их количество в одном звене может быть различным, что определяется в первую очере дь необходимой производительностью теплообменника.

Расчет теплообменника

Теплообменный аппарат проектируется на основании:

Теплового расчета с определением площадей поверхности теплообменника,

Конструктивного расчета основных геометрических параметров агрегата и его узлов,

Гидравлического расчета, определяющего потерю напора,

Расчета тепловой изоляции оборудования,

Подсчета экономической эффективности.

характеристика и особенности оборудования

Технические характеристика теплообменников могут сильно различаться, что зависит от области их использования, модели и производственной потребности технологического процесса линии или системы. При расчете агрегата принимается во внимание основное его назначение – обмен тепловыми параметрами теплоносителя и обрабатываемой среды. На основе физических свойств теплоносителей выполняется расчет теплообменника труба в трубе с учетом различных характеристик агрегата и системы в целом. Для этого оцениваются следующие параметры:

уровень тепловых потерь,

технологическая и тепловая схема,

совокупность сопутствующих факторов,

устанавливается расход теплоносителя,

определяются величины начальной и конечной температуры,

определяется тепловая нагрузка,

составляется баланс р аботоспособности системы.

Кроме этого необходимо учитывать степень агрессивного воздействия среды на материал, из которого изготавливается теплообменник, токсичность и физико-химические свойства. Важной частью расчета является определение направления движения теплоносителя.

Наиболее предпочтителен вариант противоточного направления движения, так как это дает возможность повысить тепловую производительность, уменьшив рабочую поверхность оборудования.

При противоточном движении перепады температур в теплоносителях увеличиваются, уменьшается расход энергии. Порядок расчета производительности теплообменников считается сложной технической задачей, поэтому для того чтобы изготовить теплообменник типа «труба в трубе» своими руками, потребуется не только желание, но и достаточно большой багаж профессиональных знаний.

 

 

2. Расчет площади теп лопередающей поверхности рекуперативного теплообменника типа «труба в трубе»

Исходные данные

Горячий теплоноситель движется по внутренней трубе; его температура на входе равна T1, а расход составляетG1, кг/с. Холодный теплоноситель движется по кольцевому каналу между трубами и нагревается от температурыT2 доT2; его расход составляетG2, кг/с.

Исходные данные для расчета: материал труб сталь. Горячий и холодный теплоносители – вода.

Данные для расчета теплообменника

G1, кг/с	G2, кг/с	1, К	T2, К	T”2, К	d1, мм	d2, мм	D, мм	Материал труб	Тепло- носитель
1,14	1,21							сталь	вода