Смесительные теплообменные аппараты

Передача тепла от одного теплоносителя к другому в смесительных теплообменниках происходит при их непосредственном соприкосновении и смешении. Для увеличения поверхности соприкосновения теплоносителей (поверхности теплообмена) их диспергируют, разбрызгивая, например, воду на мелкие капли. Такие аппараты применяют преимущественно для конденсации паров и охлаждения газов водой, а также для охлаждения воды воздухом.

Смесительные теплообменные аппараты, в которых происходит конденсация каких-либо паров холодной жидкостью, называют конденсаторами смешения. Они широко применяются для конденсации водяных паров водой. По способу вывода потоков из аппарата конденсаторы смешения подразделяются на мокрые и сухие.

В мокрых конденсаторах охлаждающая вода, образующийся конденсат и неконденсирующиеся газы откачиваются из аппарата мокровоздушным насосом совместно. В сухих конденсаторах охлаждающая вода и конденсат выводятся из нижней части аппарата самотеком по одной трубе, а неконденсирующиеся газы откачиваются вакуум-насосом из верхней части аппарата по другой трубе.

В зависимости от конструктивного устройства смесительные теплообменники бывают полочные, насадочные, полые с разбрызгивателями охлаждающей жидкости и струйчатые.

Полочные аппараты применяют преимущественно в качестве конденсаторов смешения. На рис. 8.31 показан сухой противоточный полочный барометрический конденсатор.

Рисунок 8.31 – Барометрический конденсатор: а – с сегментными полками; б – с кольцевыми полками; 1 – корпус; 2 – полки; 3 – барометрическая труба; 4 – барометрический ящик

Конденсатор состоит из корпуса 1, имеющего внутри сегментные полки 2. Нижний штуцер аппарата присоединен к барометрической трубе 3, нижний конец которой погружен в сосуд 4, заполненный водой (барометрический ящик). Охлаждающая вода поступает в верхнюю часть аппарата, сливается с полки на полку, образуя завесу из капель, брызг и струй. Пар на конденсацию подается в нижнюю часть корпуса, поднимаясь вверх, соприкасается со стекающей водой и конденсируется. Вода, смешанная с конденсатом, удаляется через барометрическую трубу, образующую барометрический затвор, а несконденсировавшиеся газы отсасываются из верхней части аппарата вакуумным насосом. Такой конденсатор обеспечивает раздельное удаление жидкости и несконденсировавшихся газов из аппаратов, работающих под вакуумом. Кроме сегментных полок применяются также кольцевые полки (рис. 8.31, б).

Насадочные смесительные теплообменники (скрубберы с насадкой) применяются для конденсации паров и охлаждения газов какой-либо жидкостью, чаще водой. На рис. 8.32 изображен сухой насадочный конденсатор.

Охлаждающая вода подается через распределительное устройство 3 в верхней части аппарата. Далее она растекается по насадке 2, при этом поверхность воды значительно увеличивается. Пар движется противотоком к воде. Вода и конденсат выводятся из нижней части аппарата, а воздух и неконденсируемые газы отсасываются из верхней части.

Полые скрубберы с разбрызгивателями охлаждающей воды применяются также для конденсации паров и охлаждения газов (рис. 8.33).

Рисунок 8.32 – Сухой насадочный конденсатор: 1 – корпус; 2 – насадка; 3 – распределительное устройство для воды	Рисунок 8.33 – Мокрый полый конденсатор с разбрызгивателем воды: 1 – корпус; 2 – разбрызгиватель воды

Мокрый полый конденсатор с разбрызгивателем воды 2 выполнен в виде вертикальной трубы с отверстиями. Охлаждающая вода вытекает из отверстий в виде тонких струй, которые создают в аппарате сплошную водяную завесу. Пар на конденсацию вводится в верхней части аппарата. Вода, конденсат и воздух откачиваются совместно из нижней части аппарата мокровоздушным насосом. Конструктивное оформление разбрызгивателей может быть разным.