1.3.3 Та с ребристой поверхностью
Ребристые трубчатые теплообменники эффективны в условиях, когда коэффициенты теплообмена по обеим сторонам стенки различаются значительно. При охлаждении, например, горячего воздуха холодной водой коэффициент теплоотдачи от горячего воздуха к стенке не превышает 100 ккал/м2часоС, в то время как от стенки к охлаждающей воде он составляет 1000–3000 ккал/м2часоС. Улучшение условий теплоотдачи достигается искусственным увеличением поверхности теплообмена путем насаживания пластин или изготовлением монолитных с телом трубы ребер на той стороне стенке, где величина коэффициента теплоотдачи мала.
Существенное значение для эффективности работы ребристых теплообменных аппаратов имеет хороший контакт между трубами и насаженными ребрами, который достигается их совместным лужением или оцинкованием. Трубы с ребрами, монолитными с телом трубы, получают методом отливки или накатки и утонения стенки толстенной заготовки.
Пучок ребристых труб можно получить путем продевания их через большое число параллельных пластин, образующих дополнительную поверхность теплоотдачи. Для таких пучков могут быть использованы как круглые, так и плоские трубы в коридорном и шахматном расположении.
Пластинчатые теплообменники бывают следующих видов:
Гладкопластинчатые ТА.
Спиральные ТА.
Штампованые пластинчатые ТА.
Прокатно-сварные ТА.
Ребристые пластинчатые ТА.
Сотовые ТА.
1.4 Схемы движения теплоносителей
По
схемам тока теплоносителей рекуперативные
ТА можно разделить на три группы: с
постоянной температурой (
и
)
обоих теплоносителей, равной температуре
и
;
с постоянной температурой одного
теплоносителя; с переменной температурой
обоих теплоносителей.
В зависимости от взаимного направления потоков теплоносителей в последней, наиболее распространенной группе ТА, различают прямоток, противоток, перекрестный ток, смешанный ток, а также сложные схемы тока.
Схемы однократного и многократного перекрестного тока можно выделить в три группы в зависимости от наличия градиента температуры теплоносителя в сечениях ТА, нормальных к направлению движения теплоносителя. Если, например, жидкость протекает внутри труб, а газообразный теплоноситель движется перпендикулярно к трубному пучку и может свободно перемешиваться в межтрубном пространстве, то его температура в сечении, нормальном к направлению движения газа, выравнивается. Поскольку жидкость проходит внутри труб отдельными не перемешиваемыми между собой потоками, в сечении пучка всегда имеет место градиент температур. В рассмотренном примере газообразный теплоноситель считается идеально перемешанным, а жидкость в трубах абсолютно не перемешанной. С этой точки зрения возможны следующие три случая: оба теплоносителя идеально перемешаны и градиенты их темперетур в поперечном сечении равны нулю; один из теплоносителей идеально перемешан, другой не перемешан; оба теплоносителя абсолютно не перемешаны.
1.5 Средний температурный напор
Широко распространенные методы теплового расчета ТА базируются на их моделях с сосредоточенными параметрами. Изменяющиеся в общем случае в результате изменения температур теплоносителей теплофизические свойства теплоносителей, коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи, а также температурный напор в моделях с сосредоточенными параметрами принимают равномерно распределенными во всем объеме аппарата. Это допущение позволяет использовать уравнение, согласно которому средний температурный напор:
Ниже
приведены уравнения для расчета
в
ТА с различными схемами тока.
Противоток:
Прямоток:
Однократный перекрестный ток:
