I и II. Пары; III. Конденсат; IV и V. Хладоагент

В этих аппаратах тепло передаётся от конденсирующихся паров.

Практическое занятие № 22.

3.4. Аппараты смешения.

В этих аппаратах тепло передаётся от одной среды к другой путём непосредственного контакта теплообменивающихся потоков. Это позволяет значительно сократить расход металла на изготовление аппаратов. Однако, применять этот способ можно только в тех случаях, когда допустимо смешение потоков.

3 .4.1. Барометрический конденсатор.

Рис.75. Схема барометрического конденсатора

1. Корпус; 2. Распределительные полки; 3. Барометрическая труба; 4. Колодец

I.Смесь паров и газов; II. Пары к вакуум создающему оборудованию; III. Холодная вода; IV. Нагретая вода.

В барометрический конденсатор потоком (I) подаётся смесь газов и паров для конденсации и охлаждения которых потоком (III) подаётся холодная вода, стекающая по перфорированным полкам в виде струек. Полки занимают 2/3 сечения аппарата и размещены таким образом, что струи с вышележащих полок попадают на нижележащие. Уровень воды на полке поддерживается поперечными планками. Охлаждаемая парогазовая смесь, поднимаясь снизу вверх, контактирует со струями и водяной завесой. Таким образом, создаётся большая поверхность теплообмена. Конденсат вместе с водой стекает в колодец. Сверху из конденсатора отсасываются газы с частью водяных паров.

Чаще всего ииспользуются аппараты с 4 – 7 полками с диаметром отверстий 1 – 7 мм. Сточные воды отделяются от конденсата обычно отстоем и требуют дорогостоящей очистки.

3 .4.2. Горячая струя.

Рис.74. Схема нагрева горячей струёй.

1. Аппарат, требующий нагрева; 2. Трубчатая печь.

I.Холодная струя; II. Горячая струя; III. Отвод.

Основной поток (или часть его) из аппарата (1) проходит трубчатую печь, где нагревается до требуемой температуры и частично возвращается в аппарат, создавая там необходимые условия.

3.4.3. Топка под давлением.

В топке под давлением сжигается жидкое или газообразное топливо, а образующиеся дымовые газы смешиваются с подлежащим нагреву воздухом, нагнетаемым в этот аппарат. Такой аппарат не требует больших затрат, но снижает концентрацию кислорода в нагретой смеси.

Р ис.75. Схема топки под давлением.

1. Камера сгорания; 2. Камера смешения; 3. Корпус аппарата; 4. Форсунка.

I.Воздух для горения; II. Воздух на подогрев; III. Нагретая смесь.

3 .4.3. Примером теплообмена в противотоке газо – парового потока с движущемся слоем гранулированного материала может служить аппарат, схема которого приведена на рис.76.

Рис.76. Схема аппарата с теплообменом в противотоке при движущемся слое гранулированного материала.

I.Гранулированный материал; II.Жидкая или газовая теплообменивающаяся среда.

3 .4.5. Примером теплообмена смешение при прямотоке является аппарат, изображенный на рис.77.

Рис.77. Схема теплообмена в прямотоке, осуществляемого при транспортировании гранулированного материала.

1. Спускной стояк гранулированного материала; 2. Подъёмный стояк гранулированного материала.

I.Нагреваемый поток.

4. Выбор типа теплообменника и его эксплуатация.

При выборе теплообменного аппарата необходимо учитывать следующее:

1. Конструкция должна быть по возможности простой, позволяющей затрачивать минимум времени на разборку и сборку аппарата при ремонте и смене деталей.

2. Конструкция должна обеспечивать необходимую прочность и надёжность в работе.

3. Металл, из которого изготовлен аппарат, должен противодействовать коррозии.

4. Аппарат должен обеспечивать оптимальные скорости всех потоков.

Важным фактором при выборе является число ходов в теплообменном аппарате. В много ходовых теплообменниках достигаются более высокие коэффициенты теплопередачи, но они менее удобны в эксплуатации, что связано с трудностями при разборке – сборке подобных аппаратов, их чистке и быстрой потерей герметичности перегородками. Поэтому, на практике предпочитают применять теплообменники одноходовые по корпусу и двухходовые в трубном пространстве.

Теплообменники типа «труба в трубе» применяют для высоковязких и загрязненных жидкостей.

Хорошо противостоят сероводородной и хлористоводородной коррозии трубки из так называемого адмиралтейского сплава (70 % Cu, 1 % Sn и 29 % Zn); с изготовлением решеток и крышек из нержавеющей стали; для экономии которой применяют решетки из биметалла. Хорошие результаты наблюдаются при покрытии всех внутренних поверхностей аппарата стеклом или стеклоэмалью, но это ведёт к уменьшению коэффициента теплопередачи. Довольно часто применяют плакировку, т.е. покрытие углеродистой стали нержавеющей сталью. Используют также электрохимические или химические покрытия.

О птимальные скорости всех потоков выбирают по справочному графику (рис.78).

Рис.78. Кривые для выбора оптимальной скорости потоков в теплообменнике.