7. Исследование теплообменника «труба в трубе»

Цели работы: экспериментальное определение среднелогарифмического температурного напора и коэффициентов теплопередачи для противоточной и прямоточной схем движения теплоносителей и сравнение полученных значений с расчетными.

7.1. Основные понятия

Теплообменными аппаратами (теплообменниками) называются устройства, предназначенные для передачи теплоты от более нагретого теплоносителя к менее нагретому.

По принципу действия теплообменники подразделяются на рекуперативные, регенеративные и смесительные.

Рекуперативными называются теплообменники, в которых теплота непрерывно передается от одной среды к другой через разделяющую их стенку. К таким теплообменникам относятся котлы, подогреватели, испарители, конденсаторы, пароперегреватели и др.

Регенеративными называются теплообменники, в которых теплота переходит от одной среды к другой путем периодического контакта поверхности аппарата поочередно с горячей и холодной средами. Примерами таких теплообменников могут служить воздухоподогреватели котлов, газотурбинных установок и др.

В смесительных теплообменниках теплота передается от одной среды к другой путем смешения этих сред. К ним относятся деаэраторы водоподготовительных установок котельных, градирни, барботажные аппараты и др.

Наибольшее применение в промышленности нашли рекуперативные теплообменники, которые в свою очередь подразделяют на прямоточные, противоточные, с перекрестным и смешанным током.

В прямоточных теплообменниках теплоносители движутся в одном направлении, в противоточных – в противоположных направлениях. В теплообменниках с перекрестным током теплоносители движутся перпендикулярно друг другу. При смешанном токе один из теплоносителей меняет направление движения на противоположное. Схемы движения теплоносителей представлены на рис. 15.

В качестве теплоносителей в рекуперативных теплообменниках используются различные жидкости, газы и пары, в том числе вода и водяной пар.

Конструктивно рекуперативные теплообменники выполняются в виде кожухотрубчатых и «труба в трубе».

Кожухотрубчатый теплообменник состоит из кожуха и пучка труб, закрепленных в решетках. При этом создается два проходных канала: один образован из проходного сечения труб, другой – из межтрубного пространства. Внешний вид кожухотрубчатого теплообменника показан на рис. 16, пучка труб – на рис. 17. Схематическое изображение теплообменника с U и W-образными пучками представлено на рис. 18.

Рис. 15. Схемы движения теплоносителей в рекуперативных теплообменниках:

1 – прямоток, 2 – противоток, 3 – перекрестный ток, 4 – смешанный ток

Теплообменник «труба в трубе» состоит из двух труб, расположенных одна в другой. Схематическое изображение этого теплообменника приведено на рис. 19.

Рис. 16. Внешний вид кожухотрубчатого теплообменника:

1, 2 - входной и выходной патрубки для первого теплоносителя, 3,4 - входной и выходной патрубки для второго теплоносителя

Рис. 17. Устройство кожухотрубчатого теплообменника

1- трубные решетки, 2 - пучок труб

Рис. 18. Схематическое изображение кожухотрубчатого теплообменника с U- образным пучком:

1- кожух, 2 - пучок труб, 3 - трубная решетка, 4 - перегородка, 5, 7 - входные патрубки, 6, 8 - выходные патрубки теплоносителей

Рис. 19. Теплообменник «труба в трубе»:

1, 2 - входной и выходной патрубки первого теплоносителя, 3,4 - то же второго теплоносителя