80

Глава 5. Конструкции теплообменных аппаратов.

5.1. Ещё раз о классификации теплообменных аппаратов.

Ранее было показано, что в соответствии с принципом действия теплообменные аппараты бывают четырёх видов:

1. Рекуператоры или поверхностные аппараты (процесс передачи теплоты от горячей среды к холодной через теплопередающую поверхность, т. н. разделяющую стенку).

2. Регенераторы (нестационарный процесс передачи теплоты от горячей среды к холодной путём поочерёдного омывания теплопередающей поверхности, т. н. аккумулирующей насадки).

3. Контактные теплообменные аппараты. Они подразделяются на смесительные и барботажные аппараты (в них процесс передачи теплоты от горячей среды к холодной происходит при непосредственном контакте сред).

4. Теплообменные аппараты с внутренними источниками (приёмниками) теплоты (в них происходит теплоперенос между одной средой и теплопередающей поверхностью с внутренними источниками теплоты).

Далее будут рассмотрены конструкции рекуператоров. Они получили наибольшее распространение в технике. Теплообменные аппараты других видов описаны в специальной литературе (см., например [2, 13, 15 – 19].

Теплообменные аппараты – рекуператоры (далее: теплообменные аппараты и сокр. ТА) в соответствии функциональной классификацией теплообменных процессов и оборудования, предложенной в [6 и 7, стр. 15 – 27], являются определяющей, фундаментальной автономной составляющей любых теплообменных объектов. В частности, теплообменник может состоять из одного теплообменного аппарата, а в общем случае – из нескольких. С другой стороны с точки зрения расчёта теплопередачи теплопередающая поверхность теплообменного аппарата может представлять собой один, единственный теплообменный модуль (например, внутренняя труба, передающая теплоту, в ТА «труба в трубе», плоская стенка в зданиях, изоляционных ограждениях и т. п.).

Наиболее важным этапом в проектировании теплообменного оборудования является выбор типа конструкции для конкретного практического случая.

При выборе конструкций теплообменных аппаратов учитываются процессные, конструктивные и схемные признаки, которые предопределяют особенности конструкций и эффективную работу аппаратов.

Наиболее значимыми являются следующие признаки:

Признаки тепловых процессов в теплообменном аппарате (I группа).

1. Признак тепловых процессов с подводом теплоты средой, отдающей теплоту. Имеются в виду процессы нагрева теплоносителя без изменения агрегатного состояния, кипения индивидуальных веществ и многокомпонентных смесей, кристаллизация (выкипания растворителя из раствора), плавления.

2. Признак тепловых процессов с отводом теплоты средой, принимающей теплоту. Имеются в виду процессы охлаждения теплоносителя без изменения агрегатного состояния, конденсации индивидуальных веществ и многокомпонентных смесей, кристаллизация (из расплава при охлаждении растворов), вымораживания

3. Сочетание этих процессов теплопереноса в аппарате. Всего формируется 30 вариантов сочетание процессов тепло­переноса в аппарате. Сочетание процессов тепло­переноса обуславливают назначение аппаратов (нагреватели, холодильники, конденсаторы, испа­рители, перегреватели пара, кристаллизаторы и т. п.).