6

1. Теплообменные аппараты в системах теплоснабжения

1. Общая характеристика теплообменных аппаратов

Теплообменными аппаратами (ТА) или теплообменниками называются устройства, предназначенные для передачи теплоты от одного теплоносителя к другому.

В ТА нагревание одного теплоносителя происходит за счет охлаждения другого. Исключение составляют теплообменники с внутренним тепловыделением, в которых теплота выделяется в самом аппарате, за счет чего осуществляется нагрев теплоносителя. Это разного рода электронагреватели и реакторы.

Теплообменные аппараты разделяются в зависимости от формы поверхности, вида теплоносителей, способа передачи теплоты. По способу передачи теплоты их можно классифицировать на поверхностные (рекуперативные и регенеративные) и контактные (смесительные). Классификация теплообменных аппаратов приведена на рис. 1.

Теплообменные аппараты

Поверхностные

Контактные

(смесительные)

С внутренними источниками энергии

рекуперативные

регенеративные

Рис. 1 Классификация теплообменных аппаратов по способу передачи теплоты

1. Поверхностные теплообменники

В поверхностных теплообменных аппаратах теплообмен между теплоносителями осуществляются с участием теплообменной поверхности (рис. 4, а), б), в)).

Поверхностные теплообменники разделяются на:

1. Рекуперативные (рекуператоры) (recuperatio – лат. обратное получение);

2. Регенеративные (регенераторы) (regeneration – восстановление, возобновление, возрождение).

В рекуперативных теплообменниках по одну сторону разделяющей поверхности постоянно движется горячий теплоноситель (греющий), а по другую – холодный (нагреваемый). При этом через разделяющую поверхность осуществляется непрерывная передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному. Схема рекуперативного теплообменника приведена на рис. 2. Рекуператоры, как правило, действуют в стационарном режиме.

Рис. 2 Схема теплообмена в рекуперативном теплообменнике

В регенеративных теплообменниках одна и та же поверхность теплообмена попеременно омывается то горячим, то холодным теплоносителем. В этом случае аккумулирующая способность поверхности теплообмена должна быть достаточно большой. Схема рекуперативного теплообменника приведена на рис. 3.

а) В период нагрева, когда теплообменная поверхность омывается горячим теплоносителем, она аккумулирует определенное количество теплоты.

б) В период охлаждения, когда теплообменная поверхность омывается холодным теплоносителем, количество теплоты, ранее аккумулированное насадкой, отдается холодному теплоносителю.

Режим работы регенеративных аппаратов является нестационарным. Учитывая периодичность действия, для непрерывной передачи теплоты от горячего теплоносителя к холодному, регенераторы обычно компонуются из двух аппаратов. При этом в первом аппарате насадка омывается горячим теплоносителем, во втором – холодным теплоносителем. По истечении определенного промежутка времени осуществляется переключение потоков теплоносителей.

а) Фаза нагрева	б) Фаза охлаждения
Рис. 3 Схема процесса теплообмена в регенеративном теплообменнике

Регенераторы выполняются исключительно для газовых теплоносителей. Примерами регенеративных аппаратов могут служить воздухоподогреватели доменных печей.