4.4. Регенеративные теплообменники

Регенеративным называется теплообменник, в котором одна и та же поверхность поочередно омывается то горячим, то холодным теплоносителями (рис. 23-. При соприкосновении с горячим теплоносителем стенка аккумулирует теплоту, а затем отдает ее холодному теплоносителю. Для удовлетворительной работы теплообменника его рабочие стенки должны обладать значительной теплоемкостью.

Рис. 23. Принцип работы регенеративных роторных теплообменников.

Режим теплообмена в регенеративных теплообменниках нестационарный. Чтобы процесс теплообмена протекал непрерывно при одинаковой продолжительности периода нагрева и охлаждения, такой теплообменник должен иметь две параллельно работающие секции.

Примером регенеративного теплообменника являются роторные теплообменники, которые широко применяются в системах приточно-вытяжной вентиляции. Принцип их работы показан на рис. 23, 25.

Примером регенеративного теплообменника может служить также регенератив­ный возду­хоподогреватель (рис. 25), в котором в верхней камере не­прерывно движу­щаяся насадка нагревается теплотой топочных газов, а в нижней она ох­ла­ждается воздухом, который нагревается до необходимой температуры.

Рис. 24. Регенеративные теплообменники.

Рис. 25. Регенеративный теплообменник для нагрева воздуха топочными газами: 1 – газовая камера; 2 – воздушная камера; а – подвод горячих газов из топки, б – отвод отработанных газов; в – подвод холодного воздуха; г – отвод горячего воздуха; е – подача сыпучей насадки; д – отвод сыпучей насадки и возврат остывшей насадки.

4.5. Смесительные теплообменники

Смесительный теплообменник (или контактный теплообменник) – это теплообменник, предназначенный для осуществления тепло- и массообменных процессов путем прямого смешивания сред (в отличие от поверхностных теплообменников) (рис. 26-28). Наиболее распространены пароводяные струйные аппараты ПСА - теплообменники струйного типа, использующие в своей основе струйный инжектор. Смесительные теплообменники конструктивно устроены проще, нежели поверхностные, более полно используют теплоту. Однако пригодны они лишь в случаях, когда по технологическим условиям производства допустимо смешение рабочих сред.

Ч асто применяют контактные теплообменники в установках для утилизации теплоты дымовых газов, отработанного пара и т.п.

Рис. 26. Схемы смесительных теплообменников: а – струйный смеситель;

б – скруббер (оросительный теплообменник).

Рис. 27. Струйный смеситель (слева) и градирни (справа).

Рис. 28. Принципы работы оросительных теплообменников.

4.6. Расчет теплообменных аппаратов

При расчете поверхностных теплообменных аппаратов ос­новным уравнением для расчета является уравнение

, Вт, (1)

где Q - количество теплоты, переданной через стенку от греющей среды к нагревае­мой за еди­ницу времени, Вт; k - коэффициент теп­лопередачи, равный обратной ве­личине термического со­противления и опреде­ляемый по форму­ле (2):

, (2)

где F – поверхность теплообменника, м²; ∆t - температурный напор, град.

Рис. 29. Схема теплообменников: а – противоток; б – прямоток;

в – перекрестный ток.

Рис. 30. Изменение температуры жидкости в теплообменном аппарате:

а – прямоток; б – противоток.

Ранее предполагалось, что температура греющей и нагревае­мой сред не изме­няется вдоль поверхности нагрева. Однако, хотя такой случай и встре­чается на практике (в испарителях), но чаще всего тем­пература теплоносителей по поверхнос­ти нагрева изменяется. На рис. 29,а показана схема теплооб­менника, где тепло­носители движут­ся противоточно навстречу друг другу. На рис. 29,б изображен тепло­обменник, в котором теплоносители движутся по схеме прямотока (парал­лельного тока); в этом случае величина ∆t изменяется по по­верхности нагрева сильнее, чем в предыдущем случае. Бывают и теплообменники с перекрестным то­ком и с движением теплоносите­лей по сложным схемам (рис. 29,в).