4.2.4. Парогенераторы.

Парогенератором называется агрегат, предназначенный для полу-

чения пара заданных параметров и состоящий из топки, поверхностей

нагрева, находящихся под давлением рабочей среды (парожидкостной смеси

и пара), и воздухоподогревателя. Парогенераторы могут быть с естественной

или вынужденной циркуляцией. На рис. 4.8 изображена принципиальная

Рис. 4.8. Схема парогенератора с естественной циркуляцией

схема парогенератора с естественной циркуляцией в нем жидкого теплоно-

сителя, например воды. В топке 1 сжигается топливо, образующиеся

продукты сгорания в виде факела передают часть своей внутренней энергии

(в основном излучением) кипящей воде, движущейся в кипятильных трубах

2, Расположенных на стенках топки. Эти испарительные поверхности нагрева

называются экранами. Далее продукты сгорания проходят через верхнюю

часть экрана 3, и последовательно омывая пароперегреватель 4, экономайзер

64

5, Воздухоподогреватель 6, охлаждаются до 180 _ 120 ｰС и далее через

дымовую трубу выбрасываются в атмосферу.

Прошедшая предварительную подготовку вода питательным насосом 7

подается в экономайзер 5, где она подогревается до температуры близкой

температуре кипения при данном давлении, после чего поступает в барабан 8

парогенератора. Отсюда она по трубам 9 поступает в трубы экрана 2.

Образующаяся в трубах экрана парожидкостная смесь поступает в барабан 8,

где происходит ее сепарация: жидкость поступает в трубы 9, а насыщенный

пар _ в пароперегреватель 4 и далее к потребителю.

Атмосферный воздух с помощью вентилятора 10 поступает в воздухо-

подогреватель 6, где он подогревается до заданной температуры, после чего

поступает в топку для сжигания топлива.

Мощность парогенератора определяется производством пара заданных

параметров в единицу времени (т/ч).

4.3. Теплообменные аппараты

4.3.1. Характеристика теплообменных аппаратов

Процессы нагревания и охлаждения проводятся в теплообменных

аппаратах различной конструкции. Теплобменным аппаратом (тепло-

обменником) называется устройство, предназначенное для передачи

теплоты от горячего теплоносителя к холодному.

Теплообменники относятся к энергопотребляющему оборудованию и

могут использоваться как отдельно, так и в технологическом процессе. По

конструкции теплообменники очень разнообразны в зависимости от условий

производства и технико-экономических требований.

В химической технологии теплообменники используются в процессах

нагревания и охлаждения, при конденсации паров и кипении жидкостей, в

процессах ректификации, абсорбции, кристаллизации, в экзо- и эндотерми-

ческих реакциях, при выпаривании и др.

Иногда в теплообменнике процессы передачи теплоты сопровождаются

побочными явлениями. Например, процесс кипения идет с кристаллизацией

раствора.

4.3.2. Классификация ____________теплообменных аппаратов

В связи с разнообразием теплообменных аппаратов строгая их класси-

фикация отсутствует. Теплообменники можно классифицировать по следую-

щим признакам.

По их назначению теплообменники подразделяются на нагреватели,

холодильники, конденсаторы, испарители, пароперегреватели, дистил-

ляторы и др.

По принципу действия и способу передачи теплоты теплообменники

можно подразделить на рекуперативные, регенеративные и смесительные.

Смесительные теплообменники (смесители) являются наиболее прос-

тыми компактными аппаратами, в которых теплота передается от горячего

65

теплоносителя к холодному при их смешивании, например при нагреве

холодной воды с помощью горячей воды или водяного пара.

В рекуперативных теплообменниках (рекуператорах) теплота от горя-

чего теплоносителя к холодному передается через разделяющую их поверх-

ность, т. е. в этих аппаратах осуществляется процесс теплопередачи.

Наиболее широко распространены трубчатые поверхностные рекуператоры

_ кожухотрубные и секционные.

В регенеративных теплообменниках (регенераторах) горячий теплоно-

ситель нагревает насадку, которая имеет развитую поверхность теплообмена,

а далее холодный теплоноситель получает от нее теплоту.

По схеме движения теплоносителей различают аппараты прямоточ-

ные, противоточные, с перекрестным током теплоносителей, с комби-

нированным током и многократно перекрестным током (рис 4.9, а, б,

в).

В прямоточных аппаратах

оба теплоносителя движутся

параллельно в одном направ-

лении; в противоточных _

параллельно в противопо-

ложных направлениях; в

аппаратах с перекрестным током _ перпендикулярно; в аппаратах с комби-

нированным током _ прямоточно и противоточно, а в аппаратах с

многократ-ным перекрестным током _ комбинированное движение

сочетается с перекрестным.

По числу ходов теплоносителя теплообменники могут быть однохо-

довыми и многоходовыми. Необходимость увеличения числа ходов тепло-

носителя обусловлена тем, что нужную длину труб в аппарате целесо-

образнее создать в самом аппарате, заставляя теплоноситель многократно

проходить через трубы пучка. Аппараты, в которых теплоноситель делает

несколько ходов в трубах, называются многоходовыми.

Интенсивность теплоотдачи в теплообменнике зависит от скорости w

движения теплоносителя (пример, при турбулентном режиме α ~ w0,8).

Следовательно, одним из способов увеличения α и коэффициента

теплопередачи К, является повышение скорости движения теплоносителя.

В теплообменнике обычно один теплоноситель подается в трубы, а другой _

в межтрубное пространство.

В межтрубном пространстве теплоноситель делает, как правило, один

ход, а увеличение скорости движения достигается за счет наличия перегоро-

док.

По периодичности действия теплообменники бывают непрерывного

и периодического действия.

Теплообменники непрерывного действия более предпочтительны, так

как более экономично обеспечивают технологические процессы.

66

По виду теплообменных поверхностей теплообменники могут быть

трубчатыми или пластинчатыми, т. е. поверхность нагрева в теплообмен-

никах может быть в виде труб или пластин разной формы. Наибольшее

распространение получили трубчатые теплообменники, причем трубы могут

быть прямыми, U-образными, в виде спирали, змеевика и др.

Оребренные трубы применяются, когда коэффициент теплоотдачи

одного из теплоносителей, например газа, во много раз меньше коэффициен-

та теплоотдачи другого теплоносителя.