2.4.6. ОРОСИТЕЛЬНЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ

Оросительный теплообменник, представленный на рис.2.9, состоит из параллельных горизонтальных труб, соединенных калачами. Сверху трубы орошаются охлаждаемой водой, распределяемой в виде струек или капель при помощи желоба с зубчатыми краями. Теплообменник обычно состоит из ряда параллельных секций, внизу которых установлен поддон, куда собирается орошающая вода.

Рис. 2.9. Оросительный теплообменник:

1- секция прямых труб; 2- калачи; 3- распределительный желоб; 4- поддон

Оросительные теплообменники применяются в основном только как холодильники и конденсаторы, причем до половины теплоты отводится при испарении охлаждающей воды. В результате расход охлаждающей воды значительно снижается по сравнению с холодильниками других типов.

Несмотря на то, что коэффициенты теплопередачи в оросительных теплообменниках, работающих при перекрестном токе, выше, чем у погружных, их существенными недостатками являются: громоздкость, неравномерность смачивания наружной поверхности труб. Такие теплообменники устанавливают чаще всего на открытом воздухе, ограждая их деревянными решетками (жалюзями) с целью снижения потерь охлаждаемой воды.

Простота конструкции и технического обслуживания при ремонте и очистке внутренней поверхности труб, а также невысокое гидравлическое сопротивление их, позволяют широко использовать данные аппараты в различных отраслях промышленности.

2.4.7. БЛОЧНЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ

Применяются для теплообмена химически агрессивных сред. Изготовляются из неметаллических материалов: стекло, керамика, графит, тефлон и д.р. Такие материалы обладают меньшей теплопроводностью по сравнению с металлами. Предпочтение отдается графиту, пропитанному фенолоформальдегидными смолами, химически стойкому к растворам серной, соляной, фосфорной и др. кислотам. Типовым аппаратом из графита является блочный теплообменник, состоящий из отдельных графитовых блоков,

имеющих сквозные вертикальные каналы круглого сечения и перпендикулярные им горизонтальные каналы. Теплоносители движутся отдельно по указанным каналам в перекрестном токе. Графитовые блоки

уплотняются между собой прокладками из резины или тефлона и стягиваются торцовыми крышками при помощи стержней (длинных болтов).

Рис. 2.10. Блочный графитовый теплообменник: 1 – графитовый блок; 2- вертикальные каналы; 3- горизонтальные каналы; 4- корпус; I, II – входы и

выходы теплоносителей

2.4.8.СМЕСИТЕЛЬНЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ

Впромышленности нашли широкое применение смесительные теплообменные аппараты, в которых происходит одновременно тепло и массообмен при непосредственном контакте между теплоносителями. Такие теплообменники широко используются для конденсации паров, охлаждения воздуха, нагревания и охлаждения жидкостей газами, мокрой очистки воздуха

игазов. В химической промышленности используются смесительные аппараты: теплообменники – «жидкость-жидкость»; теплообменники с трехфазными системами, например, для абсорбции легких углеводородов из

природных газов тяжелыми углеводородами при их непосредственном соприкосновении с охлаждающим теплоносителем.

Интенсивность работы смесительных теплообменников определяется поверхностью раздела фаз и их турбулентностью. Поэтому в конструкциях

аппаратов предусматривается диспергирование жидкой фазы в потоке газа или газа в жидкости.

Передача тепла в смесительных теплообменниках происходит не только за счет теплообмена, но и путем обмена массой, причем возможен переход теплоты от холодного к горячему теплоносителю, например, при испарении.

По направлению переноса массы смесительные аппараты подразделяются на две группы:

1) аппараты с конденсацией пара из газовой фазы, при этом происходит осушка, охлаждение газа и нагревание жидкости (конденсаторы, кондиционеры, скрубберы);

2) аппараты с испарением жидкости в поток газа, при этом происходит увлажнение газа, его охлаждение и нагревание жидкости или нагревание газа и охлаждение жидкости (градирни, скрубберы, кондиционеры, распылительные сушилки).

По принципу создания поверхности фазового контакта смесительные

аппараты делятся на насадочные (с неподвижной и подвижной «псевдоожиженной» насадками), полочные, каскадные, барботажные, полые (разбрызгивающие), струйные и пленочные.

В химической и других отраслях промышленности с небольшим объемом производства в системах охлаждения оборотной воды нашли широкое применение компактные, высокоэффективные холодильные установки – градирни с псевдоожиженным («кипящим») слоем легких инертных полимерных шарообразных тел. Псевдоожижение и охлаждение оборотной воды в таких аппаратах осуществляется атмосферным воздухом. В

результате активного перемешивания воды и воздуха наблюдается интенсивное испарение и охлаждение, что позволяет использовать малогабаритные, сравнительно недорогие и экономичные холодильные установки в системах локального водооборота. На рис. 2.11 представлена схема градирни с псевдоожиженным («кипящим») слоем, а ее техническая характеристика дана в таблице 2.11.

Градирня состоит из корпуса 1, в верхней части которого над трубами

водораспределительной системы расположен брызгоотделитель (каплеотбойник) 7, установленный на кронштейнах. В трубах водораспределительной системы установлены форсунки 6. В нижней части корпуса находится поддон 2 и камера с поворотной воздухораспределительной решеткой 3. Поддон снабжен поплавковым клапаном и соединен с насосом для подачи свежей воды. Поддон разделен перегородкой 10, выполняющей роль гидравлического затвора. Над решеткой 3 установлена опорная решетка 4, на которой расположены элементы подвижной насадки 5 (шары из вспененной пластмассы). Для засыпки шаров имеется люк 9. Воздух из атмосферы подается вентилятором 8.

Скорость воздуха рекомендуется выбирать до (5÷6) м/с в расчете на свободное сечение корпуса, а диаметр шаров dш = (20÷40) мм.

Для организации рационального режима работы аппарата следует принимать удельную плотность орошения в пределах (0,5÷0,7)10-3 м3/м3, свободное сечение опорно – распределительной решетки (0,5÷0,6) м2/м2.

Рис. 2.11. Схема градирни с псевдоожиженным слоем:

1 –корпус; 2 - поддон; 3- распределительная решетка; 4- опорная решетка;5- шаровая насадка; 6- форсунки; 7- брызгоотделитель; 8 - вентилятор; 9- люк: 10 – перегородка

Таблица 2.11.

Техническая характеристика градирни «Одесса»

Окончание таблицы 2.11

2.4.9. ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛООБМЕННОГО

АППАРАТА

Рассмотренные выше теплообменные аппараты используются в качестве подогревателей, холодильников, дефлегматоров, конденсаторов и теплообменников другого назначения.

При выборе конструкции теплообменного аппарата необходимо исходить из конкретных условий его работы и основных требований, предъявляемых к теплообменникам, а также руководствоваться следующими основными положениями:

1)при теплообмене между теплоносителями без изменения агрегатного состояния целесообразно выбирать секционные аппараты, а там где габариты ограничены, применять многоходовой кожухотрубчатый теплообменник с перегородками в межтрубном пространстве;

2)в случае обогрева паром рекомендуется использовать многоходовые

теплообменники по трубному пространству с подачей пара в межтрубное

производительностях целесообразно применять аппараты с рубашками, оросительные и погружные змеевиковые теплообменники;

4)если условия теплообмена по обе стороны теплопередающей поверхности сильно отличаются друг от друга (например, системы газ- жидкость, газ - пар), то рекомендуются оребренные теплообменники;

5)если габариты и вес аппарата ограничены, то целесообразно применение пластинчатых ребристых или штампованных теплообменников;

6)во всех случаях следует выбирать наиболее простые по конструкции коррозионностойкие и дешевые по материалам теплообменники; к

зависят от гидравлического сопротивления движению теплоносителей, то их скорости в каналах и трубах ограничены пределами, представленными в табл. 2.12.