Теплообменные аппараты

39. Теплообменные аппараты, их назначение и принципы расчета.

Теплообменники представляют собой аппараты, которые передают тепло от одних сред к другим, т.е. передают тепло от горячих теплоносителей к холодным. Существует разнообразие теплообменных аппаратов, которые классифицируются по функциональному и конструктивному признаку, а также по способу передачи тепла. Теплообменники широко используются в химической промышленности, где они применяются в следующих процессах:

- нагревания и охлаждения веществ в различных агрегатных состояниях;

- испарения жидкостей и конденсации паров;

- перегонки и сублимации;

- абсорбции и адсорбции;

- расплавления твердых тел и кристаллизации;

- отвода и подвода тепла при проведении определенных реакций.

По принципу действия теплообменники подразделяются на рекуператоры и регенераторы. В рекуператорах движущиеся теплоносители разделены стенкой. К этому типу относится большинство теплообменников различных конструкций. В регенеративных теплообменниках горячий и холодный теплоносители контактируют с одной и той же поверхностью поочередно. Теплота накапливается в стенке при контакте с горячим теплоносителем и отдается при контакте с холодным.

40. Схемы теплообмена, осуществляемые в рекуператорах.

41. Металлические трубчатые рекуператоры. Конструкция и принцип работы.

Трубчатый рекуператор состоит из жароупорных труб, заключенных в цилиндрический кожух. Уходящие газы, имеющие на входе в трубчатый рекуператор температуру 1110 К, проходя по трубам вниз, охлаждаются до 700 К. Такая система позволяет пметь у фурм температуру воздуха порядка 770 К.

Трубчатые рекуператоры отличаются большой плотностью и поэтому могут применяться также для подогрева газообразного топлива.

Трубчатые рекуператоры, собираемые из гладких стальных труб, разнообразны по конструктивному оформлению. Для этих рекуператоров применяют цельнотянутые трубы с внутренним диаметром от 15 до 100 мм и толщиной стенки от 3 до 5 мм. Трубы с помощью сварки крепят к трубным доскам коробок, служащих для подвода и отвода нагреваемого воздуха или газа. Коробки выполняются из листовой стали.

42. Радиационные рекуператоры. Конструкция и принцип работы.

Радиационные рекуператоры передают тепло излучением. 

Радиационные рекуператоры применяются при температурах газов до 1200 С. Трубки этих теплообменников выполняют из легированной стали.

Радиационные рекуператоры представляют собой вертикальный цилиндр с двойной стенкой, внутри которой движется с большой скоростью нагреваемый воздух. Благодаря большому внутреннему диаметру цилиндра ( до 1 5 м и более) и высокой температуре отходящих газов велика теплоотдача излучением, что при малом тепловом сопротивлении стенки рекуператора обеспечивают большой коэффициент теплопередачи. Этот коэффициент возрастает при движении отходящих газов не только внутри, но и с наружной стороны цилиндра рекуператора.

43. Керамические рекуператоры. Конструкция и принцип работы.

Керамические рекуператоры различных типов выполняют из фасонных трубчатых элементов — одноходовых и двухходовых. Внутри элементов движутся отходящие газы, снаружи их омывает воздух, или наоборот. Трубчатые элементы изготовляют из шамотных, карборундовых или высокоглиноземистых огнеупорных материалов. Керамические рекуператоры работают в противотоке, при этом температура стенки максимальна в месте выхода воздуха. Удельная площадь поверхности нагрева шамотных рекуператоров 6—12 м²/м³, скорость дымовых газов 0,3—1,5 м/с, воздуха — 1—2 м/с. Керамические рекуператоры располагают у самой стекловаренной печи (под ней или сбоку). Недостатки керамических рекуператоров — громоздкость, малая прочность, отсутствие герметичности.