Назначение, устройство и работа пластинчатого, рекуперативного теплообменного аппарата

Теплообменным аппаратом называется устройство, в котором осуществляется процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. Такие аппараты многочисленны и по своему технологическому назначению и очень разнообразны по конструктивному оформлению. По принципу действия теплообменные аппараты делятся на рекуперативные, регенеративные и смесительные.

Рекуперативными называются аппараты, в которых теплота от горячего теплоносителя к холодному передается через разделяющую их стенку. Например: парогенераторы, подогреватели, конденсаторы, отопительные печи и т.д.

Регенеративными называются такие аппараты, в которых одна и та же поверхность нагрева омывается то горячим, то холодным теплоносителем. При протекании горячей жидкости или горячего газа теплота воспринимается (аккумулируется) стенками аппарата, при протекании холодного теплоносителя эта аккумулированная теплота ему отдается. Примером таких аппаратов являются регенераторы мартеновских и стеклоплавильных печей, воздухоподогреватели доменных печей и т.п.

В рекуперативных и регенеративных аппаратах процесс передачи теплоты связан с поверхностью твердого тела, поэтому такие аппараты называются поверхностными.

В смесительных аппаратах процесс теплопередачи происходит путем непосредственного соприкосновения и смешения горячего и холодного теплоносителей. В этом случае теплопередача протекает одновременно с материальным обменом. Например, башенные охладители (градирни), домашний смеситель и др.

Рекуперативные теплообменные аппараты.

Процесс теплообмена в рекуперативных типах аппаратов протекает непрерывно и имеет обычно стационарный характер. Стенка, которая омывается с обеих сторон теплоносителями, называется рабочей поверхностью теплообмена.

Принята следующая классификация рекуперативных теплообменных аппаратов:

По конструкции:

а) кожухотрубные;

б) пластинчатые;

в) спиральные;

г) змеевиковые.

По исходному состоянию теплоносителей:

а) жидкость-жидкость;

б) газ-газ;

в) газ – жидкость;

г) пар – жидкость;

д) пар - пар, и т.д.

По изменению фазового состояния теплоносителей:

а) без изменения фазового состояния;

б) с конденсацией одного из теплоносителей;

в) с испарением одного из теплоносителей;

г) с конденсацией одного из теплоносителей и испарением другого.

По взаимному направлению движения теплоносителей:

а) прямоточные;

б) противоточные;

в) перекрестноточные;

г) сложноточные.

По числу ходов:

а) одноходовые;

б) двухходовые;

в) многоходовые.

По способу установки:

а) вертикальные;

б) горизонтальные.

По назначению: подогреватели, охладители, конденсаторы, испарители, подогреватели сетевой воды, подогреватели мазута, маслоохладители, подогреватели воздуха и т.д.

Пластинчатый теплообменник:

Рабочие среды в теплообменнике движутся в противотоке (навстречу), более теплая среда отдаёт теплоту через пластину более холодной среде. Пластины в пластинчатом теплообменнике абсолютно одинаковы, они повернуты по отношению друг к другу под углом 180 °, что позволяет чередовать холодные и горячие каналы.

Принцип наборных пластин решает две проблемы:

ü увеличивает мощность пластинчатого теплообменника, путём добавления нужного количества пластин;

ü возможность легко обслужить пластинчатый теплообменник – промыв и (или) заменив отработанные уплотнители и поврежденные пластины.

Сами пластины штампованные, сделаны из тонкого металла. Поверхность пластин гофрированная, что создает турбулентность потока, увеличивающую в свою очередь эффективность теплоотдачи и препятствующую скоплению отложений и накипи на рабочей поверхности оборудования.
Для обеспечения герметичности пластинчатого теплообменника используются прокладки из термоустойчивой резины (EPDM).

Кожухотрубный теплообменник:

К корпусу, кожуху по торцам приварены трубные решетки, в которых закреплены пучки труб. В основном трубы в решетках крепятся с уплотнением развальцовкой или каким-то другим способом в зависимости от материала труб и давления в аппарате. Трубные решетки закрываются крышками на прокладках и болтах или шпильках. На корпусе имеются патрубки (штуцера), через которые один теплоноситель проходит через межтрубное пространство. Второй теплоноситель через патрубки (штуцера) на крышках проходит по трубам. В многоходовом теплообменнике в корпусе и крышках установлены перегородки для повышения скорости теплоносителей. Для увеличения теплоотдачи применяют оребрение теплообменных труб, которое выполняется или накаткой, или навивкой ленты. В случае необходимости, конструкция аппарата должна предусматривать его очистку.