Основные типы теплообменных аппаратов

По принципу действия теплообменные аппараты подразделяются на рекуперативные, регенеративные и контактные (смесительные).

В рекуперативных теплообменных аппаратах передача тепла от одного теплоносителя к другому осуществляется через разделяющую их теплопроводную стенку (рабочую поверхность). При этом направление теплового потока через стенку не изменяется в процессе работы.

В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменные аппараты подразделяются на прямоточные, противоточные и перекрестноточные (рис. 12.1). В первом случае теплоносители движутся в одном направлении (рис. 12.1, а), во втором – в противоположных направлениях (рис. 12.1, б) и в третьем – во взаимно перпендикулярных направлениях (рис. 12.1, в). Могут использоваться и более сложные схемы движения теплоносителей (рис. 12.1, г, д, е). Рабочая поверхность рекуперативных теплообменных аппаратов может выполняться в виде трубок или пластин (рис. 12.2) с этим различают трубчатые (рис. 12.2, а) и пластинчатые (рис. 12.2, б) теплообменники.

а б в г д е

Рис. 12.1. Схемы движения теплоносителей

В регенеративно-теплообменных аппаратах одна и та же рабочая поверхность, так называемая насадка, попеременно об­текается горячим и холодным теплоносителями. При прохожде­нии через насадку горячего теплоносителя в ней аккумулируется тепло, которое затем передается холодному теплоносителю. На­садка должна обладать высокой общей теплоёмкостью и разви­той поверхностью. Направление теплового потока в регенератив­ных теплообменных аппаратах периодически изменяется, и ре­жим
теплообмена носит нестационарный характер.

а б

Рис. 12.2. Теплообменные аппараты: а – трубчатые, б – пластинчатые

Регенеративные теплообменные аппараты могут иметь вра­щающуюся или неподвижную насадку. В первом случае (рис. 12.3) каждый теплоноситель движется по своему каналу, а передача тепла обеспечивается благодаря вращению насадки. Во втором случае, с целью обеспечения непрерывности процесса теплообмена, теплообменник включает две одинаковые насадки, через каждую из которых попеременно движутся горячий и холодный теплоносители.

а б

Рис.12.3. Регенеративные теплообменные аппараты

В контактных теплообменных аппаратах передача тепла про­исходит при непосредственном контакте теплоносителей. Поэто­му такие теплообменники целесообразно использовать для теп­лоносителей, которые в дальнейшем могут быть легко отделены друг от друга. Этот принцип теплообмена используется, напри­мер, при охлаждении масла в картере поршневого двигателя, в воздушных градирнях и других случаях.

Разновидностью теплообменных аппаратов являются радиа­ционные холодильники или излучатели, в которых тепло от горя­чих теплоносителей рассеивается излучением. Радиационные хо­лодильники используются на космических аппаратах для отвода тепла от аппарата в космическое пространство.

По виду применяемых теплоносителей теплообменники подразделяются на:

- жидкостно – жидкостные;

- газо – газовые;

- газо – жидкостные;

А по целевому назначению подразделяются на:

- маслоохладители;

- воздухоохладители;

- воздухоподогреватели;

Основными требованиями к авиационным теплообменным ап­паратам являются высокая плотность теплового потока, мини­мальные масса и габариты, низкий уровень гидравлических по­терь, высокая надежность работы и удобство эксплуатации. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют рекуператив­ные теплообменные аппараты. В настоящее время они наиболее широко используются в авиационной технике.