Теплообменник что это такое

DurstigGeschwin › Блог › Что такое ТЕПЛООБМЕННИК в авто ?

Добрый день!
Долго меня интеррисовала эта тема и вот решил разобраться))))
Радиа́тор (новолат. radiātor — «излучатель») — устройство для рассеивания тепла в воздухе (излучением и конвекцией), воздушный теплообменник
Теплообменникустройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя теплоносителями, имеющими различные температуры. По принципу действия теплообменник рекуператор.
Рекуперáтортеплообменник поверхностного типа для теплообмена между теплоносителями осуществляется непрерывно через разделяющую их стенку

Масло мощных двигателей подвержено значительному нагреву, поэтому такие моторы оснащаются системами охлаждения масла. В ряде двигателей для этой цели используются жидкостно-масляные теплообменники — о теплообменниках, их назначении, устройстве, работе и техническом обслуживании читайте в данной статье.
При нагреве двигателя нагреву подвергается и масло, циркулирующее в системе смазки, и чем мощнее двигатель, тем в более сложных тепловых условиях работает масло. Перегрев моторного масла чреват серьезными проблемами — изменяется вязкость масла, повышается интенсивность его выгорания и разложения, и в целом ухудшаются его рабочие характеристики. Перегретое масло обеспечивает недостаточно качественную смазку трущихся деталей, а также усложняет охлаждение двигателя, а это уже может вылиться в разнообразные поломки силового агрегата вплоть до заклинивания.
Поэтому на многих двигателях внутреннего сгорания в систему смазки вводится дополнительный элемент, обеспечивающий охлаждение масла. На бензиновых моторах чаще применяется традиционный масляный радиатор, а на дизелях, которые в целом нагреваются меньше своих бензиновых собратьев, используются жидкостно-масляные теплообменники (ЖМТ или водомасляные теплообменники).
В чем отличие между радиатором и ЖМТ? Главное — используемый способ охлаждения масла. Отвод тепла от радиатора осуществляется просто набегающим потоком воздуха, а в теплообменнике тепло от масла отводится потоком охлаждающей жидкости, циркулирующей в системе охлаждения силового агрегата. ЖМТ имеет как преимущества перед традиционным радиатором, так и недостатки.
Из преимуществ стоит отметить два. Во-первых, температура масла в ЖМТ не опускается ниже температуры охлаждающей жидкости, а это значит, что в деталях двигателя, соприкасающихся одновременно с маслом и ОЖ, возникает меньше напряжений, и в целом мотор работает в лучшем температурном режиме. Во-вторых, теплообменник можно устанавливать в любом удобном месте на двигателе, при этом можно отказаться от длинных трубопроводов и множества соединений. Для работы радиатора, как известно, необходим поток воздуха, что вызывает сложности с его установкой и требует применения дополнительных деталей.
Из недостатков водомасляного теплообменника можно отметить его более сложную конструкцию, необходимость технического обслуживания и ремонта. Кроме того, ЖМТ — это довольно сложный агрегат, в котором необходимо обеспечить герметичность, что иногда становится причиной проблем (в частности, из-за старения прокладок и разбалтывания креплений). Радиатор в этом плане более надежен и прост. Однако в большинстве случаев на дизельных двигателях эффективнее работают именно теплообменники.
В настоящее время водомасляные теплообменники широко применяются на отечественных двигателях КАМАЗ и ЯМЗ, также ЖМТ нашли применение во многих современных грузовиках зарубежного производства и даже в компактных моторах легковых автомобилей.
На современных двигателях находят применение два типа масляных теплообменников:
• Кожухотрубные (или просто трубчатые);
• Пластинчатые.
Кожухотрубные ЖМТ устанавливаются преимущественно на двигателях КАМАЗ, пластинчатые используются на агрегатах ЯМЗ и других. Эти теплообменники имеют серьезные отличия в конструкции и некоторые особенности работы.
Кожухотрубный ЖМТ. Его основу составляет литой алюминиевый цилиндрический корпус, внутри которого устанавливается сердцевина. Сердцевина состоит из ряда параллельных тонкостенных трубок, заключенных в кожух. Кожух разделен на несколько секций (в КАМАЗ таких секций четыре) поперечными пластинами. Корпус теплообменника с одной стороны закрыт подводящим коллектором, с другой стороны — отводящим коллектором (они устанавливаются через прокладки). Непосредственно в корпусе выполнены фланцы для монтажа сборки из масляных фильтров и термосилового клапана (который помещен в корпус с каналами).
Водомасляный теплообменник монтируется непосредственно на блок двигателя, его коллекторы соединяются с системой охлаждения двигателя. Таким образом, теплообменник становится частью системы охлаждения двигателя, и через него пропускается определенное количество охлаждающей жидкости. Жидкость проходит через сердцевину теплообменника, причем из-за наличия поперечных пластин в кожухе путь охлаждающей жидкости увеличивается (она четыре раза пересекает систему трубок) и эффективность отвода тепла повышается.
Работает такой теплообменник просто. Масло из картера двигателя с помощью насоса нагнетается в фильтры, а из них — в каналы двигателя. При повышении температуры масла до 95-97°C срабатывает термоклапан, и часть потока масла направляется в теплообменник — здесь масло проходит по системе труб, омываемых потоком охлаждающей жидкости, охлаждается до необходимой температуры и поступает в двигатель. При повышении температуры до 110-112°C через ЖМТ проходит уже весь поток масла, поступающий на фильтры. При температуре 115°C наступает перегрев масла, с которым ЖМТ уже не справляется, в этом случае загорается индикаторная лампа, сообщающая о необходимости остановить автомобиль и охладить мотор.
Пластинчатый теплообменник. Его основу тоже составляет корпус, внутри которого находится пакет гофрированных металлических пластин (или теплопередающих элементов). Пластины установлены таким образом, что их гофры образуют два встречных и много раз пересекающихся потока: один — поток охлаждающей жидкости, второй — поток горячего масла. Тепло от масла через пластины передается охлаждающей жидкости, за счет чего и обеспечивается поддержание температуры масла на необходимом уровне.
Пластинчатый ЖМТ монтируется на блок двигателя, при этом теплообменник отделен от масляных фильтров и оснащается только перепускным клапаном. Такое решение упрощает конструкцию, обслуживание и ремонт теплообменника (так как для ремонта или демонтажа данного узла не нужно снимать другие детали).

Какие бывают виды теплообменников (теплообменных аппаратов)?

В современном мире уже созданы десятки разнообразных инженерных решений, которые решают большое количество бытовых проблем. Особенно важным является вопрос поддержания оптимальной температуры в доме, на производстве и в других условиях, поэтому и были изобретены теплообменники.

Что такое теплообменник? Это теплообменное оборудование, которое передает энергию тепла от одного объекта или среды другому. Подобные инженерные хитрости широко применяются для нагрева воды или воздуха в быту, однако некоторые виды теплообменников используются действительно уникально.

Какие бывают теплообменники (теплообменные аппараты)?

Основные типы теплообменников по принципу действия могут подразделяться на несколько видов, среди которых классификация по механизму обмена тепловой энергии. Первый тип называется поверхностным, так как среды с различной температурой отделены друг от друга тонкими стенками и кожухом емкостей. Оборудование поверхностного вида подразделяется на:

• рекуперативные, где теплообмен выполняется через тонкие стенки контуров, а направленность потока постоянное;

• регенеративные, где направленность потока изменяется.

Другим менее популярным вариантом является смесительный теплообменный аппарат, в котором жидкости или газы непосредственно смешиваются друг с другом. Практика показывает, что зачастую производители отдают предпочтение именно первому варианту, так как им важно сохранить химическую «чистоту» жидкости. Также существуют направления промышленности, где используются теплообменники смесительные достаточно активно. Они особенно популярны в тех процессах, где состав сред имеет похожий состав.

Основные виды теплообменников (теплообменных аппаратов)

Инженеры старались создать все новые типы теплообменных аппаратов, так как зачастую для каждой промышленности или даже задачи требовалось абсолютно новое устройство теплообменника. Многие специалисты отмечают, что основные виды теплообменников состоят из четырех категорий: пластинчатый, кожухотрубный, витой и спиральный.

Пластинчатые теплообменники – это конструкция из большого количества пластин с гофрированным рисунком, изготовленных из нержавеющей стали. Они разделены уплотнениями, установленные без применения клеевых смесей, но позволяющие плотно прилегать друг к другу. Прокладки обеспечивают абсолютную герметичность и не допускают смешивания сред. Пластины, за счет своего малого размера и геометрическому строению, обеспечивают высокие показатели КПД. В свою очередь, пластинчатые теплообменники подразделяются на разборный, паяный (пластины скреплены при помощи пайки и не используются уплотнения), сварной или полусварной тип (соединены с помощью сварных швов).

Кожухотрубный теплообменник стал самым популярным из-за простоты своей конструкции. Они выполняются в виде устройства с большим количеством трубочек, которые собираются в единый пучок, а затем дополнительно покрываются изолирующим кожухом. Их можно встретить практически в каждой холодильной установке, испарителе, подогревателе и тому подобных устройствах. К сожалению, большие размеры и низкий КПД стали причиной изобретения новых типов теплообменников.

Витой теплообменник – это аппарат, в котором жидкости циркулируют по двум пространствам: внутри трубок и между ними. Их высокая энергоэффективность позволяет применять их морозильных камерах.

Спиральные теплообменники – разновидность теплообменников, имеющая форму спирали, что ясно из названия. Их основным преимуществом является возможность использовать их для нагрева вязких, агрессивных и неоднородных веществ.

Конструкция пластинчатых теплообменников

Самыми популярными среди остальных стали пластинчатые теплообменники, благодаря малогабаритности, лёгкой чистке, быстрой сборке и с минимальным гидравлическим сопротивлением. В структуру аппаратов входят концевые камеры, стяжные шпильки, стойки для крепления и пластины с резиновыми прокладками, разделённых между собой. Производятся пластины из тонких листов стали.

Герметичность оборудования сравнительно с окружающей средой достигается с помощью уплотнений. Они также не допускают смешивание сред, участвующих в процессе теплообмена, которые присоединяются к поверхности пластин. Направление рабочей среды может протекать одновременно по потоку и против него, так и по отдельности

Пластины устанавливаются одна за другой с поворотом на 180 градусов, создавая пакет из четырёх коллекторов, которые подводят и отводят жидкость. Крайние пластины не принимают участия в ходе теплообмена.

Принцип работы пластинчатого теплообменника

Работает теплообменник по перекрёстной схеме. Секции по очереди наполняются подогреваемой и остужаемой средой. Посредством пластин совершается теплообмен. Уплотнители различной формы обеспечивают заполнение секций.

Пластинчатые теплообменные аппараты организованы таким образом, что среды перемещаются навстречу друг другу: охлаждаемая выходит снизу и выходит в верхний патрубок, а нагревающая наоборот. Подобным образом действует похожие аппараты. Отличается только модель для ГВС тем, что средой, проходящей через корпус, может быть только вода.

Сферы применения теплообменников (теплообменных аппаратов)

Основные виды теплообменников применяются практически в каждой сфере человеческой деятельности, однако чаще всего они встречаются:

Нефтегазовая индустрия. Для нагрева или охлаждения до оптимальной температуры нефти, пара, вязких жидкостей, газа, кислот, щёлочей.

Металлургия. Для уменьшения температуры, производимого печами и гидравлическими устройствами, применяется теплообменное оборудование, выступающее в роли охладителя.

Пищевая промышленность. При производстве пищевых и спиртосодержащих продуктов применяют теплообменники, которые осуществляют пастеризацию, охлаждение и возможное испарение произведённых продуктов.

Судостроение. В морском деле теплообменник отвечает за охлаждение двигателя и всей центральной системы. Рабочей средой может применяться морская вода. Также теплообменные аппараты используются для работы отопления и ГВС на крупных суднах.

ЖКХ. В бытовых условиях для подогрева воздуха или воды, в системах тёплого пола, геотермальном отоплении и для рекуперации тепла используются пластинчатые теплообменники. Работают при температуре до 150 о C и при давлении до 16кПа.

Остались вопросы?

Обращайтесь к нам! Квалифицированные инженеры компании «Комплексное снабжение» произведут грамотный расчет любого вида теплообменника и подберут оптимальный вариант по соотношению цена-качество. На все оборудование предоставляем официальную гарантию.

Свяжитесь с нами по удобному Вам способу: 8-804-333-71-04 (звонок бесплатный), или же напишите на электронную почту [email protected]

С наиболее полной информацией о теплообменном оборудовании Вы всегда можете ознакомиться на нашем сайте

Теплообменники. Теплообменные аппараты. Типы, виды, устройство, расчет теплообменников.

1. Типы теплообменников

Теплообменник – это устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя теплоносителями, имеющими различные температуры.

Читайте также:  Газовая колонка бош с пьезоподжигом фитиль загорается и сразу тухнет

Теплообменные аппараты очень распространены. В широком смысле слова к теплообменным относят все аппараты, в которых осуществляется обмен теплотой между греющей и нагреваемой средами.

Теплообменные аппараты бывают трех видов: рекуперативные (поверхностные), регенеративные и смесительные.

Конструкция теплообменника зависит от условий для его применения. Существуют теплообменные аппараты, в которых одновременно с теплообменом протекают и смежные процессы, такие как фазовые превращения, например, конденсация, испарение, смешение. Такие аппараты имеют свои наименования: конденсаторы, испарители, градирни, конденсаторы смешения.

2. Рекуперативные (поверхностные) теплообменники

Рекуперативный теплообменник – это теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, теплообмен происходит через стенку (рис. 16-28). При этом тепловой поток в каждой точке стенки сохраняет одно и то же направление. Если параметры теплоносителей на входах в теплообменник постоянны, то при ламинарных течениях внутри параметры теплоносителей будут независимы от времени. В этом случае процесс теплопередачи является стационарным и такие теплообменники называют также стационарными, в противоположность, например, регенеративным теплообменник.

Рис. 16. Простейший теплообменник типа «труба в трубе»

В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также при взаимно поперечном движении двух взаимодействующих сред.

Рис. 17. Теплообменники для газовой промышленности

Рис. 18. Поверхностный подогреватель воды

Рис. 19. Поверхностный конденсатор для конденсации пара

Рис. 20. Принципиальная схема поверхностного конденсатора для пара

Кожухотрубные теплообменники

Кожухотрубные теплообменники предназначены для нагрева или охлаждения, испарения или конденсации различных жидких и парообразных сред в различных технологических процессах.

Рис. 21. Устройство кожухотрубного теплообменника, его основные элементы и принципиальная схема движения теплоносителей в нем

Обычно кожухотрубные теплообменники используются при давлениях теплоносителя более 2,5 МПа, а при меньших давлениях применять пластинчатые теплообменники намного эффективнее.

Спиральные теплообменники

Спиральный теплообменник был изобретен в двадцатых годах ХХ века шведским инженером Розенбладом для применения в целлюлознобумажной промышленности. Эти теплообменники впервые позволили обеспечить надежную теплопередачу между средами, содержащими твердые включения. В 70-х годах конструкция спиральных теплообменников была радикально изменена и улучшена, и приобрела большие преимущества по сравнению с конструкцией Розенблада.

Два или четыре длинных металлических листа укладывают спиралью вокруг центральной трубы, образуя два или четыре однопроточных канала. Чтобы обеспечить постоянную величину зазоров, к одной стороне листов привариваются разделительные шипы. Центральная труба при помощи специальной перегородки разделена на две камеры, которые образуют входной и выходной коллектора. Скрученные спирали помещаются в цилиндрический кожух. Внешние концы спиральных листов привариваются вдоль образующей обечайки. Для выхода каналов наружу в местах фиксации краев каналов в кожухе просверливаются отверстия, которые герметично закрываются входным и выходным коллекторами с присоединительными патрубками.

Движение потоков в спиральных теплообменниках происходит по криволинейным каналам, близким по форме к концентрическим окружностям. Направление векторов скоростей движения потоков постоянно претерпевают изменение. Геометрия каналов и разделительные шипы создают значительную турбулентность уже при низких скоростях потоков, при этом улучшается теплопередача и уменьшается загрязнение.

Это обеспечивает компактность конструкции спиральных теплообменников, которые могут быть интегрированы с любой технологической линией, что значительно сокращает затраты на установку.

Рис. 22. Спиральные теплообменники

Пластинчатые теплообменники

Теплообменник пластинчатый – это устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодной (нагреваемой) среде через стальные, медные, титановые гофрированные пластины, которые стянуты в пакет. Горячие и холодные слои перемежаются друг с другом.

Рис. 23. Концептуальная схема пластинчатого теплообменника

Основным элементом теплообменника являются теплопередающие пластины, изготовленные из коррозионно-стойких сплавов толщиной 0,4 – 1,0 мм методом холодной штамповки (рис. 24-25).

Рис. 24. Отдельная пластина теплообменника и пластины в нем

В рабочем положении пластины плотно прижаты друг к другу и образуют щелевые каналы. На лицевой стороне каждой пластины (рис. 24-26) в специальные канавки установлена резиновая контурная прокладка, обеспечивающая герметичность каналов. Два из четырех отверстий в пластине обеспечивают подвод и отвод греющей или нагреваемой среды к каналу. Два других отверстия дополнительно изолированы малыми контурами прокладки, предотвращающими смешение (переток) греющей и нагреваемой сред.

Рис. 25. Теплообменные пластины с уплотнительными прокладками

Рис. 26. Основные элементы пластинчатого теплообменника

Количество пластин 1 в теплообменнике (рис. 26), их компоновка, материал, форма и размер зависят от конкретной задачи теплообмена двух сред. В зависимости от области применения пластины теплообменника могут быть изготовлены из хромоникелевых, хромонике- лемолибденовых нержавеющих сталей, титана и других материалов.

По периметру пластины расположены прессованные канавки для уплотнений. Уплотнения 2 предназначены для отделения каналов друг от друга, предотвращения протечек и смешивания сред. Они также определяют направление потока внутри пластинчатого теплообменника. Уплотнения изготавливаются из нитриловой резины (NBR), этиленпропиленовой резины (EPDM), материала Viton. Выбор материала зависит, главным образом, от применяемых сред, а также их рабочих температур и давлений.

Рама состоит из неподвижной плиты 3, прижимающей плиты 4, верхней 6 и нижней 7 направляющих, задней стойки 8. Шпильки 5 стягивают пластины, размещенные между плитами в пакет. Штуцеры 9 предназначены для ввода и вывода теплоносителя.

В пластинчатых теплообменниках смежные пластины формируют каналы, в которых через пакет пластин движутся попеременно горячий и холодный теплоносители.

Пространственное извилистое течение жидкости в каналах способствует турбулизации потоков, а противоток между нагреваемой и греющей средой способствует увеличению температурного напора и, как следствие, интенсификации теплообмена при сравнительно малых гидравлических сопротивлениях. При этом резко уменьшается отложение накипи на поверхности пластин.

Рис. 27. Пластинчатые теплообменники

При аналогичных параметрах пластинчатые теплообменники в 3-6 раз меньше по габаритам и составляют 1/6 от веса кожухотрубных теплообменников. То есть экономятся не только площади под установку, но и снижаются начальные затраты. Кожухотрубные теплообменники обеспечивают гораздо меньшие коэффициенты теплопередачи, чем пластинчатые при аналогичной потере давления. Даже в самых лучших кожухотрубных теплообменниках значительные поверхности труб находятся в мертвых зонах, где малая теплопередача. В отличие от кожухотрубных пластинчатые теплообменники легко разбирать.

При большой разнице в расходе сред, а также при малой разнице в конечных температурах сред существует возможность многократного теплообмена сред путем петлеобразного направления их потоков. В таких теплообменниках патрубки для подвода сред расположены не только на неподвижной плите, но и на прижимной, а вдоль пластин-перегородок среды движутся в одном направлении.

Пластинчатые теплообменники бывают следующих видов: разборные (рис. 28), паяные (рис. 29), сварные (рис. 30), полусварные (рис. 31).

Рис. 28. Разборные пластинчатые теплообменники

Рис. 29. Паяные пластинчатые теплообменники

Рис. 30. Сварной пластинчатый теплообменник

Рис. 31. Полусварные пластинчатые теплообменники

Использование пластинчатого теплообменника позволяет обеспечить дом или квартиру современной энергосберегающей системой приточно-вытяжной вентиляции (рис. 32). Небольшой вентилятор обеспечивает дом свежим, чистым наружным воздухом, одновременно с удалением загрязненного внутреннего воздуха, который содержит меньше кислорода, на улицу. При этом сохраняется часть энергии, затраченной на отопление. В результате достигается экономия энергоресурсов (энергоносителя или электричества). Одновременно с этим воздух очищается от пыли и грязи с помощью специального фильтра. При этом процессе потоки воздуха попадают в специальный алюминиевый теплообменник перекрёстный пластинчатый теплообменник. При этом энергия, аккумулированная в доме (теплота или холод), передается воздуху, который поступает с улицы. Такое теплоутилизирующее оборудование Lifebreath позволяет передавать теплоту, накопленную внутри дома, от удаляемого внутреннего воздуха к свежему наружному воздуху с максимально возможным в настоящее время КПД.

Рис. 32. Энергосберегающая система приточно-вытяжной вентиляции с пластинчатым теплообменником

3. Регенеративные теплообменники

Регенеративным называется теплообменник, в котором одна и та же поверхность поочередно омывается то горячим, то холодным теплоносителями. При соприкосновении с горячим теплоносителем стенка аккумулирует теплоту, а затем отдает ее холодному теплоносителю. Для удовлетворительной работы теплообменника его рабочие стенки должны обладать значительной теплоемкостью.

Режим теплообмена в регенеративных теплообменниках нестационарный. Чтобы процесс теплообмена протекал непрерывно при одинаковой продолжительности периода нагрева и охлаждения, такой теплообменник должен иметь две параллельно работающие секции.

Примером регенеративного теплообменника являются роторные теплообменники, которые широко применяются в системах приточновытяжной вентиляции. Принцип их работы показан на рис. 33.

Рис. 33. Принцип работы регенеративных роторных теплообменников

Рис. 34. Регенеративные теплообменники

Примером регенеративного теплообменника может служить также регенеративный воздухоподогреватель (рис. 35), в котором в верхней камере непрерывно движущаяся насадка нагревается теплотой топочных газов, а в нижней она охлаждается воздухом, который нагревается до необходимой температуры.

Рис. 35. Регенеративный теплообменник для нагрева воздуха топочными газами: 1 – газовая камера; 2 – воздушная камера; а – подвод горячих газов из топки, б – отвод отработанных газов; в – подвод холодного воздуха; г – отвод горячего воздуха; е – подача сыпучей насадки; д – отвод сыпучей насадки и возврат остывшей насадки

4. Смесительные теплообменники

Смесительный теплообменник (или контактный теплообменник) – это теплообменник, предназначенный для осуществления тепло- и массообменных процессов путем прямого смешивания сред (в отличие от поверхностных теплообменников) (рис. 36- 38). Наиболее распространены пароводяные струйные аппараты ПСА – теплообменники струйного типа, использующие в своей основе струйный инжектор. Смесительные теплообменники конструктивно устроены проще, нежели поверхностные, более полно используют теплоту. Однако пригодны они лишь в случаях, когда по технологическим условиям производства допустимо смешение рабочих сред.

Рис. 36. Схемы смесительных теплообменников: а – струйный смеситель; б – скруббер (оросительный теплообменник)

Рис. 37. Струйный смеситель (слева) и градирни (справа)

Рис. 38. Принципы работы оросительных теплообменников

5. Расчет теплообменных аппаратов

При расчете поверхностных теплообменных аппаратов основным уравнением для расчета является уравнение

(41)

где Q – количество теплоты, переданной через стенку от греющей среды к нагреваемой за единицу времени, Вт; k – коэффициент теплопередачи, равный обратной величине термического сопротивления и определяемый по формуле (42):

(42)

где F – поверхность теплообменника, м2; t – температурный напор, град.

Ранее предполагалось, что температура греющей и нагреваемой сред не изменяется вдоль поверхности нагрева. Однако, хотя такой случай и встречается на практике (в испарителях), но чаще всего температура теплоносителей по поверхности нагрева изменяется. На рис. 39,а показана схема теплообменника, где теплоносители движутся противоточно навстречу друг другу. На рис. 39,б изображен теплообменник, в котором теплоносители движутся по схеме прямотока (параллельного тока); в этом случае величина t изменяется по поверхности нагрева сильнее, чем в предыдущем случае. Бывают и теплообменники с перекрестным током и с движением теплоносителей по сложным схемам (рис. 39,в).

Рис. 39. Схема теплообменников: а – противоток; б – прямоток; в – перекрестный ток

Рис. 40. Изменение температуры жидкости в теплообменном аппарате: а – прямоток; б – противоток

Теплообменные аппараты

Теплообменный аппарат или теплообменник – это техническое устройство, в котором физический принцип передачи тепла от теплой среды к холодной без применения внешней энергии, превращен в технологический процесс. Он не является самостоятельным прибором и применяется в комплексе с другим тепловым оборудованием, поэтому должен соответствовать ему по параметрам.

Современные модели теплообменников характеризуются высоким уровнем безопасности, производительностью, минимальными потерями тепловой энергии в рабочем процессе, сниженными затратами теплоносителя и его циркуляции. Эти аппараты изготавливаются из новейших материалов, которые стойки к разрушительному коррозийному воздействию, что значительно увеличивает их ресурс. Чтобы понять работу этих устройств, рассмотрим теплообменный процесс.

Читайте также:  Замена котла отопления в частном доме

Понятие теплообмена

Теплообмен представляет собой необратимый физический процесс, когда тепло передается от горячих тел или сред к холодным. На этом физическом законе базируется функционал теплообменного аппарата. Процесс происходит естественно, без совершения какой-либо работы над телом или средой. Он заканчивается, когда разницы температуры выравниваются. Теплообмен осуществляется 3-мя способами:

  • За счет теплопроводности. В этом случае теплота переходит от одного тела к другому при контакте. Материалы, в частности нержавеющие стали, характеризуются разной способностью проводить тепло. Большими показателями характеризуется металлы, кроме свинца и ртути. Тепловой обмен осуществляется во взаимодействии молекул одного вещества с другим. Интенсивность теплообмена измеряется коэффициентом теплопроводности k, который лежит в диапазоне от k = 600…2000 (Вт/м 2 K) для вязких сред (например, сахарный сироп) до k = 2000…7000 (Вт/м 2 K) для воды.
  • Излучением. Это электромагнитные волны, которые испускает вещество при нагревании до конкретных температурных значений. Эту энергию испускают любые тела, в том числе и биологические организмы. Чем выше температурные показатели у вещества, тем большие параметры у излучения. Эта энергия частично улавливается другими телами и частично отбрасывается. Темные предметы интенсивней поглощают тепловое излучение, светлые – больше отражают. Теплообмен излучением играет малозаметную роль и в программах по расчету теплообменников, как правило, не учитывается.
  • Конвекция – это тип теплообмена, при котором выполняются обменные процессы тепловой энергии в потоках газообразных веществ и жидкостей. В твердых веществах конвекция не происходит. Конвекция бывает двух видов: естественная и вынужденная. Первая возникает при неоднородном разогреве. Вынужденный процесс происходит, когда газ или жидкость принудительно перемешиваются. На вынужденном принципе базируется работа теплообменных аппаратов.

Определение и классификация

Теплообменные аппараты – это технологические устройства, которые выполняют передачу тепла межу двумя средами. Установки различаются по принципу действия на два типа:

  • Рекуператоры. В этих устройствах теплоносители отделены друг от друга стенкой. К ним относится большинство современных, в том числе теплообменники для горячего водоснабжения.
  • Регенераторы. В этих аппаратах среды, между которыми происходит теплообмен, поочередно касаются одной и той же поверхности. По регенеративному принципу тепло накапливается в твердом веществе во время контакта с горячим носителем и отдается холодному.

Теплообменник работает и на нагрев, и на охлаждение. Этот фактор расширяет сферы применения установок. Теплообменные устройства применяются:

  • в коммунальном хозяйстве;
  • на нефтеперерабатывающих, нефтяных, химических предприятиях;
  • в энергетической отрасли;
  • на пищевых и фармацевтических комбинатах;
  • в газовой промышленности.

Конкретная модель выбирается в зависимости от условий предстоящей эксплуатации. Разработаны такие аппараты, которые помимо теплообмена выполняют смежные функции. Теплообменные установки, действующие на рекуперативном принципе, подразделяются на виды по направлению движения среды:

  1. прямоточные;
  2. параллельное движение по одну маршруту;
  3. противоточные (наиболее часто встречаются в пластинчатых теплообменниках);
  4. противоточные, при встречном параллельном движении.

Устройство, принцип работы простейшего теплообменника

Теплообменные аппараты различаются устройством, но работают на одном принципе. Чтобы понять его, рассмотрим конструкцию простейшей установки. Элементарный прибор – это емкость с кожухом, охлаждающим и нагревающим. Рубашка окружает емкость и создает кольцевое пространство, в которое подается жидкость или пар (теплоноситель). Если в кольцевое пространство залить холодную воду, то среда в основной емкости охлаждается. Если рубашка будет наполнена теплоносителем, вещество в основном резервуаре будет нагреваться.

Схемы подключения

Теплообменный технический аппарат подключается к системе тремя способами:

  1. Независимая конфигурация.
  2. Параллельная конфигурация (или 1-ступенчатая) предполагает монтаж оборудования соответственно названию между двумя коммуникациями. Регулировка выполняется 1-им клапаном.
    Смысл процесса – это постоянное фиксирование заданной температуры. Это простая структура, обеспечивающая хороший теплообмен, но потребляет большие объемы теплоносителя.
  3. Двухступенчатая конфигурация рационально использует тепловую энергию обратного потока. Подготовка жидкости выполняется в группе из 2-х агрегатов.
    Такой теплообменник называется моноблок, то есть 2 пластинчатых теплообменника, изготовленные на одной раме. Первая ступень теплообмена нагревает воду обратным потоком воды из системы отопления примерно до +40 градусов. Вторая ступень теплообмена продолжает процедуру и доводит показатели температуры воды до +60 градусов, что соответствует общепринятому нормативу по температуре ГВС. В этом случае между теплообменными аппаратами может быть установлено любой тип соединения. Этот способ характеризуется низким расходом теплоносителя – до 40% за счет использования оставшегося неиспользованным тепла обратного потока системы отопления, и, соответственно, высоким КПД.

Грамотный выбор схемы подключения гарантирует экономичность эксплуатации. Для этого нужно правильно увязать гидравлические режимы горячего водоснабжения и отопления.

Технические характеристики и преимущества теплообменников

Любой теплообменный охладительный или нагревательный аппарат устроен по принципу обмена теплом между средами, но конструкции – различны. Устройства создаются в широком ассортименте. Чтобы правильно сделать выбор, нужно знать:

  • виды устройств;
  • их конструкции;
  • технические и эксплуатационные параметры;
  • назначение.

В различных сферах жизнедеятельности человека наиболее востребованы аппараты рекуперативного типа, они классифицируются по следующим видам:

  • миниканальные;
  • смесительные;
  • погружные;
  • паяные;
  • поверхностные;
  • оросительные;
  • пластинчатые;
  • ребристые;
  • кожухотрубные и прочие.

Пластинчатые аппараты высоко популярны, в сравнении с другими конструкциями. Они производительны, безопасны, надежны и относительно дешевы в изготовлении и эксплуатации. Это проточные установки. Они представляют собой пластины, собранные в пакет пластин, между которыми формируются нагревающий и нагреваемый каналы. Пакет пластин устанавливается в раму с рабочим давлением 10, 16 или 25 бар.

Потоки разделены стенками, поэтому перемешивание сред исключается. От качества прокладочного материала, числа пластин в пакете, размеров и формы зависят условия, в которых будет эксплуатироваться устройство. Базовые эксплуатационные параметры теплообменников:

  • габариты установки;
  • диапазон температур;
  • вид исполнения;
  • материалы, из которых выполняются базовые элементы;
  • номинальное давление;
  • расходы теплоносителя.

Правильный выбор – это первый критерий надежной работы систем. Как и всякая техника, нуждаются в техническом обслуживании, замене расходных материалов, текущем ремонте. Особенностью ухода за теплообменным оборудованием является промывка внутренних стенок пластин. Поскольку внутри конструкции циркулируют горячие среды, при температуре выше +40 градусов образуются посторонние вещества: накипь, ржавчина, а также возможно образование химических соединений. Они осаждаются на стенках и мешают передаче тепла, то есть снижают коэффициенты теплопередачи.

Для сохранения работоспособности оборудования на протяжении всего срока эксплуатации, необходима регулярная промывка системы отопления, охлаждения и подачи горячей воды. Разработаны и используются несколько технологий очистки, но лучшие результаты показывает химический метод (безразборным или разборным способами). Промывку выполняют либо согласно графику регламента, либо при появлении признаков засора.

Выводы

Теплообменный аппарат – это надежная, производительная и безопасная установка. Еще недавно считали импортное оборудование более безопасным и долговечным, но теперь пластинчатые теплообменники российского производства ничем не уступают аналогам зарубежного производства, но реализуются по разумным ценам.

Наша компания реализует теплообменные установки любого типа и производства. Поставки выполняются в любой регион России. Продукция сертифицирована, соответствует техническим нормативам РФ и сопровождается гарантиями. Наши менеджеры с помощью инженерных расчетов помогут вам грамотно подобрать модель для конкретных условий эксплуатации.

Назначение теплообменников

Теплообменник – прибор, главная функция которого заключается в передаче тепловой энергии от одной рабочей среды к другой. В качестве теплоносителя может выступать газообразное вещество, кислоты и щелочи, пар, вода и различные растворы.

Самыми популярными на сегодняшний день теплообменными аппаратами признаны пластинчатые установки. Их успешно применяют в следующих сферах:

  • химическая;
  • нефтеперерабатывающая;
  • газовая;
  • атомная;
  • нефтехимическая;
  • энергетическая;
  • коммунальная сфера.

Конструкцию устройства, материал комплектующих и иные параметры нужно выбирать исходя из особенностей технологического процесса и необходимой производительности. Подробнее о видах теплообменных аппаратов и их назначении рассказывают коллеги из компании «ПроТепло» https://proteplo.org .

Использование теплообменников в разных системах

Зачем нужен теплообменник? Область эксплуатации данных устройств можно разделить на несколько категорий: промышленность, коммунальное хозяйство и бытовые нужды. В каждом случае установка будет отличаться материалом исполнения, габаритами и мощностью, а также циркулирующими рабочими средами.

В системе отопления

Теплообменное оборудование в системе отопления позволяет значительно снизить расход ресурсов и добиться высокой степени контроля и регулировки процесса.

Система отопления может быть:

  • зависимой – система без теплообменника, когда тепло поступает от центрального теплового пункта регулярно в определенном количестве;
  • независимой – система с теплообменником, который позволяет регулировать количество поступающей энергии в соответствии с потребностями конечного потребителя.

Зачем нужен теплообменник в системе отопления? Он разделяет единую конструкцию на две части: одна из них относится к поставщику, а другая – к потребителю тепла. Аппарат служит промежуточной станцией, через которую проходит горячая вода с различными примесями: антифриз, масло и иные компоненты.

Теплообменник в ИТП

Использование пластинчатого оборудования для автоматизации индивидуального теплового пункта позволяет снизить потери энергии до 40% за счет высокой эффективности установки.

Независимая система отопления состоит из главного пункта, который распределяет тепло между разными объектами, и дополнительных теплообменников, установленных в индивидуальном тепловом пункте, откуда тепло поступает к конечному потребителю. Наличие теплообменной конструкции в данной схеме – возможность для владельца квартиры регулировать температурный режим в помещении. Он не будет потреблять излишки тепла, что приводит к значительной экономии ресурсов.

В системе горячего водоснабжения

Усиление мощности кожухотрубного теплообменника возможно лишь за счет большей ширины и длины змеевика, что сказывается отрицательно на размерах корпуса. Громоздкая конструкция занимает много места и неудобна в монтаже. Пластинчатый теплообменник, габариты которого в 3 раза меньше, позволяет получить аналогичную производительность.

В котельной

Обыденная практика – использование в котельных двух видов теплообменников. Это средство защиты от гидроударов, химических и механических примесей, перепада высот. Независимые контуры позволяют осуществлять автономный контроль и регулировку каждой конструкции. В таком случае продолжительность эксплуатации котлов значительно увеличивается, накипь на стенках прибора не скапливается.

Использование теплообменных устройств в промышленности

Теплообменники имеют разнообразное технологическое значение. Можно разделить все модели на две большие категории:

  • теплообменные устройства, в которых основной процесс – передача тепла;
  • теплообменные устройства, в которых охлаждение, конденсация, пастеризация и иные процессы – основные, а передача тепловой энергии выступает в качестве сопутствующего компонента.

По основному применению модели классифицируют на группы:

  • конденсаторы;
  • подогреватели;
  • холодильники;
  • испарители.

Их применение широко востребовано в разных отраслях промышленности. Внедрение в технологический процесс прибора позволяет значительно ускорить работу и увеличить эффективность.

Использование разного вида рабочих сред

Грамотно подобранный теплоноситель способен значительно повысить производительность работы.

Водяной пар

Одним из широко распространенных теплоносителей является перегретый (насыщенный) водяной пар. Он обладает рядом достоинств: высокая интенсивность теплоотдачи, легкое транспортирование по трубам, возможность регулировать температуру. Чаще всего данный вид теплоносителя применяют в технологических процессах с многократным испарением, когда выпариваемый продукт направляется в подогреватели или другие выпарные установки.

Горячая жидкость

Не менее распространены в качестве агентов, циркулирующих по теплообменнику – горячие жидкости и вода. Они отличаются менее интенсивным подогревом и стабильно снижающейся температурой носителя.

Для пара и воды характерен один значительный недостаток: с повышением температуры происходит резкий рост давления в системе. На пищевых производствах аппараты не могут работать при температуре выше 160°С.

Масляный раствор

Масляный обогрев целесообразен в консервной промышленности, он позволяет эксплуатировать теплообменник при 200°С.

Горячий воздух и газ

Газ и горячий воздух (максимальная температура 300-1000°С) используются в сушильных устройствах и печах. Газообразные вещества имеют много недостатков: их трудно транспортировать и контролировать по температурному параметру, они обладают низким коэффициентом теплообмена, а топочные газы сильно загрязняют поверхность теплообменника.

Читайте также:  Из чего делают бензин

Выбор промышленного теплообменного оборудования

Для эффективного выполнения задач в промышленности теплообменник должен соответствовать требованиям технологического процесса:

  • возможность регулирования и поддержания температуры рабочей среды;
  • соответствие скорости циркуляции продукта необходимой минимальной продолжительности пребывания агента в системе;
  • устойчивость материала теплообменника к воздействию рабочей среды;
  • соответствие устройства давлению теплоносителя.

Второй важный критерий отбора – экономичность и производительность прибора, сочетание высокой интенсивности теплообмена с сохранением необходимых гидравлических показателей устройства.

Эксплуатация разных видов теплообменных устройств в промышленности

Применение теплообменников может быть построено по следующим направлениям:

  • использование остаточного тепла для генерации электрической энергии;
  • точная регулировка температуры во время химических процессов;
  • вторичное использование энергии для бытовых потребностей;
  • поддержание температуры в бытовых системах отопления в стандартизированных параметрах.

Исходя из поставленных задач, можно выбрать оптимальную модель прибора по мощности, конструкции и иным параметрам.

Пластинчатый теплообменный аппарат

Оборудование с пластинами может быть использовано в разных отраслях промышленности, в том числе пищевой. Его использование экономически целесообразно при пастеризации молока и сока, которое происходит в три шага. Подогретый на третьей стадии раствор используется как горячий теплоноситель для подогрева на двух остальных этапах. Это позволяет значительно экономить ресурсы.

Не менее распространены пластинчатые модели при обогреве паром с низким давлением. Данный прибор не пригоден для функционирования в условиях высокого давления из-за большой вероятности разгерметизации уплотнительных прокладок между пластинами.

Принципиальная схема пластинчатого теплообменного аппарата
1,3,5 – нечетные пластины; 2,4 – четные пластины; I – вход и выход первого теплоносителя; II – вход и выход второго теплоносителя

Труба в трубе

Оборудование, которое имеет небольшую площадь теплообмена и применяется только в установках малой мощности для передачи энергии в средах «газ-жидкость».

Схема теплообменного аппарата “труба в трубе”
1 – внутренняя труба; 2 – наружная труба; 3 – изогнутая соединительная труба; 4 – соединительные патрубки

Спиральные конструкции

Приборы применяются для взаимодействия рабочих сред «жидкость-жидкость». В качестве агента нередко выступает пар.

Основное назначение теплообменника: конденсаторы пониженного давления. Если теплоноситель имеет твердые частицы, волокна и иные примеси, прибор устанавливают в горизонтальном положении для предотвращения скапливания веществ в нижней части установки.

Схема спирального теплообменника

Элементные модели

Теплообменник представляет собой нескольких секций, объединенных в одну конструкцию. Его активно эксплуатируют, когда необходимо работать с высоким давлением, или теплоносители циркулируют с одинаковой скоростью без изменения агрегатного состояния.

Кожухотрубный аппарат

Установка, в которой теплоносители движутся по трубам и в межтрубном пространстве. Для увеличения скорости процесса предусмотрены решетки и перегородки. Область применения: промышленность и транспортная сфера для нагрева, охлаждения и конденсации газообразных и жидких сред.

Витые приборы

Установки участвуют в разделении газовых смесей путем глубокого охлаждения в приборах высокого давления. Один из главных недостатков конструкции – трансформация под действием температурного напряжения.

Схема витого теплообменника

Графитовые теплообменные установки

Это незаменимое оборудование на ряде предприятий. Материал устройства устойчив к коррозии и отличается высокой теплопроводностью.

Схема графитового теплообменника

Заключение

Использование теплообменников в быту и промышленности экономически обосновано из-за ряда преимуществ. Установки увеличивают скорость технологического процесса, повышают его эффективность и снижают расход ресурсов.

Подобрать конкретную модель теплообменного аппарата можно по данной ссылке: https://proteplo.org/raschet-teploobmennika.

Добавлено: 29.11.2018 15:47:38

Еще статьи в рубрике Вентиляция, кондиционирование, отопление:

  • Arbonia – производитель отопительных приборов

Говоря о тепле родного дома, люди не в последнюю очередь имеют в виду действительно комфортную температуру, характерную для любого жилья, где .

Что нужно знать о крышных котельных специалисту

После появления регулирующих технических документов крышные котельные уверенно зашагали по стране. Их используют, если есть проблемы с размещением отдельно стоящей или .

Промышленные ИК обогреватели и их ключевые положительные особенности

Промышленный обогрев обладает множеством отличительных особенностей в сопоставлении с бытовым. Прежде всего, важно принимать во внимание нестандартные габариты помещений (отопление складских .

    Классификация печей для бани. Какую выбрать?

    Хорошая печь для бани – это не только создание определенной температуры для парилки, подогрева воды для мытья, но и . .

    ООО «Тепло Сибири» предлагает пластинчатые теплообменники Funke для коммунальной и промышленной сферы

    «Тепло Сибири» предлагают обратить внимание на особую технологию с несимметричными каналами Off-set, которая позволяет снизить количество пластин в блоке при сохранении .

    Куда пристроить котёл?

    Даже подключаемые к коммуникациям стиральная и посудомоечная машины оставляют немало возможностей для выбора места – лишь бы можно было организовать подвод .

    Теплообменник что это такое

    Теплообменник – устройство для передачи тепла от одного теплоносителя к другому. Теплообменный аппарат – автономное теплопередающее устройство, состоящее из теплопередающего элемента (элементов) и полостей для движения теплоносителей. Имеет устройства для входа и выхода теплоносителей. Число, состав и схема соединения элементов в аппарате могут быть любыми. Система теплообменников – совокупность теплообменников, расположенных в ряд, параллельно либо в любой другой последовательности. Теплообменники в системе отличаются составом теплоносителей.

    Редактирование: К удалению. Этот раздел содержит второстепенные понятия и ничего нового к остальным разделам не добавляет.

    Основные типы

    Теплообменники по способу передачи теплоты подразделяют на поверхностные, где отсутствует непосредственный контакт теплоносителей, а передача тепла происходит через твёрдую стенку, и смесительные, где теплоносители контактируют непосредственно. Поверхностные теплообменники в свою очередь подразделяются на рекуперативные и регенеративные, в зависимости от одновременного или поочерёдного контакта теплоносителей с разделяющей их стенкой [1] .

    Поверхностные теплообменники

    Рекуперативные теплообменники

    Рекуперат́ивный теплообме́нник — теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, в стенке между которыми происходит теплообмен. При неизменных условиях параметры теплоносителей на входе и в любом из сечений каналов, остаются неизменными, независимыми от времени, т.е процесс теплопередачи имеет стационарный характер. Поэтому рекуперативные теплообменники называют также стационарными.

    В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также перекрестноточными при взаимно перпендикулярном движении двух взаимодействующих сред.

    Часто под рекуперативным теплообменником ошибочно понимается рекуперативный противоточный теплообменник. (В нём вместо уравнивания температурных потенциалов происходит их обмен, потери могут составлять до 30 %).

    Наиболее распространённые в промышленности рекуперативные теплообменники [2] :

    • Кожухотрубные теплообменники,
    • Элементные (секционные) теплообменники,
    • Двухтрубные теплообменники типа “труба в трубе” [3] ,
    • Витые теплообменники,
    • Погружные теплообменники,
    • Оросительные теплообменники,
    • Ребристые теплообменники,
    • Спиральные теплообменники,
    • Пластинчатые теплообменники,
    • Пластинчато-ребристые теплообменники,
    • Графитовые теплообменники.
    • фторопласт-Тефлоновые теплообменники.

    Регенеративные теплообменники

    В регенеративных поверхностных теплообменниках теплоносители (горячий и холодный) контактируют с твердой стенкой поочерёдно. Теплота накапливается в стенке при контакте с горячим теплоносителем и отдаётся при контакте с холодным. [1]

    Смесительные теплообменники

    Смеси́тельный теплообме́нник (или конта́ктный теплообме́нник) — теплообменник, предназначенный для осуществления тепло- и массообменных процессов путем прямого смешивания сред (в отличие от поверхностных теплообменников). Наиболее распространены пароводяные струйные аппараты ПСА — теплообменники струйного типа, использующие в своей основе струйный инжектор [4] . Смесительные теплообменники конструктивно устроены проще, нежели поверхностные, более полно используют тепло. Однако, пригодны они лишь в случаях, когда по технологическим условиям произ­водства допустимо смешение рабочих сред.

    Большое применение контактные теплообменники находят в установках утилизации тепла дымовых газов, отработанного пара и т.п [5] .

    Конструкции теплообменников

    Конструкционно теплообменники подразделяют на:

    • объемные одна из сред имеет значительный объем в теплообменнике, одна среда сосредоточена в баке большого объема, вторая протекает через змеевик;
    • скоростные (кожухотрубные) среды движутся с достаточно большой скоростью для увеличения коэффициента теплоотдачи, много мелких трубочек находятся в одной большой (кожух), среды движутся одна в межтрубном пространстве, другая внутри трубочек, обычно в трубочках находится более «грязная» среда, так как их легче чистить;
    • пластинчатый теплообменник состоит из набора пластин, среды движутся между пластинами, прост в изготовлении (штампованные пластины складываются с прокладками между ними), легко модифицируется (добавляются или убираются пластины), хорошая эффективность (большая площадь контакта через пластины).
    • пластинчато-ребристый теплообменник в отличие от пластинчатого теплообменника состоит из системы разделительных пластин, между которыми находятся ребристые поверхности – насадки, присоединенные к пластинам методом пайки в вакууме.

    С боков каналы ограничиваются брусками, поддерживающими пластины и образующие закрытые каналы. Таким образом, в основу пластинчато-ребристого теплообменника положена жесткая и прочная цельнопаянная теплообменная матрица, построенная по сотовому принципу и работоспособная (даже в исполнении из алюминиевых сплавов) до давления 100 атм. и выше. В пластинчато-ребристых теплообменниках существует большое количество насадок, что позволяет подбирать геометрию каналов со стороны каждого из потоков, реализовывая оптимальную конструкцию. Основные достоинства данного типа теплообменников – компактность (до 4000 м2/м3) и легкость. Последнее обеспечивается за счет применения при изготовлении теплообменной матрицы пакета из тонколистовых деталей из легких алюминиевых сплавов.

    • Оребренные пластинчатые теплообменники, ОПТ состоит из тонкостенных оребренных панелей, изготовленных методом высокочастотной сварки, соединенные поочередно с поворотом на 90 градусов. За счет конструкции, а также многообразия используемых материалов достигаются высокие температуры греющих сред, небольшие сопротивления, высокие показатели отношения телепередающей площади к массе теплообменника, длительный срок службы, низкая стоимость и др. Часто используются для утилизации тепла отходящих газов.
    • спиральный теплообменник представляет собой два спиральных канала, навитых из рулонного материала вокруг центральной разде­лительной перегородки — керна, среды движутся по каналам. Одно из назначений спиральных тепло­обменников — нагревание и охлаждение высоковязких жидкостей.

    При выборе между пластинчатыми и кожухотрубными теплообменниками предпочтительными являются пластинчатые, коэффициент теплопередачи которых более чем в три раза больше, чем у традиционных кожухотрубных. [2] Кроме того, коэффициент полезного действия пластинчатых теплообменников составляет 90-95 %, а занимаемая площадь в 3-4 раза меньше, чем для кожухотрубных. [6] .

    В то же время пластинчатые теплообменники, оснащённые средствами автоматики, регулирования и надёжной арматурой, позволяют снизить количество теплоносителя, идущего на нагрев воды. А значит, и диаметры трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры, снизить нагрузки на сетевые насосы и, соответственно, уменьшить потребление электроэнергии и др.

    Но на данный момент стали появляться современные кожухотрубные теплообменники, оснащенные трубками, профилированными таким образом, чтобы рост гидравлического сопротивления ненамного превышал рост теплоотдачи вследствие применения турбулизаторов потока. Это достигается накаткой на внешней поверхности трубы кольцевых или винтообразных канавок, вследствие образования которых на внутренней поверхности трубы образуются плавно очерченные выступы небольшой высоты, интенсифицирующие теплоотдачу в трубах. Данная технология, в дополнение к таким важным показателям как высокая надежность (также при гидравлическом ударе) и меньшая стоимость, дает отечественному кожухотрубному оборудованию дополнительные преимущества по сравнению с иностранными пластинчатыми аналогами. Но это преимущество исчезает при первой промывке такого теплообменника, т.к. очистка внутренних поверхностей трубок с винтообразными канавками практически невозможна и ведет к быстрому выходу такого теплообменника из строя.

    Серьёзной проблемой является коррозия теплообменников. Для защиты от коррозии применяется газотермическое напыление трубных досок, труб пароперегревателей. Это относится не только к кожухотрубным теплообменникам, изготовленным из углеродистой стали. Пластины пластинчатых теплообменников в подавляющем большинстве изготавливаются из коррозионно-стойкой жаропрочной стали, но несмотря на этот факт также подвержены питтинговой коррозии при использовании неингибированных сред.

Ссылка на основную публикацию