Классификация теплообменников

1. Классификация теплообменников

• – по технологической схеме – на прямоточные,
противоточные и с поперечным током
теплоносителей;
• – по режиму работы – на теплообменники
периодического и непрерывного действия;
• – по способу передачи теплоты – на
теплообменники смешивания, или контактные, в
которых теплоносители перемешиваются (т.е.
осуществляется их контакт), и поверхностные, в
которых теплоносители разделены твердыми
стенками;
• – по основному назначению – на подогреватели,
испарители, холодильники, конденсаторы
(конденсоры);
• – по сочетанию фазовых состояний рабочих сред
– на жидкостно-жидкостные, парожидкостные и
газожидкостные;
• – по конструктивным признакам.

2.

Сре
да 1
Сред
а2
Попереч
ное
Сред
обтекан а 1
ие
Сред
а2
Среда
2
Проти
воток
Среда
1
Сре
да
Среда1
2
Прямо
ток
Среда
2 Среда
1
Сре
да 1
Среда
2

3. По конструкции теплообменники подразделяются на:

теплообменники с рубашками,
кожухотрубные теплообменники,
погружные,
оросительные
с плоскими поверхностями нагрева и
охлаждения.

4. Теплообменниками с рубашками

Распределение температур в
аппарате

5. Кожухотрубные теплообменники

Ж1
Ж1
Г
Ж2
Пар
Ж2
Кк
Ж1
Схемы одноходовых кожухотрубных теплообменников
Ж1

6.

5
4
Верхняя
коробка
7
Ж1
Ж1
8
Ж2
4
6
3
2
1
Ж2
8
1
Ж1
Ж1
4
Ходы
3
2
1
Схема многоходового кожухотрубного теплообменника
Цифрами обозначены номера полостей перетекания жидкости между ходами
2
Нижняя
коробка

7. Способы увеличения интенсивности теплообмена

1. Увеличить скорость движения рабочих тел
(реализацией турбулентного движения),создание
искусственной турбулизации потока и др.
2. Увеличение коэффициента теплоотдачи жидкости
путем организации ее пленочного течения.
3. Улучшение условий отвода неконденсирующихся газов
и конденсата при паровом обогреве.
4. Устранение застойных зон при обтекании
поверхностей теплообмена.
5. Оптимизация температур и дополнительных
термических сопротивлений.

8. Тепловой расчет

Определяются:
площадь поверхности теплообмена,
средняя разность температур и средние
температуры рабочих тел,
тепловая нагрузка и расход
теплоносителей,
коэффициент теплопередачи.

9. Исходные данные для расчета

расход подогреваемого теплоносителя М, кг/с;
концентрация СВ (концентрацию сухих
веществ);
начальную и конечную температуры tн и tк,
давление греющего пара Р,
тип подогревателя;
внутренний и внешний диаметры стальных
трубок d1 и d2;
длина L трубок;
скорость движения теплоносителя V;
коэффициент использования поверхности
нагрева.

10. Тепловая нагрузка

Q М c (t k t м )
где = 1,02. ..1,05 – коэффициент тепловых потерь.

11. Расход пара

Q
D
iп iк
где iп , iк – удельные энтальпии греющего пара и
его конденсата;
iк =[ts–(2…5)] ск = tк ск, оС;
tк – средняя температура конденсата;
ск – его удельная теплоемкость, Дж/(кг К).

12. Поверхность нагрева подогревателя

Q
Q
F
q K t
K – суммарный коэффициент
теплопередачи с учетом загрязнения
поверхности

13. Конструктивный расчет

– размеров проточной части трубного
пространства;
– размещения трубок в решетке;
– диаметра корпуса аппарата;
– диаметров патрубков.

14. Площадь сечения трубок

M
f

15. Количество трубок

4 f
n1
2
dB
dв- внутренний диаметр трубок

16. Длина пучка трубок

f
L1
d p n1
dр
dр
dр
dр
– расчетный диаметр трубок,
= ( dв + dн) при 1 = 2;
= dв при 1 2;
= dн при 1 2.

17. Общее число трубок и их длина

n z1 n1 ;
F
L
4 z1 f1
,
.
L1
z
L

18. Способы размещения трубок в решетке

а) по вершинам правильных
шестиугольников (равносторонних
треугольников);
б) по сторонам квадратов;
в) по концентрическим окружностям.

19.

t
в
r
а
б
а
б

20. Теплоносители

Наибольшее распространение в
промышленности получили
следующие методы нагревания:
Водяным паром
Газом
Промежуточным тепло носителем
Электрическим током