Рекуперативные теплообменные аппараты непрерывного действия

Практическое занятие № 4

Наименование занятия:

Рекуперативные теплообменные аппараты непрерывного действия

Цель занятия:

Определить основные элементы и принцип действия спирального теплообменного аппарата.

Определить основные элементы и принцип действия змеевикового (погружного) теплообменного аппарата.

Определить основные виды оребрения у ребристых теплообменных аппаратов и принцип действия их.

Описать применение ребристых теплообменников

Методические указания к занятию.

 

Теплообменным аппаратом называется устройство, в котором один теплоноситель (газообразный или жидкий) отдает свою теплоту другому теплоносителю (жидкому или газообразному). Т.е теплообменники предназначены для теплообмена между греющим нагреваемым теплоносителем

Спиральные теплообменники:

Спиральный теплообменник состоит из корпуса, двух плоских крышек, опарные рамы и четырех патрубков для входа и выхода теплоносителей. В корпус помещают поверхность нагрева из двух металлических листов свернутых в спираль. Теплообменник изготовляют так, два металлических листа толщиной 3 - 7мм сворачивают на специальном станке в спираль. Таким образом, получается два спиральных канала, каждый из них имеет полуцилиндрическую часть в центре аппарата. Спирали изготовляют так, чтобы торцы листов строго лежали в одной плоскости. С торцов спирали закрывают крышками и стягивают болтами. Для лучшей герметизации и устранения перетекания теплоносителей между крышками и листами по всему сечению теплообменника помещают прокладку из резины, паротита, асбеста или мягкого металла.

Спиральные теплообменники бывают вертикального или горизонтального типа.

Достоинства:

1. Повышенная компактность, поэтому большая поверхность теплообмена в единице. объёма. У них в 1 м³ до 100 м² поверхности нагрева, Примерно в два раза компактней трубчатых.

Меньше гидравлическое сопротивление для прохода теплоносителей, почти нет местных сопротивлений.

Можно получить высокое значение скорости движения рабочей среды, следовательно получить высокое значение коэффициенти теплообмена (теплоотдачи).

В них можно получить чистый противоток.

Недостатки: 1. Сложность изготовления и ремонта.

Трудность герметизации каналов, особенно при переменных давлениях и при работе под вакуумом.

Пригодны для работы под избыточным давлением. до 1 МПа. (10 бар)

Применение: Применяют для нагрева и охлаждения жидкостей. растворов. Они могут работать без изменения и с изменением агрегатного состояния одного из теплоноситей, как при противотоке, так и при прямотоке,

Вертикальные аппараты можно использовать для конденсации паров и паров из парогазовых смесей.

 

Змеевиковый (погружной) теплообменный аппарат

Погружные теплообменники состоят из змеевиков погруженных в нагреваемую среду.

Змеевик, в котором движется греющий теплоноситель через стенки змеевика отдает свое тепло нагреваемой среде

 

Ребристые аппараты

Ребристые теплообменники наиболее эффективны в условиях, когда коэффициенты теплообмена по обеим сторонам различаются значительно, т. е. один из теплоносителей имеет большой. а другой на оборот малый коэффициент теплоотдачи например: воздух 100Вт/м² С – вода – 1000-3000 Вт/м²град).

Улучшение условий теплопередачи достигается искусственным увеличением поверхности теплообмена путем оребрения трубы на той стороне стенки, где величина коэффициент. теплоотдачи мала тем самым увеличивается количество передаваемого тепла со стороны неоребреной поверхности.

Поверхность нагрева ребристых теплообменников набирают из труб с поперечными. продольными, проволочными. стерженьковыми и другими ребрами. Ребристую поверхность изготовляют различных конструкций. В зависимости от вида ребер теплообменники бывают

С пластинчатыми ребрами, с круглыми ребрами, со спиральным ребрами плавниковое оребрение, проволочное игольчатое

Продольное и т. д

Закрепление ребер на трубе производится сваркой, методом литья, путем холодной прокатки, гладких толстостенных труб, пайкой в расплавленном цинке, навивкой с натягом, завальцовкой в канавку и др.

Наиболее производительными и экономичными являются автоматизированные процессы изготовления труб с навивным, с накатным, с приварным, с поперечно – спиральным оребрением, При этом поверхность нагрева увеличивается в 20 раз. Ребристые поверхности применяют в различных отраслях промышленности особенно в авиации.

Как и у всех теплообменных аппаратов тепловой расчет сводится к решению уравнений теплового баланса и теплопередачи. Особенностью являются, что средняя температура поверхности ребра отличается от средней температуры неоребренной части стенки. При оребрении стремятся к выполнению условия

α₁ F_ст ≈ α₂ F_реб.ст

F_р.ст / F_ст = ψ ψ - коэф оребрение от 4 до 10)

F_р.ст - площадь оребренной поверхности F_ст – площадь гладкой поверхности

Практическое занятие № 4

Наименование занятия:

Рекуперативные теплообменные аппараты непрерывного действия

Цель занятия: