Теплообменники: использование, конструкция и виды

Теплообменники представляют из себя устройства, в которых происходит передача тепла от горячих теплоносителей к холодным (нагреваемым). Теплоносителем может быть газ, пар, жидкость. Теплообменники могут использоваться как нагреватель или охладитель. Свое применение они нашли в технологическом процессе нефтеперерабатывающих, нефтехимических, химических, газовых и других отраслей промышленности, а также в энергетике и коммунальных хозяйствах.

Теплообменники в зависимости от способа передачи тепла разделяются на смесительные и поверхностные. Поверхностные не имеют непосредственного контакта теплоносителя, а передачи тепла осуществляются через твердые стенки. Они делятся на регенеративные и рекуперативные. Смесительные теплообменники отличаются непосредственным контактом теплоносителей.

Широко применяются рекуперативные теплообменники, в которых горячие и холодные теплоносители двигаются в различных каналах, между стенок которых осуществляется теплообмен. Если параметры теплоносителя не изменяются на входах и в любых из сечений канала, то процессы теплопередачи имеют характер стационарный. По этой причине рекуперативные теплообменники часто имеют название стационарных.

Рекуперативные теплообменники

При определенных направлениях движений теплоносителя могут иметь свойства прямоточных при параллельных движениях в одинаковом направлении, противоточных при параллельных встречных движениях и
перекрестноточных при одинаково перпендикулярных движениях двух сред, которые взаимодействуют между собой.

Бывают теплообменники, в которых холодный и горячий теплоноситель контактирует с твердыми стенками по очереди. Их называют регенеративными поверхностными. В них накапливается тепло в стенках при контактах с горячими теплоносителями и отдается при контактах с холодными теплоносителями.

Теплообменники смесительные

Предназначены для осуществлений массообменного и теплопроцесса с помощью прямых смешиваний среды. Самыми распространенными являются пароводяные струйные теплообменники. Конструктивное устройство этих теплообменников значительно проще, чем у поверхностных. Они более рационально пользуются теплом и применяются лишь в том случае, когда технологические условия производства допускают смешения рабочей среды. В установке утилизации тепла дымового газа и отработанных паров нашли применение контактные теплообменники.

Виды теплообменников в зависимости от конструкции:

• Объемные получили свое название из-за того, что одна его среда занимает большой объем в теплообменнике, другая среда сосредотачивается в баках больших объемов, и еще одна протекает сквозь змеевики.
• Скоростные или кожухотрубные теплообменники обладают средами, которые двигаются с высокой скоростью, чтобы увеличить коэффициент теплоотдачи. Мелкие трубочки расположены в кожухе, среда движется в межтрубных пространствах, а вторая в трубочках. Как правило, в трубках имеется загрязненная среда, так как их проще очищать.
• Пластинчатые теплообменники состоят из нескольких пластин, а среда движется между ними. Они просты в изготовлении, их просто модифицировать и они имеют хорошую эффективность.
• Пластинчато-ребристые теплообменники отличаются от других тем, что состоят их систем разделительных пластинок, а между ними имеется ребристая поверхность. Спиральный состоит из двух каналов, которые навиты на рулонный материал вокруг центральных разделительных перегородок.
• Спиральные теплообменники могут нагревать и охлаждать высоковязкие жидкости.

Одним из минусов теплообменников является коррозия. Для защиты используют газотермические напыления трубной доски и трубы паронагревателя. Применяется это только для кожухотрубных теплообменников, которые изготавливают из углеродистых сталей. Пластинчатые теплообменники производят из нержавеющих сталей, устойчивых к коррозии.