Рекуперативный теплообменник

Рекуперат́ивный теплообме́нник — теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, теплообмен происходит через стенку. При этом тепловой поток в каждой точке стенки сохраняет одно и то же направление. Если параметры теплоносителей на входах в теплообменник не изменяются, то при ламинарных течениях внутри параметры теплоносителей будут независимы от времени. В этом случае, процесс теплопередачи имеет стационарный характер, и такие теплообменники называют также стационарными, в противоположность, например, от регенеративных теплообменников. [1]

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. [2]

Примечания

Ссылки

См. также

Это заготовка статьи о технике. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. Это примечание по возможности следует заменить более точным.

Полезное

Смотреть что такое «Рекуперативный теплообменник» в других словарях:

рекуперативный теплообменник — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN recuperative heat exchangerRHE … Справочник технического переводчика

Теплообменник — Простейший теплообменник типа «труба в трубе» Теплообменник, теплообменный аппарат устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы … Википедия

Теплообменник — [heat exchanger] теплообменный аппарат, устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя или несколькими теплоносителями либо между теплоносителем и поверхностью твердого тела. По способу взаимодействия теплоносителей теплообменники… … Энциклопедический словарь по металлургии

рекуперативный воздухоподогреватель — Теплообменник, в котором воздух подогревается передачей тепла через поверхность, отделяющую воздух от дымовых газов. [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN recuperative air… … Справочник технического переводчика

Рекуперативный противоточный теплообменник — Схема, поясняющая работу противоточного теплообменника. Холодное тело подаётся слева при температуре Т1. Горячее справа при температуре Т8. Температуры Т2…Т6 везде попарно меньше температур Т13…Т9, т.е … Википедия

Противоточный теплообменник — Схема, поясняющая работу противоточного теплообменника. Холодное тело подаётся слева при температуре Т1. Горячее справа при температуре Т8. Температуры Т2…Т6 везде попарно меньше температур Т13…Т9, т.е. Т2 Википедия

Противопоточный теплообменник — Схема, поясняющая работу противоточного теплообменника. Холодное тело подаётся слева при температуре Т1. Горячее справа при температуре Т8. Температуры Т2…Т6 везде попарно меньше температур Т13…Т9, т.е. Т2 Википедия

ГОСТ 23172-78: Котлы стационарные. Термины и определения — Терминология ГОСТ 23172 78: Котлы стационарные. Термины и определения оригинал документа: 47. Барабан стационарного котла Барабан D. Trommel E. Drum F. Reservoir Элемент стационарного котла, предназначенный для сбора и раздачи рабочей среды, для… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

BR 185 — BR 185 … Википедия

Электровоз BR 185 — BR 185 четырехосный двухсистемный электровоз немецких железных дорог серии BR 185 Основные данные … Википедия

Источник

Рекуперативный теплообменник

Если же два или больше теплоносителей попеременно соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева, то теплообменный аппарат называют регенеративным. В период соприкосновения с одним из теплоносителей стенки аппарата получают тепло и аккумулируют его; в следующий период соприкосновения другого теплоносителя с той же поверхностью стенок аккумулированное тепло передается теплоносителю. Направление теплового потока во втором периоде изменяется на противоположное.

В большинстве рекуперативных аппаратов осуществляется непрерывная передача тепла через стенку от одного теплоносителя к другому. Эти аппараты, как правило, являются аппаратами непрерывного действия. Рекуперативные аппараты, в которых производится периодический нагрев или охлаждение одного из теплоносителей, относят к аппаратам периодического действия.

Регенеративные теплообменники в большинстве случаев являются аппаратами периодического действия; в них разные теплоносители поступают в различные периоды времени. Непрерывная работа осуществляется в таких аппаратах лишь в том случае, если они снабжены движущимися стенками или насадками, попеременно соприкасающимися с потоками разных теплоносителей и непрерывно переносящими тепло из одного потока в другой. В смесительных теплообменных аппаратах тепло- и массообмен осуществляется путем непосредственного контакта и смешения жидких и газообразных теплоносителей.

В зависимости от назначения производственных процессов в качестве теплоносителей могут применяться самые различные газообразные, жидкие и твердые тела. Водяной пар, как греющий теплоноситель, в теплообменных аппаратах получил большое распространение благодаря ряду его достоинств. Его можно транспортировать по трубопроводам на значительные расстояния (до нескольких сотен метров). Интенсивная теплоотдача от конденсирующегося водяного пара способствует уменьшению поверхности теплообмена. Конденсация водяного пара сопровождается большим уменьшением его энтальпии; благодаря этому для передачи сравнительно больших количеств тепла требуются небольшие весовые количества пара. Постоянство температуры конденсации при заданном давлении облегчает поддержание постоянства режима и регулирование процесса в аппаратах.

Основным недостатком водяного пара является неизбежное и значительное повышение давления с ростом температуры.

Например, при давлении 0,981*105 Па*(1 кгс/см2) температура насыщенного пара составляет 99,1°С, а температура насыщенного пара 309,5°С может быть получена только при давлении 98,1*105 Па. Поэтому паровой обогрев применяется для процессов нагревания только до умеренных температур (порядка 60—150°С). Обычно давление греющего пара в теплообменниках составляет от 1,96*105 до 11,8*105 Па. Для высоких температур эти теплообменники очень громоздки (имеют толстые стенки и фланцы), весьма дороги и поэтому применяются редко.

Горячая вода, как греющий теплоноситель, получила большое распространение, особенно в отопительных и вентиляционных установках. Она приготовляется в специальных водогрейных котлах, производственных технологических агрегатах (например, в печах) или водонагревательных установках ТЭЦ. Горячую воду, как теплоноситель, можно транспортировать по трубопроводам на значительные расстояния (на несколько километров). Понижение температуры воды в хорошо изолированных трубопроводах составляет не более 1°С на 1 км. Достоинством воды как теплоносителя является сравнительно вы¬сокий коэффициент теплообмена. Однако горячая вода из тепловых сетей в производственных теплообменниках используется редко, так как в течение отопительного сезона температура ее непостоянна и изменяется от 70 до 130′»С, а в летнее время тепловые сети не работают. Дымовые и топочные газы применяются в качестве греющего теплоносителя, как правило, на месте их получения для непосредственного обогревания различных промышленных изделий и материалов, если качество последних несущественно изменяется при загрязнении сажей и золой. Если же загрязнение обрабатываемого материала недопустимо, то подогрев его дымовыми газами ведется посредством воздуха, который играет роль промежуточного теплоносителя, т. е. дымовые газы через теплопроводную стенку в рекуперативных теплообменниках отдают тепло воздуху, воздух — обрабатываемому материалу. Дымовые газы могут применяться в теплообменниках для нагрева, выпарки и термической обработки газообразных, жидких и твердых веществ.

Достоинством дымовых и топочных газов как теплоносителя является возможность достижения высокой температуры при атмосферном давлении, недостатками — громоздкость аппаратуры, обусловленная низкой теплоотдачей от газов к стенке, сложность регулирования рабочего процесса в теплообменном аппарате, пожарная опасность и сравнительно быстрый износ поверхностей теплообмена от золы, а также при чистке аппаратов.

Существенным недостатком дымовых газов является также возможность использования их только непосредственно на месте получения, так как транспортировка их даже на небольшие расстояния требует значительных расходов электроэнергии, громоздких каналов и связана с большими тепловыми потерями.

В настоящее время в промышленности для высокотемпературного обогрева, кроме дымовых газов, применяют минеральные масла, органические соединения, расплав-ленные металлы и соли. Характеристика некоторых высокотемпературных теплоносителей дана в табл. Если высокотемпературные теплоносители использовать при температурах ниже точки кипения, то в заполненном ими объеме теплообменного аппарата, так же как и при дымовых газах, избыточное давление может отсутствовать. Основными требованиями, предъявляемыми к высокотемпературным теплоносителям, являются: высокая температура кипения при атмосферном давлении, высокая интенсивность теплообмена, низкая температура отвердевания, малая активность корродирующего действия на металлы, нетоксичность, невоспламеняемость, взрывобезопасность, термическая стойкость и дешевизна.

На ряду с высокотемпературными теплоносителями имеются низкотемпературные теплоносители и холодильные агенты, которые кипят при температурах ниже 0°С

На рисунке приведены зависимости между давлениями и температурами насыщения для некоторых широко распространенных холодильных агентов.

Сейчас для охлаждения используется эффект эндотермической реакции или поглощения тепла при химическом разложении веществ. Например, при разложении 1кг хлористого аммония NH4Cl на NH3 и HCl, которые превращаются в газ, поглощается 3300 кДж/кг. Эта величина почти в 1,5 раза превышает теплоту парообразования воды (2260 кДж/кг).

Источник

Теплообменные аппараты

Что называется теплообменным аппаратом?

Это деталь, с помощью которой происходит теплообмен между теплоносителями с разной температурой. Передача тепловой энергии осуществляется при переменном или постоянном контакте теплоносителей с поверхностями теплообменника. Его применяют в дополнение к аппаратам непрерывного действия, поэтому нужно обращать внимание на комплектацию.

Процесс может осуществляться с помощью теплопроводности, излучения или конвекции. В зависимости от метода, меняется интенсивность теплообмена.

Классификация теплообменных аппаратов

Так как этот аппарат предназначен для передачи тепла от одной среды к другой, существует их классификация, в зависимости от принципа действия. Однако, независимо от типа, их характеристики установлены ГОСТом. Установлен единый ГОСТ 15518 87 для оборудования пластинчатого типа, где указаны все базовые характеристики, правила установки и эксплуатации. Он состоит из точных числовых данных, отклонения от которых легко заметить.

Классификация теплообменных аппаратов состоит из двух позиций:

Именно они являются основными. Регенеративные виды производят процесс теплообмена, поочередно контактируя с поверхностью агрегата. Это сопровождается отдачей и поглощением тепла. Принцип рекуперации основан на постоянном контакте с поверхностью устройства, служащей разделителем между средами. Рекуперативные аппараты более эффективны и имеют более высокую мощность, поэтому применяются гораздо чаще.

Помимо основных двух типов, теплообменники могут быть матричными, пластинчатыми, смесительными и спиральными. Матричный тип предназначен для взаимодействия носителей жидкости и газа. Пластинчатая модель передает тепло от горячих элементов к теплым через пластины, которые могут быть изготовлены из меди, титана, стали или графита. В случае со смесительными видами, теплообмен происходит через соприкосновение и смешение. Они используются, чтобы охлаждать газы водой или понизить температуру воды с помощью воздуха.

Виды рекуперативных теплообменных аппаратов

Рекуператоры разделяются по виду и по направлению движения теплоносителей.

По виду теплоносителей:

По направлению движения:

Наиболее выгодными и эффективными являются инновационные теплообменники ОПТ. При заказе специалисты производителя проводят тепловой расчет теплообменных аппаратов с учетом условий для каждого агрегата. Вы можете заказать расчет теплообменника на нашем сайте. По базовым данным составляется точный расчет, который удобно структурирован, а также предоставляется в виде удобной таблицы. Мы предлагаем простой расчет, который не требует большого количества данных, только основные. Также есть возможность получить более детальный, где будут учтены особенности строения и предусмотрены все возможные варианты эксплуатации.

Применение и характеристики теплообменных аппаратов

Теплообменник может как нагревать, так и охлаждать. Это позволяет использовать его:

Среди большого количества разновидностей оборудования, нужно точно знать особенности применения каждого из них. Чтобы приобрести подходящую модель, нужно предварительно ознакомиться с:

Эти базовые знания помогут разобраться в предназначении каждой модели. Перед покупкой необходимо тщательно проверить соответствие нескольких характеристик под конкретный случай:

Чтобы оборудование служило долго и не было повреждений, производители рекомендуют периодически промывать систему. У каждого вида свой способ промывки, который выполняют либо по составленному заранее графику, либо, когда возникает засор.

Источник

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

1. Типы теплообменников

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

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

Рис. 23. Концептуальная схема пластинчатого теплообменника

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.

4. Смесительные теплообменники

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)

(42)

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).

Источник