Принцип работы, виды и устройство теплообменников. Регенеративный теплообменник принцип работыПринципы работы, устройство и виды теплообменниковПромышленность, отечественная и зарубежная, выпускает весьма значительное количество самых разнообразных моделей теплообменных аппаратов, различающихся по области применения, функциональным особенностям и прочим параметрам. Их полная классификация может производиться по более, чем пятнадцати различным признакам, включая специальные технические: по направлению взаимного движения потоков теплонесущих сред, количеству проходов теплоносителя (одно-, двухходовые теплообменники и т.д.), наличию внешнего оборудования и прочим параметрам. Более упрощённая, практическая классификация позволяет условно разделить теплообменники на виды по их устройству и принципу работы. Деление по принципу.Собственно, принцип работы и устройство у каждого вида теплообменников неразрывно связаны, причём – двусторонне:
Рассмотрим связь между тем, как работает теплообменник и тем, как теплообменник выглядит, на конкретных примерах. Несмотря на то, что конструкция теплообменников, материалы изготовления могут в значительной мере различаться, по принципу работы все теплообменные аппараты делятся всего на три категории:
Основное отличие между ними заключается в способе передачи тепловой энергии от одной рабочей среды (теплоносителя) другой среде. 1. Рекуперацией называется процесс, при котором энергия, в данном случае – тепловая, постоянно присутствует в системе. В случае с рекуперативными теплообменными аппаратами это означает следующее: два теплоносителя в одно и то же время двигаются сквозь теплообменник, и тепло передаётся от теплоносителя к теплоносителю через стенки труб, омываемых теплонесущими средами одновременно с двух сторон. Таким образом, несмотря на то, что в процессе один теплоноситель теряет тепло, а другой нагревается, температура стенки труб остаётся в целом неизменной (имеет место рекуперация). Наличие труб, внутри которых проходит ток одного из теплоносителей, в то время как другой омывает их снаружи, является определяющим признаком для рекуперативного теплообменника. В качестве наиболее простого примера можно привести теплообменник типа «труба в трубе», более сложным по устройству теплообменным аппаратом является кожухотрубный.  Схема 1. Теплообменник типа «труба в трубе».
 Схема 5. Принцип работы градирни на тепловой электростанции.АО «ЦЭЭВТ» разрабатывает и производит теплообменные аппараты различных типов по индивидуальным заказам. В каждом конкретном случае учитывается предполагаемая схема подключения теплообменника, назначение теплообменного аппарата (работа в качестве подогревателя или охладителя, конденсатора, испарителя и т.д.), расчётная эффективность теплового обмена и все иные параметры, имеющие значение для максимального соответствия будущим условиям эксплуатации. ceevt.ru виды, устройство и принцип работы
Обновлено:  Сегодня мы поговорим про теплообменники, виды, устройство и принцип работы данных агрегатов. Из названия становится очевидно, что работа этих устройств основывается на теплообмене между контурами. Внутри них протекает рабочая среда, которая имеет разную температуру, отличающуюся друг от друга. Содержание статьи Принцип работы
Их принято классифицировать по способам передачи тепла, потому выделяют смесительные и теплообменные. Чтобы грамотно выполнить расчет теплообменника, необходимо знать о назначении, конструкции и эффективности каждого из устройств, которые участвуют в работе, отличаются друг от друга. Теплообменные аппараты имеют в своей конструкции два устройства:
Также следует отметить, что существуют смесительные или контактные теплообменники. Рекуперативные
Если брать во внимание типы конструкции, то к рекуперативным устройствам относят теплообменники кожухотрубного, пластинчатого типа. Не редко рекуперативный тип теплообменников устанавливают на газотрубное оборудование, созданное для утилизации тепло. Такие аппараты именуют регенераторами. Если же установка осуществляется для рассеивания генерируемого тепла, тогда это уже радиаторы. РегенеративныеВ отличие от представленного выше типа теплообменника, регенеративный тип отличается тем, что здесь осуществляется поочередное омывание контуров горячей и холодной рабочей жидкостью. Чтобы устройство функционировало, следует соблюдать обязательное условие — две рабочие секции подключаются параллельно относительно друг друга. СмесительныеНазвание теплообменника говорит о том, что работа оборудования такого типа основана на смешивании различных рабочих сред. То есть внутри устройства происходит смешивание сред, непосредственный контакт между ними. Потому смесительные теплообменники актуальны только для определенного типа оборудования, где можно использовать легко разделяемые среды. Ярким примером таких сред является пар и вода. Виды конструкций
Теперь рассмотрим их более подробно.
Каждый тип теплообменника имеет свои особенности, преимущества, слабые стороны. Также они делятся в зависимости от сферы применения. Но при выборе ориентируйтесь на еще один важный фактор — качество. etapech.ru Принципы работы, устройство и виды теплообменников | АО «ЦЭЭВТ»Промышленность, отечественная и зарубежная, выпускает весьма значительное количество самых разнообразных моделей теплообменных аппаратов, различающихся по области применения, функциональным особенностям и прочим параметрам. Их полная классификация может производиться по более, чем пятнадцати различным признакам, включая специальные технические: по направлению взаимного движения потоков теплонесущих сред, количеству проходов теплоносителя (одно-, двухходовые теплообменники и т.д.), наличию внешнего оборудования и прочим параметрам. Более упрощённая, практическая классификация позволяет условно разделить теплообменники на виды по их устройству и принципу работы. Деление по принципу.Собственно, принцип работы и устройство у каждого вида теплообменников неразрывно связаны, причём – двусторонне:
Рассмотрим связь между тем, как работает теплообменник и тем, как теплообменник выглядит, на конкретных примерах. Несмотря на то, что конструкция теплообменников, материалы изготовления могут в значительной мере различаться, по принципу работы все теплообменные аппараты делятся всего на три категории:
Основное отличие между ними заключается в способе передачи тепловой энергии от одной рабочей среды (теплоносителя) другой среде. 1. Рекуперацией называется процесс, при котором энергия, в данном случае – тепловая, постоянно присутствует в системе. В случае с рекуперативными теплообменными аппаратами это означает следующее: два теплоносителя в одно и то же время двигаются сквозь теплообменник, и тепло передаётся от теплоносителя к теплоносителю через стенки труб, омываемых теплонесущими средами одновременно с двух сторон. Таким образом, несмотря на то, что в процессе один теплоноситель теряет тепло, а другой нагревается, температура стенки труб остаётся в целом неизменной (имеет место рекуперация). Наличие труб, внутри которых проходит ток одного из теплоносителей, в то время как другой омывает их снаружи, является определяющим признаком для рекуперативного теплообменника. В качестве наиболее простого примера можно привести теплообменник типа «труба в трубе», более сложным по устройству теплообменным аппаратом является кожухотрубный. Схема 1. Теплообменник типа «труба в трубе». В конструкции регенеративного теплообменника также, как и у рекуперативного, могут присутствовать трубы – для подвода и отвода теплоносителей. Но определяющим признаком регенеративного теплообменного аппарата является наличие механизма, ответственного за повторение цикла контакта «первый теплоноситель >> насадка», «насадка >> второй теплоноситель». В качестве примера можно привести регенеративный теплообменник роторного типа, у которого насадка в виде нескольких секторов гофрированной металлической ленты закреплена во вращающемся барабане.
Определяющим признаком устройства таких теплообменных аппаратов является наличие отсека, в котором происходит контакт теплонесущих сред. При этом, размер отсека должен быть достаточно ощутимым, чтобы площадь контакта обеспечивала необходимую эффективность теплопередачи. Наиболее простым примером можно назвать контактный теплообменник типа жидкость – газ или вода – воздух, в котором теплообмен (охлаждение или подогрев) происходит без смешивания этих теплоносителей.
Крупные градирни широко используются в составе оборудования тепловых электростанций и ТЭЦ. Схема 5. Принцип работы градирни на тепловой электростанции.АО «ЦЭЭВТ» разрабатывает и производит теплообменные аппараты различных типов по индивидуальным заказам. В каждом конкретном случае учитывается предполагаемая схема подключения теплообменника, назначение теплообменного аппарата (работа в качестве подогревателя или охладителя, конденсатора, испарителя и т.д.), расчётная эффективность теплового обмена и все иные параметры, имеющие значение для максимального соответствия будущим условиям эксплуатации. tumen.ceevt.ru Принцип работы пароводяных теплообменников | АО «ЦЭЭВТ»Пароводяные подогреватели относятся к категории теплообменников кожухотрубного типа, конструкционно и по материалу исполнения специально приспособленных для работы с перегретым паром. Они используются для подогрева сетевой воды в системах отопления и горячего водоснабжения, в тепловых сетях коммунальных и промышленных предприятий, в составе оборудования теплоэлектростанций. Базовый принцип работы пароводяных теплообменников за некоторым исключением не зависит от конструкции конкретной модели; в то же время, особенности конструкции имеют значение для определения возможных условий эксплуатации паровых теплообменников. Принцип работыУ большинства моделей теплообменников (водоподогревателей) вода – пар принцип работы не отличается от базового принципа действия всех иных кожухотрубных теплообменников с двумя теплоносителями. В упрощённом виде пароводяной теплообменник можно представить состоящим из горизонтального или вертикального цилиндрического кожуха с верхним и нижним патрубками, в который заключён пучок труб малого диаметра. В кожух через верхний патрубок подаётся высокотемпературный перегретый пар, который конденсируется в процессе прохождения от контакта со стенками труб пучка; конденсат выходит из кожуха через нижний патрубок. Одновременно в трубный пучок подаётся вода, которая нагревается паром. Для увеличения поверхности теплообмена трубы трубного пучка могут выполняться с волнообразной накаткой (т.н. турбулизаторами). Распределение воды в трубах пучка производится при помощи распределительной камеры (камер) на торце (торцах) кожуха. В случае, если трубы пучка имеют прямую форму – камер две, одна из которых, как и кожух, оснащена двумя патрубками – для ввода и вывода воды. Если трубы U-образные, необходимость во второй распределительной камере отсутствует. Ввиду высокой тепловой нагрузки на элементы пароводяного теплообменника, в его конструкции используются компенсаторы температурных деформаций, в частности – плавающая головка распределительной камеры (для обменников с прямыми трубами). U-образные трубы наделены аналогичной функцией.  Рисунок 1. Схема устройства двухходового пароводяного подогревателя с плавающей головкой. У теплообменников с прямыми трубами ток воды в трубном пучке может быть организован по одно-, двух-, четырёхходовому (и более) принципу; количество ходов, как правило, указывается в маркировке. Несколько отличается конструкция и принцип работы теплообменников вода – пар емкостного типа (см. ниже, п. 3, «Емкостные водоподогреватели»). Классификация и эксплуатация паровых теплообменниковКлассификация может производиться по различиям в устройстве пароводяных теплообменников, по их эксплуатационным характеристикам и по назначению. С точки зрения характеристик подогреватели делятся на
Также применяется деление на
По устройству пароводяные теплообменники разделяются на
а также на Деление по назначению (для горячего водоснабжения или отопления, бытовые, коммунальные, промышленные) во многом условно, и зависит от технических параметров подогревателя определённой модели – его максимальной производительности, температурного режима, габаритов и т.д. Необходимые пояснения1. Подогреватели по ГОСТ 28679-90. Данный государственный стандарт, вступивший в действие с января 1992-го года, определяет пароводяные подогреватели (ПП) как горизонтальные кожухотрубные теплообменники с плавающей головкой, приспособленные для использования в умеренном и тропическом климате в условиях теплоизолированных или кондиционируемых закрытых помещений. Предполагаются два типа подогревателей, различающихся формой крышек распределительных камер – эллиптической или плоской (соответственно, ПП1 и ПП2). Этим же стандартом определены некоторые граничные параметры пароводяных подогревателей ПП. В частности, максимальное давление сетевой воды в трубах трубного пучка ограничено 1,6 МПа (16,0 кгс/см²), давление греющего пара в кожухе – 0,7 МПа, температура пара – не более 250 градусов Цельсия.  Рисунок 2. Схематическое устройство подогревателей типа ПП1 и ПП2. В то же время, современные усовершенствованные пароводяные теплообменники способны выдерживать давление воды в 7,35 МПа, давление пара в 1,57 МПа и его температуру в 425 °C . Условия размещения таких теплообменных аппаратов также несколько шире, чем у стандартизированных; по конструкции они могут быть не только горизонтальными с плавающей головкой, но и вертикальными, с U-образными трубами и т.д. На первый взгляд, усовершенствованные подогреватели обладают явно превосходящими характеристиками, и их использование может оказаться более экономически выгодным и технологически оправданным. Больший разброс моделей и их характеристик позволяет выбрать и/или заказать агрегат, оптимально соответствующий конкретным техническим условиям. Однако, с другой стороны, водоподогреватели, произведенные по ГОСТ 28679-90, являются безусловно проверенными временем теплообменными аппаратами с заложенным в конструкцию запасом прочности, который ещё более увеличивается за счёт использования современных материалов и технологий изготовления – как следствие, срок необслуживаемой эксплуатации паровых теплообменников ПП может превышать аналогичный срок для усовершенствованных моделей. Кроме того, стандартизированные габаритные размеры и прочие характеристики позволяют заменять отработавшие ресурс аналогичные подогреватели без необходимости модификации остальной системы, а простая горизонтальная конструкция с фланцевым присоединением крышек распределительных камер обеспечивает удобство разборки для планового ТО. 2. Подогреватели низкого давления (маркировка ПН), предназначены для эксплуатации при максимальных показателях давления воды в трубном пучке до 1,6 МПа. Паровые теплообменники такого типа наиболее распространены и подходят для решения самого широкого круга задач. Подогреватели высокого давления (ПВ) представляют собой кожухотрубные теплообменные аппараты вертикального типа с U-образными трубами трубного пучка. Они используются для подачи подогретой воды в специфических системах, где такое давление требуется согласно особым техническим условиям – к примеру, применяются для подогрева питающей воды в котлах ТЭС (тепловых электростанций).  Рисунок 3. Схематическое устройство подогревателя ПВ. Высокое давление в агрегате и специфические условия эксплуатации обуславливают необходимость дополнительного оборудования – дифманометров, клапанов для отсоса воздуха, аварийного слива воды и др. 3. К проточным подогревателям относятся вышеупомянутые кожухотрубные подогреватели ПП, ПН и ПВ. В них подогрев воды производится при постоянном наличии тока воды, которая проходит сквозь трубы трубного пучка, в то время как перегретый пар проходит внутри кожуха. Диаметр кожуха у проточных водоподогревателей незначительно больше диаметра трубного пучка. Емкостные водоподогреватели (маркировка ВПЕ), иногда называемые также емкостными пароводяными бойлерами, имеют свою специфику, отличающую их от проточных подогревателей.
 Рисунок 4. Конструкция и схема работы емкостного водоподогревателя. Рабочее давление подаваемой в емкостной подогреватель воды не должно превышать 0,5 МПа, что в 2,5 – 3 раза меньше, чем у паровых подогревателей низкого давления и до 14,5 раз меньше, чем у водоподогревателей ПВ.
АО «ЦЭЭВТ» производит все вышеуказанные типы пароводяных подогревателей по индивидуальному заказу; расчёт паровых теплообменников производится в точном соответствии со всеми техническими условиями, предоставленными заказчиком. К каждому устройству в обязательном порядке прилагается отдельный комплект сопроводительной документации. В комплект входят инструкция по эксплуатации и технике безопасности, разрешительные документы Ростехнадзора, а также паспорт на пароводяной подогреватель, в котором содержатся сведения о его габаритных и установочных размерах, предельном и номинальном давлении пара и воды, площади теплообмена, максимальной температуре пара на входе, расчётной температуре воды на выходе и другие значимые параметры. ceevt.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Работа устройства под названием теплообменник может основываться на трех различных принципах:
К данной категории теплообменников также относят пластинчатые устройства. Принцип работы основан на том, что рабочая жидкость внутри теплообменников омывает стены контуров с обеих сторон. При этом происходит процесс обмена теплом. Процесс идет непрерывно. Их делят на несколько подвидов, в зависимости от того, какое направление имеют потоки рабочей среды.
Если брать во внимание особенности конструкций теплообменников, то тогда их можно разделить на несколько видов:
