Секционные, спиральные, пластинчатые теплообменные аппараты.
Прямоток – движение двух теплоносителей параллельно друг к другу в одном и том же направлении.
Противоток – движение двух теплоносителей параллельно друг к другу в противоположных направлениях.
Перекрестный ток – движение двух теплоносителей во взаимно перпендикулярных направлениях.
Смешанный ток – один или более теплоносителей делают несколько ходов в аппарате, омывая, при этом, часть поверхности по схеме прямотока, а другую часть – согласно схеме противотока или перекрестного тока.
Рекуператоры, в свою очередь, различают по конфигурации поверхности теплообмена на:
· кожухотрубные теплообменники;
· элементные (секционные) теплообменники;
· витые теплообменники;
· оросительные теплообменники;
· ребристые теплообменники;
· спиральные теплообменники;
· пластинчатые теплообменники и некоторые другие.
Кожухотрубные теплообменники
Основными элементами кожухотрубных теплообменников являются пучки труб, трубные решетки, корпус, крышки, патрубки. Концы труб крепятся в трубных решетках развальцовкой, сваркой и пайкой (рисунок 1.3). Трубки подгоняются к двум трубным решеткам посредством вальцевания или сварки. Трубки, составляющие пучок, располагаются в шахматном порядке, по вершинам равностороннего треугольника. Крышки являются съемными и предназначены для входа и выхода теплоносителя, который течет по трубам. Межтрубное и трубное пространство разделяются. Второй теплоноситель находится в межтрубном пространстве, которое также имеет входной и выходной штуцеры. Для удобства очистки, по трубам течет то вещество, которое содержит твердые включения. Кожухотрубные теплообменники могут располагаться в вертикальном или горизонтальном положении.
Преимущества:
ü самый широкий диапазон применения по рабочим параметрам;
ü самые низкие требования к чистоте воды;
ü более высокая стойкость к гидроударам;
ü относительная простота конструкции и дешевизна.
Недостатки:
ü температурные деформации;
ü относительно низкий коэффициент теплопередачи.
Элементные теплообменники
Эти теплообменники состоят из последовательно соединенных элементов – секций. Сочетание нескольких элементов с малым числом труб соответствует принципу многоходового кожухотрубного аппарата, работающего на наиболее выгодной схеме – противоточной. Элементные теплообменники эффективны в случае, когда теплоносители движутся с соизмеримыми скоростями без изменения агрегатного состояния. Их также целесообразно применять при высоком давлении рабочих сред. Отсутствие перегородок снижает гидравлические сопротивления и уменьшает степень загрязнения межтрубного пространства. Однако по сравнению с многоходовыми кожухотрубными теплообменниками элементные теплообменники менее компактны и более дороги изза увеличения числа дорогостоящих элементов аппарата – трубных решеток, фланцевых соединений, компенсаторов и др. Поверхность теплообмена одной секции применяемых элементных теплообменников составляет 0,75—30 м2, число трубок — от 4 до 140. Простейшим видом секционного теплообменника является конструкция «труба в трубе». Теплообменники этого типа состоят из ряда последовательно соединенных звеньев (рисунок 1.4). Каждое звено представляет собой две соосные трубы.
Для удобства чистки и замены внутренние трубы обычно соединяют между собой «калачами» или коленами. Двухтрубные теплообменники, имеющие значительную поверхность нагрева, состоят из ряда секций, параллельно соединенных коллекторами. Если одним из теплоносителей является насыщенный пар, то его, как правило, направляют в межтрубное (кольцевое) пространство. Такие теплообменники часто применяют как жидкостные или газожидкостные. Подбором диаметров внутренней и наружной труб можно обеспечить обеим рабочим средам, участвующим в теплообмене, необходимую скорость для достижения высокой интенсивности теплообмена.
Преимущества:
ü высокий коэффициент теплоотдачи;
ü пригодность для нагрева или охлаждения сред при высоком давлении;
ü простота изготовления, монтажа и обслуживания.
Недостатки двухтрубного теплообменника:
ü громоздкость,
ü высокая стоимость вследствие большого расхода металла на наружные трубы, не участвующие в теплообмене,
ü сложность очистки кольцевого пространства.
Витые теплообменники
Поверхность нагрева витых теплообменников компонуется из ряда концентрических змеевиков, заключенных в кожух и закрепленных в соответствующих головках (рисунок 1.5). Теплоносители движутся по трубному и межтрубному пространствам. Витые теплообменники широко применяют в аппаратуре высокого давления для процессов разделения газовых смесей методом глубокого охлаждения. Эти теплообменники характеризуются способностью к самокомпенсации, достаточной для восприятия деформаций от температурных напряжений.
Преимущества:
ü восприимчивы к высоким температурам и давлению;
ü устойчивы к деформации.
Недостатки:
ü низкая теплопередача.