Материал: teplo_2012
Рис. 1.2. Типы насадок регенеративных ТА
Для уменьшения гидравлического сопротивления в низкотемпературных регенеративных ТА применяется насадка (см. рис. 1.2, в), металлические пластины и каналы которой в виде усеченной пирамиды равномерно распределены по всему сечению. В криогенных и металлургических ТА используют насадку в виде шариков или гранул диаметром 6…12 мм (см. рис. 1.2, г), изготовленных из материала с большой теплоемкостью и обладающих повышенной жаростойкостью (оксиды алюминия, магния, кварцит и т.п.). В высокотемпературных регенеративных ТА насадка часто выполняется решетчатой из огнеупорного кирпича разной формы (см. рис. 1.2, д). В некоторых аппаратах насадку делают из колец Рашига (см. рис. 1.2, е).
По способу компенсации температурных удлинений рекуперативные ТА классифицируют: без компенсации (жесткая конструкция); с компенсацией упругим элементом (полужесткая конструкция); с компенсацией в результате свободных удлинений (нежесткая конструкция).
В ТА жесткой конструкции (см.рис. 1.3, а) теплообменные трубы 3 и кожух 2 соединены жестко с трубными решетками 6.
11
Рис.1.3. Схемы рекуперативных ТА с различными способами компенсаций температурных удлинений: 1- распределительная камера; 2 – кожух; 3
– теплообменные трубы; 4 – опора; 5 – задняя крышка; 6 – трубная решетка; 7 – компенсатор
12
Для полужесткой конструкции (см. рис. 1.3, б) на кожухе 2 предусмотрены специальные компенсаторы температурных деформаций, выполненные в виде гофр. Такие аппараты применяют в тех случаях, когда возникающие температурные напряжения в трубах и кожухе вследствие разности температур не превышают допустимые.
В ТА нежесткой конструкции (см. рис. 1.3, в, г, д) трубы и кожух могут свободно перемещаться относительно друг друга благодаря применению U- образных труб (см. рис. 1.3, в) подвижной (плавающей) трубной решетки 6 (см. рис. 1.3, г) и подвижной трубной решетки 6 и компенсатора 7 на ней
(см. рис. 1.3, д).
По виду кожуха, ограничивающего теплопередающую поверхность, рекуперативные ТА делят на: с коробчатым кожухом; кожухотрубные; кожухотрубные с компенсатором на кожухе; не имеющие огранивающего кожуха (оросительные аппараты).
По ориентации теплопередающей поверхности в пространстве ТА мо-
гут быть вертикальными, горизонтальными и наклонными.
По принципу монтажа ТА разделяют на автономные, навешенные и встроенные.
По оборудованию и обвязке можно выделить аппараты: не имеющие оборудования и обвязки; покрытые изоляцией; оборудованные контрольноизмерительной аппаратурой и приборами автоматики и т.д.
По числу теплоносителей (потоков) (рис. 1.4) ТА разделяют на двух
(см. рис. 1.4, а), трех (см. рис. 1.4, б) и многопоточные (см. рис. 1.4, г). В отдельных случаях к многопоточным ТА относят системы, состоящие из нескольких теплообменников обычного типа, соединенных циркулирующим промежуточным теплоносителем 3 (см. рис. 1.4, в). Многопоточные ТА имеют обычно чередующиеся слои компактной теплообменной поверхности (см. рис. 1.4, г).ТА с промежуточным теплоносителем используют в газотурбинных установках (ГТУ), так как им легко придать необходимую (по условию компоновки ГТУ) форму.
13
Рис. 1.4. Схемы ТА в зависимости от числа теплоносителей: а – двухпоточный; б – трехпоточный; в – с промежуточным теплоносителем; г - многопоточный; 1-6 – потоки
Одним из оригинальных устройств, использующих в качестве промежуточного теплоносителя пар и его конденсат, является герметичная труба, заполненная частично жидкостью, а частично паром (рис. 1.5). Такое устройство называется тепловой трубой, способной передавать большие тепловые мощности (в 1000 раз больше, чем медный стержень таких же размеров).
Рис. 1.5. Схема работы тепловой трубы с возвратом конденсата под действием гравитационных сил (термосифон)
Впрямоточном теплообменнике теплоносители движутся параллельно друг другу в одном направлении. При значительном изменении температуры теплоносителей располагаемая разность температур в прямоточных ТА используется плохо. В этом случае, если эффективность передачи теплоты является определяющим фактором при проектировании, такого типа ТА не применяют. Однако температура теплопередающей стенки в таких ТА оказывается более однородной, чем при противотоке.
Взависимости от взаимного направления потоков теплоносителей раз-
14
личают схемы (рис. 1.6): прямоток, противоток, перекрестный ток, смешанный ток, а также сложные схемы тока.
Рис. 1.6. Схемы тока теплоносителей:
а– прямоток; б – противоток; в – перекрестный ток;
г– смешанный ток; д – многократный перекрестный ток; e, ж – слож-
ные схемы
Следует подчеркнуть, что перечисленные схемы теплоносителей представляют собой некую идеализацию реальных ситуаций. На практике никогда нельзя достигнуть течения теплоносителя, совпадающего с идеальным вариантом.
Впротивоточных ТА два теплоносителя движутся параллельно друг другу, но в противоположных направлениях (см. рис. 1.6, б). Противоточные ТА наиболее эффективны: они обеспечивают наилучшее использование располагаемой разности температур; в них также может быть достигнуто наибольшее изменение температуры каждого носителя. Прямоточная схема (см. рис.1.6, а), как правило, наименее эффективна.
ВТА перекрестного тока два теплоносителя движутся под прямым углом друг к другу (см. рис. 1.6, в). Например, первый поток может течь внутри труб, собранных в пучок, тогда как второй поток может двигаться в пространстве между трубами в направлении, в целом перпендикулярном оси этих труб. По эффективности эти ТА занимают промежуточное положение между ТА с прямотоком и ТА с противотоком. Исходя из практических соображений, связанных с подачей теплоносителей к поверхностям теплообме-
15