Как устроен теплообменник. Устройство, характеристики и мощность теплообменников
Как устроен теплообменник
Теплообменник представляет собой устройство, в котором происходит теплообмен между двумя средами – входящей и выходящей. Среды разделены пластинами или стенками труб (в зависимости от типа теплообменника). Движение сред может быть:
- Прямоточным – среды движутся в одном направлении;
- Противоточным – движение сред осуществляется навстречу друг другу;
- Перекрестноточным – среды движутся перпендикулярно, крестообразно.
Как работает теплообменник
Принцип работы теплообменника основан на передаче тепла от одной среды другой за счет поверхностей разделителя. Например, в высокотемпературном рекуператоре для металлургических печей входящий воздух подогревается выходящими газами, и попадает в печь уже горячим, что повышает производительность печи и увеличивает качество металлопродукции. Снаружи в рекуператор поступают холодные потоки, они нагреваются от пластин, которые получают тепло от исходящих потоков. Эффективность и параметры теплообменника зависят от площади теплопередающей поверхности.
Технические характеристики теплообменников зависят от температуры сред на входе и выходе, плотности и скорости потоков, а также от ряда других условий. Важным фактором является устройство теплообменника – его тип и материал для разделителей сред (теплообменных поверхностей). Если материалом теплообменника для пластин служит металл с высокой способностью теплопередачи (например, алюминий), то повышается мощность теплообменника, а вес понижается.
Скорость потоков может регулироваться с помощью дополнительного оборудования. Для повышения температуры первичной среды скорость входящего потока может понижаться, в том числе принудительно с помощью специальных устройств. Для одинаковой производительности агрегатов различного вида требуется разный объем теплообменника.
В кожухотрубных агрегатах подогрев жидкости осуществляется при ее прохождении в трубах, омываемых другой жидкостью. При увеличении теплообменной поверхности (количества труб) с сохранением габаритов аппарата происходит снижение объема для нагревающей жидкости, что может привести к потере производительности. Чтобы увеличить мощность, придется увеличивать габариты кожуха.
Конструкция теплообменника с пластинами предусматривает увеличение производительности без изменения внешних размеров устройства. Для этого путем добавления пластин увеличивается количество и уменьшается сечение каналов. Скорость прохождения потоков снижается, мощность возрастает. При недостаточности объема входящего воздуха скорость потока может увеличиваться и регулироваться с помощью дополнительных устройств.
