Теплообменные аппараты предназначены
для проведения процессов теплообмена, при необходимости нагревания или
охлаждения технологической среды с целью ее обработки или утилизации тепла. Теплообменная аппаратура
составляет весьма значительную часть технологического оборудования в химической
и смежных отраслях промышленности. Удельный вес на предприятиях химической
промышленности теплообменного оборудования составляет в среднем
15 ÷ 18 %, в нефтехимической и нефтеперерабатывающей
промышленностях 50 %. Значительный объем теплообменного оборудования на
химических предприятиях объясняется тем, что почти все основные процессы
химической технологии (выпаривание, ректификация, сушка и др.) связаны с
необходимостью подвода и отвода тепла. Теплообменные
аппараты можно классифицировать по следующим признакам: – по
конструкции – аппараты, изготовленные из труб (кожухотрубчатые, "труба в
трубе”, оросительные, погружные змеевиковые, воздушного охлаждения); аппараты,
поверхность теплообмена которых изготовлена из листового материала
(пластинчатые, спиральные, сотовые); аппараты с поверхностью теплообмена,
изготовленной из неметаллических материалов (графита, пластмасс, стекла и др.); – по
назначению – холодильники, подогреватели, испарители, конденсаторы; – по
направлению движения теплоносителей – прямоточные, противоточные, перекрестного
тока и др.; – по
способу передачи тепла – поверхностные (среды обмениваются теплом через стенки
теплопроводного материала) и смесительные (тепло передается при
непосредственном перемешивании рабочих сред). Поверхностные
теплообменники, в свою очередь, делятся на рекуперативные и регенеративные. В
рекуперативных аппаратах теплообмен между различными теплоносителями происходит
через распределительные стенки. При этом тепловой поток в каждой точке стенки
сохраняет одно и тоже направление. В регенеративных теплообменниках
теплоносители попеременно соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева. Из–за разнообразия требований
предъявляемых к теплообменным аппаратам требований, связанных с условиями их
эксплуатации, применяют аппараты самых различных конструкций и типов, причем
для аппарата каждого типа разработан широкий размерный ряд поверхности
теплообмена (от нескольких квадратных метров до нескольких тысяч в одном
аппарате). В размерном ряду теплообменники различаются по допускаемым давлениям
и температурам рабочей среды, а также по материалам, из которых изготовлен
аппарат. Широкая
номенклатура теплообменников по типам, размерам, параметрам и материалам
позволяет выбрать для конкретных условий теплообмена аппарат, оптимальный по размерам
и материалам. Выбор конструкции аппарата для определенных условий
теплообменного процесса зависит от конструктора. Однако существуют рекомендации
общего характера, которыми можно руководствоваться при выборе конструкции
теплообменного аппарата и схемы движения в нем теплоносителей: – при
высоком давлении теплоносителей предпочтительнее трубчатые теплообменники; в
этом случае в трубное пространство желательно направить теплоноситель с более
высоким давлением, поскольку из–за малого диаметра трубы могут выдержать
большее давление, чем корпус; – коррозийный
теплоноситель в трубчатых теплообменниках целесообразно направлять по трубам,
так как в этом случае при коррозионном изнашивании не требуется замена корпуса
теплообменника; – при
использовании коррозионных теплоносителей предпочтительнее теплообменные
аппараты из полимерных материалов. Например, фторопласта и его сополимеров,
обладающих уникальной коррозионной стойкостью; – если
один из теплоносителей загрязнен или дает отложения, то целесообразно
направлять его с той стороны теплообмена, которая более доступна для очистки (в
змеевиковых теплообменниках – это наружная поверхность труб, в кожухотрубчатых
– внутренняя); – для
улучшения теплообмена не всегда требуется увеличение скорости теплоносителя
(так, например, при конденсации паров для улучшения теплообмена необходимо
обеспечить хороший отвод конденсата с теплообменной поверхности, для чего
следует подобрать аппарат соответствующей конструкции).
|