Теплообменник представляет собой техническую конструкцию, в которой осуществляется процесс обмена тепла между двумя средами с различной температурой. Теплоносителем может выступать жидкость, газ или пар. Каждый прибор имеет разный размер, внешний вид и принцип работы. Используются теплообменники промышленности - в химической, металлургической, энергетической, пищевой отраслях, также в сельском хозяйстве.
Принцип действия и назначение
По принципу работы теплообменники подразделяются на две основных категории: рекуперативные и регенеративные.
- рекуператоры;
- регенераторы.
Большая часть теплообменников относится к первому виду - рекуператоры. В них имеется основная стенка, которая выполняет функцию разделения двух движущихся теплоносителей.
Второй вид, регенераторы, устроен иначе. В нем горячий и холодный теплоносители по очереди соприкасаются с одной поверхностью. Тепло накапливается в месте соприкосновения - специальной стенке, а потом передается другому, холодному элементу.
Современный прибор работает по трем видам основных процессов:
- процесс конвекции;
- тепловое излучение;
- теплопроводность.
По назначению теплообменники подразделяются на следующие основные категории:
- подогреватели - для подогрева среды;
- холодильники - для охлаждения среды;
- испарители - для получения вторичного пара;
- конденсаторы - для преобразования пара в жидкую среду;
- дистилляторы - для дистилляции воды;
- сублиматоры, преобразующие твердые тела в газ.
Классификация устройств производится также и по тому, каким образом тепло передается к холодному элементу:
- смесительный способ;
- теплообменный способ.
Виды теплообменников
Выделяют такие разновидности теплообменников:
- Погружные, где в виде чувствительного элемента идет цилиндрический змеевик, находящийся в емкости с жидкостью.
- Пластинчатые - аппараты, состоящие из пластин, собранных в один пакет. Между собой имеют каналы, по которым протекают жидкие теплоносители.
- Элементные. Состоят из набора кожухотрубных элементов. Особенностью является отсутствие разделяющих стенок.
- Витые. Представляет собой концентрический змеевик. В котором две жидкости заполняют внутреннюю часть и пространство между трубками.
- Графитовые. Состоят из набора трубок и решеток, где жидкость движется по перекрестной схеме. Внешне выглядят как набор прямоугольных блоков.
- Спиральные теплообменники состоят из скрученных металлических листов. Их также сваривают для получения герметизации.
- Двухтрубные. Имеют простую форму, состоящую из труб разного диаметра, одна внутри другой.
- Кожухотрубные. Состоит из нескольких пучков труб и трубных решеток.
Такое разнообразие теплообменников связано с разными целями использования, механизмами работы. В соответствии с этим они также различаются и по уровню КПД. Нельзя сказать однозначно, какой из видов теплообменииков лучше, а какой хуже. Конструкция каждого вида теплообменника является уникальной и успешно применяется в своей области.