Основы термодинамики (стр. 11 )

Рис. 9.7. Схема кольцевой печи.

1 – загрузка; 2 – выгрузка; 3 – топ­ливо; 4 – воздух; 5 – зона обжига; 6 – зона охлаждения; 7 – зона за­калки; 8 – зона подогрева; 9 – зона подсушки; 10 – дымосос.

кольцевые (рис. 9.7) – представляют собой замк­нутый сквозной канал овальной формы. В 'Процессе ра­боты этот канал почти целиком заполнен обрабатыва­емыми изделиями (кроме зоны загрузки и выгрузки). В зоне отжига находится несколько посадок (порций) изделий. На некотором этапе заканчивается отжиг од­ной из этих (посадок, попавшей в зону отжига ранее' других. Тогда производится смещение зоны отжига (зо­ны подачи топлива) на одну посадку (против часовой: стрелки). Одновременно заканчиваются загрузка и вы­грузка очередной порции изделий в другой зоне печи, где изделия уже прошли стадию охлаждения. В соот­ветствии с этим производится перемещение всех остальных зон (перемещением места за­грузки и выгрузки и включением и отключением соответствующих кла­панов на газоходах и воздуховодах на одну посадку в том же направ­лении). Так процесс идет по всему кольцу круг за кругом. Кольце­вые печи получили наибольшее рас­пространение в производстве стро­ительного глиняного кирпича. Пе­чи экономичны по расходу топли­ва, однако их недостатком являет­ся трудоемкость обслуживания в связи с трудностями механизации; шахтные — представляют собой вытянутое в высоту сооружение с круглым, овальным или прямо­ угольным поперечным сечением. Сырые материалы в шахтные печи

Рис. 9.8. Доменная печь.

загружаются через отверстия, расположенные вверху печи, а материалы, полученные в результате теп­ловой обработки (в твердом или жидком виде), выгру­жают снизу. Движение материалов в шахте происходит под действием сил тяжести.

Примерами могут служить – доменная печь (рис. 9.8) для выплавки чугуна из железных руд, ватержакеты для выплавки мед­ного или никелевого полуфабриката из руд, извеегковообжигательные печи, печи для обжига различных огнеупорных материалов (шамота, магнезита, доломита), чугунные вагранки.

Подаваемые в печь сырые материалы проходят через верхнюю часть печи 1, называемую колошником, и далее опускаются в шах­ту 2. Самую широкую часть печи 3 называют распаром. Нижнюю часть печи называют горном 7. С распаром ее соединяют заплечики 4. В нижней части горна расположены отверстия для выпуска по­лученного в доменной печи чугуна – чугунные летки 6, в средней части – шлаковые летки 5, а в верхней части горна – отверстия для подвода воздуха – фурмы 8.

По способу отопления шахтные печи подразделяют на пересыпные (рис. 9.8 – в них горение топлива протекает в самой шахте в процессе перемещения, «пе­ресыпки», материалов) и печи с выносными топками (в этом случае горение протекает в выносной топке, из которой готовые продукты сгорания поступают в шахту печи).

6. По организации горения, аэродинамики и тепло­обмена:

печи непосредственного нагрева (пламенные, кон­тактные), в которых происходит непосредственный кон­такт горячих продуктов сгорания и самого факела с ма­териалом. или изделиями (рис. 9.5, 9.6 и большин­ство других);

печи косвенного нагрева, в которых теплопередача целиком или частично осуществляется через стенку,

Рис. 9.9. Камерная печь с излучающим сво­дом для безокислительного нагрева.

например во избежание загрязнения материала или изде­лий, химических воздействий на них.

Примером может служить изображенная на рис. 9.9 конструкция печи с излучающим сводом для безокислительного нагрева.

В рабочей камере 1 газ сжигается с недостатком воздуха. Часть воздуха подается на горелку 3, а другая – через соп­ло 5 в камеру дожигания 2, куда поступают продукты неполного сгорания из камеры 1. Поступающий в сопло 5 воздух предвари­тельно нагревается в рекуператоре 6. Теплота из камеры 2 пере­дается через тонкий карборундовый свод 4, который излучает в ка­меру 1. Нагрев изделий осуществляется в основном за счет излуче­ния свода, а продукты неполного сгорания в камере 1 предохраняют изделия от окисления.

Другим примером печи косвенного нагрева может служить печь с промежуточным теплоносителем (рис. 9.2).

печи с плотным (неподвижным) продуваемым слоем материала: доменные печи, шахтные печи цветной ме­таллургии, вагранки, шахтные обжиговые печи;

печи с пересыпающимся слоем материала – напри­мер, вращающаяся барабанная печь для обжига це­ментного клинкера;

печи с псевдоожиженным («кипящим») слоем мате­риала;

печи со взвешенным слоем материала (простым и циклонным – так же как и для процессов

горения);

печи с уложенной объемной загрузкой изделий: туннельные печи, печи и сушила с выкатными тележками, этажерками и т. п.;

печи с погруженным в рас­плав факелом – например, кон­вертеры для получения стали из жидкого чугуна. Жидкий чугун продувают воздухом (бессемеровский и томасовский процессы) или кислородом кислородно-конверторный процесс). Это вызывает окисление 'компонен­тов чугуна и переводит их в шлак или газы. Кон­вертер представляет собой грушевидную реторту со стальным кожухом 1 (рис. 9.10), футерованным огне­упорным кирпичом 2. Через горловину 6 заливается чугун и по окончании процесса выливается сталь. В клад­ку днища 4 .вставлены фурмы 3, через которые в кон­вертер поступает 'воздух из специальной коробки 5. Окислительные химические реакции являются постав­щиком значительного количества теплоты, что обеспе­чивает протекание высокотемпературных процессов и компенсирует потери теплоты в окружающую среду, в том числе с отходящими газами.

Рис. 9.10. Конвертер

9.4. Области применения топливных и электрических печей

Области применения топливных и электрических печей должны определяться прежде всего приведен­ными затратами. Основными составляющими этих за­трат обычно являются топливная составляющая и со­ставляющая капитальных вложений. Сравним два ва­рианта печей: топливную печь (схема Т на рис. 9.11)

и электрическую печь (схема Э). В схеме Т топливо 1 непосредственно подается в топливную лечь 2 и там сжигается. В схеме Э топливо 1 сжигается на электро­станции 4. Полученную электроэнергию передают через элементы 5 – 7 электросети, а затем подают в электро­печь 3.

В качестве примера можно задаться следующими усредненными значениями КПД элементов схем энер­госнабжения лечи топливной ηн. т=0,70; печи электри­ческой ηп. э=0,75; тепловой электростанции ηст =0,40;

Рис. 9.11. Сравнение способов энергоснабже­ния.

Т – топливная печь; Э – электрическая печь; 1 – топ­ливо; 2 – топливная печь; 3 – электрическая печь; 4 – тепловая электростанция; 5– повышающий и понижающий трансформаторы; 6 – линия электропередачи; 7 – преоб­разователь.

Следовательно, топливная печь в данном случае расходует почти 'втрое меньше топлива, чем электри­ческая. Если печи де относятся к разряду мелких, то капитальные вложения в вариант топливной печи так­же в несколько раз меньше, о чем нетрудно судить, рас­сматривая схемы рис. 9.11 (топливная печь не требу­ет строительства электростанции, линии электропереда­чи и т. п.).

Однако электрические печи все же применяются и должны применяться главным образам в следующих случаях:

в установках малой мощности, когда сооружение га­зовой разводки может оказаться во много раз дороже, чем стоит сама печь, а расходы на электроэнергию не­велики;

если применение электроэнергии обеспечивает су­щественную экономию по основному производству (на­пример, за счет повышения качества продукции, умень­шения окалинообразования и т. п.), которая перекры­вает повышенные капитальные вложения и затраты топлива;

когда топливная печь не позволяет решить данную технологическую задачу. Например, получение особо чистых металлов для электронного машиностроения мо­жет обеспечить только плавка в вакууме с помощью электрической печи.

10. Топливо и его характеристики

10.1. Классификация топлив

Твердые, жидкие и газообразные топ­лива классифицируются по разным призна­ем, зависящим к тому же от назначения топлив.

Ископаемые угли по существую­щим в России стандартам делятся на три основных типа.

К бурым (марка Б) относятся угли с высшей теплотой сгорания влажной беззольной массы менее 24 МДж/кг. Их характеризует большой выход летучих (V=40–50%), неспекаю­щийся коксовый остаток и большая влаж­ность, доходящая до 55 – 58% у молодых и до 30% у старых углей. Они легко теряют на воздухе влагу и механическую проч­ность, превращаясь при этом в мелочь, и обладают повышенной склонностью к само­возгоранию. Их пока используют главным образом как местное энергетическое топли­во, поскольку из-за низкой теплоты сгора­ния (Qн=10 – 17 МДж/кг), самовозгорания и растрескивания их невыгодно и слож­но транспортировать на расстояние свыше 150 км.

К каменным относятся угли с выс­шей теплотой сгорания рабочей массы без­зольного угля более 24 МДж/кг и выходом летучих веществ более 9%.

Каменные угли делятся на марки в основном по выходу летучих веществ и по характеристике нелетучего остатка после нагревания без доступа воздуха.

К полуантрацитам (марка ПА) и антрацитам (марка А) относят угли, дающие выход летучих веществ на горючую массу менее 9 %. Полуантраци­ты обладают более высокой теплотой сго­рания (QГВ>35 МДж/кг), тогда как сред­няя теплота сгорания антрацитов Q =33,7 МДж/кг. Это – высококачественное механически прочное котельное топливо, которое, как и многие сорта каменных углей, экономически выгодно транспорти­ровать на значительные расстояния. Тепло­та сгорания каменных углей и антрацитов Q=23 – 27 МДж/кг.

Топочные мазуты в соответст­вии с ГОСТ 10585—75 классифицируют по содержанию серы на малосернистые (S<0,5 – 1,0 %), сернистые (S< 2%) и высо­косернистые (S<3,5 %). Топочные мазуты выпускаются марок М40 и М100. Цифра показывает отношение времени истечения 200 мл мазута при 50 °С к времени истечения такого же количества дистиллированной воды в строго определенных условиях.

10.2. Условное топливо

Экономические расчеты, сравне­ние показателей топливоиспользующих устройств друг с другом и планирование необходимо осущест­влять на единой базе. Поэтому вве­дено понятие так называемого условного топлива, теплота сгорания которого принята равной 29,35 МДж/кг (7000 ккал/кг), что соответствует хорошему малозоль­ному сухому углю.

Часто такие характеристики топ­лива, как зольность и влажность или содержание серы, получаются более наглядными при их отнесении не на единицу массы топлива, а на единицу выделяющейся при сгора­нии теплоты. Это обусловило появ­ление так называемых приведенных характеристик.

Под приведенным понимается со­держание данного компонента в граммах, отнесенное к одному мега-джоулю теплоты, выделяющейся при сгорании топлива. Приведен­ная зольность, например, показы­вает, какое количество золы в грам­мах ежесекундно образуется при сжигании данного топлива в уста­новке с тепловой мощностью 1 МВт. Чаще всего используют приведен­ные влажность и зольность, а иног­да и приведенное содержание серы.

Использование приведенных ха­рактеристик существенно упрощает некоторые расчеты. Например, на типовой крупной электростанции электрической мощностью 2400 МВт, работающей на экибастузском угле (SП=0,5г/МДж) с КПД, равным 40 %, ежесекундно образуется 25∙2,4∙103/0,4=150∙103 г/с золы и выделяется в виде оксидов 0,5∙2,4∙103/0,4=3∙103 г/с серы.

10.3. Состав и характеристики топлив

Твердые топлива

Ископаемые твердые топлива (за исключением сланцев) являют­ся продуктами разложения органи­ческой массы растений. Самое мо­лодое из них –торф, представляет собой плотную массу, образовав­шуюся из перегнивших остатков бо­лотных растений. Следующими по «возрасту» являются бурые угли – землистая или черная однородная масса, которая при длительном хра­нении на воздухе частично окисляется («выветривается») и рассыпа­ется в порошок. Затем идут камен­ные угли, обладающие, как правило, повышенной прочностью и меньшей пористостью. Органическая масса наиболее старых из них – антраци­тов – претерпела наибольшие изме­нения и на 93 % состоит из углеро­да. Антрацит отличается высокой твердостью.

Свойства топлива как горючего материала определяются составом, его горючей массы (обознача­ется индексом «г»), в которую вклю­чаются элементы, составляющие ор­ганическую массу топлива, и колче­данная сера, сгорающая вместе с органической массой. Поскольку химический состав горючей массы твердого топлива сложен и обычно неизвестен, ее характеризуют мас­совым содержанием образующих ее элементов.

Собственно горючими в горючей массе являются углерод, водород и сера. С увеличением возраста топ­лива содержание углерода увеличивается (от 40 % у древесины и до93% у антрацита), а водорода – слегка уменьшается (от 6 до 2 %). Кислород, как и остальные составляющие, горючую массу элементы, содержится в ней в виде сложных органических соединений. Чем боль­ше в них кислорода, тем меньше углерода и водорода, т. е. тем мень­ше выделится теплоты при сгорании единицы массы.

При полном сгорании углерода образуется относительно безвред­ный диоксид углерода СО2 и выде­ляется 32,8 МДж теплоты на 1 кг углерода. При неправильной орга­низации процесса горения (обычно при недостатке воздуха) продуктом сгорания является очень токсичный оксид углерода СО и выделяется всего 9,2 МДж теплоты.

Влажность топлива опреде­ляется по ГОСТ 11014 – 70 высуши­ванием навески при 105 – 110°С. Максимальная влажность рабочей массы доходит до 50% и более и определяет экономическую целе­сообразность использования данно­го горючего материала и возмож­ность его сжигания, поскольку для превращения 1 кг воды, взятой при 0°С, в пар комнатной температуры нужно затратить примерно 2,5 МДж теплоты.

Состав топлива, высушенного при 105 – 110°С, характеризуется его сухой массой.

В энергетических и технологиче­ских установках сжигают только угли, непригодные для получения кокса, или коксовые отсевы мельче 10 мм.

Жидкие топлива

Практически все жидкие топли­ва пока получают путем переработ­ки нефти. Сырую нефть нагревают до 300 – 370 °С, после чего получен­ные пары разгоняют на фракции, конденсирующиеся при различной температуре сжиженный газ (вы­ход около 1 %), бензиновую (около 15%), керосиновую (около 17%), ди­зельную (около 18%). Жидкий остаток с темпера­турой начала кипения 330 – 350 °С называется мазутом. Указанные фракции служат исходным сырьем для получения смазочных материалов и топлив для двигателей внут­реннего сгорания и газотурбинных

Мазуты, получаемые из нефти ряда месторождений (башкирской, серноводской и некоторых других), могут содержать много серы (до 4,3%), что резко усложняет защи­ту окружающей среды при их сжи­гании.

Зольность мазута не должна превышать 0,14 %, а содержание во­ды должно быть не более 1,5%.

Газообразные топлива

К газообразным топливам отно­сится прежде всего природный газ. Основным его компонентом является метан СН4, кроме того, в газе разных месторождений со­держатся небольшие количества во­дорода Н2, азота N2, высших углеводородов, оксида СО и ди­оксида СО2 углерода. В процессе добычи природного газа его обычно очищают от сернистых соединений, но часть их (в основном сероводо­род) может оставаться. Кроме того, в бытовой газ для обнаружения уте­чек добавляют так называемые одоризаторы, придающие газу специфи­ческий запах; они тоже содержат соединения серы. Принято считать, что концентрация водяного пара в природном газе соответствует со­стоянию насыщения при температу­ре газа в трубопроводе.

При добыче нефти выделяется так называемый попутный газ, содержащий меньше метана, чем природный, но больше высших угле­водородов и поэтому выделяющий при сгорании больше теплоты. Проб­лема полного его использования сейчас весьма актуальна.

В промышленности и особенно в быту находит широкое распро­странение сжиженный газ, по­лучаемый при первичной переработ­ке нефти и попутных нефтяных га­зов. По ГОСТ 20448 – 75 выпускают технический пропан (не менее 93 %), технический бутан (не менее 93 %) и их смеси. Температура конденсации пропана при атмосферном давлении равна - 44,5 °С, а бутана +5 °С; соответст­венно при 20 °С давление паров про­пана составляет около 0,8 МПа, а бутана – около 0,2 МПа. Поэтому эти газы транспортируют в жидком виде в баллонах под небольшим давлением (менее 2 МПа). Напри­мер, зимой цистерны без подогрева, размещаемые на улице, должны за­полняться пропаном, ибо бутан при отрицательных температурах испа­ряться не будет. Наоборот, неболь­шие баллоны, устанавливаемые в помещении, заполняют смесью, состоя­щей примерно поровну из пропана и бутана, в результате чего давле­ние в баллоне обычно не превышает 0,6 МПа.

11. Основые теории теплообмена

11.1. Способы передачи теплоты. Основной закон теплопроводности

Теплота является наиболее универсальной формой энергии, возникающей в результате теплового движения микрочастиц - молекул, атомов, электронов. Универсальность тепловой энергии состоит в том, что любая форма энергии трансформируется, в конечном счете, либо частично, либо полностью в теплоту.

ü Теплообмен – самопроизвольный процесс переноса теплоты в пространстве с неоднородным температурным полем. Температурным полем называют совокупность мгновенных значений температур во всех точках рассматриваемого пространства. Температура – скалярная величина. В общем случае перенос теплоты может вызываться неоднородностью полей других физических величин (например, диффузионный перенос теплоты за счет разности концентраций). В зависимости от характера теплового движения различают следующие виды теплообмена.

ü Теплопроводность – молекулярный перенос теплоты в среде с неоднородным распределением температуры посредством теплового движения частиц.

ü Конвекция – перенос теплоты в среде с неоднородным распределением температуры при движении среды.

ü Теплообмен излучением – теплообмен, включающий переход внутренней энергии тела (вещества) в энергию излучения, перенос излучения, преобразование энергии излучения во внутреннюю энергию другого тела (вещества).

ü Конвективный теплообмен – теплообмен при совместном протекании молекулярного и конвективного переноса теплоты.

ü Теплоотдача – конвективный теплообмен между движущейся средой и поверхностью ее раздела с другой средой (твердым телом, жидкостью или газом).

ü Теплопередача – процесс теплообмена между двумя теплоносителями.

ü Радиационно-кондуктивный теплообмен – теплообмен, обусловленный совместным переносом теплоты излучения и теплопроводностью.

ü Радиационно-конвективный теплообмен (сложный теплообмен) – теплообмен, обусловленный совместным переносом теплоты излучением, теплопроводностью и конвекцией.

Независимо от механизма переноса, тепловой поток всегда направлен от более нагретого к менее нагретому телу, а сам процесс теплообмена является необратимым. Теплообмен между телами зависит от их формы и размеров, а также от времени процесса, так как происходит в конкретных пространственно-временных условиях. В результате перепад температур, геометрия и физические свойства тел, агрегатное состояние и параметры теплоносителя, а так же время процесса будут определять интенсивность теплообмена и количество переносимой теплоты.

Основным фактором, определяющим интенсивность теплообмена, является температура.

В зависимости от времени теплообмен может быть:

- стационарным, если температурное поле не зависит от времени.

- нестационарным, если температурное поле меняется во времени.

- стационарно-периодическим, если имеет место периодического изменения температурного поля.

Перенос теплоты выражается эмпирическим законом Био-Фурье, согласно которому вектор плотности теплового потока прямо пропорционален градиенту температуры:

Знак “минус” показывает, что направление теплового потока противоположно направлению градиента температуры.

Коэффициент характеризует способность тел проводить теплоту и называется коэффициентом теплопроводности.

Количественно коэффициент теплопроводности - тепловой поток (Вт), проходящий через единицу поверхности (м2) при единичном градиенте температур ( ), и имеет размерность . Количественно коэффициент теплопроводности – физическая характеристика, зависящая от химического состава и физического строения вещества, его температуры, влажности и ряда других факторов.

Количественно коэффициент теплопроводности имеет максимальное значение для чистых металлов и минимальные для газов.

11.2. Теплообменные аппараты

Общие сведения о теплообменниках

Энергетическое оборудование можно разделить на энергогенерирующее (например, основное оборудование ТЭС) и энергопотребляющее (например, оборудование цеха какого-то предприятия).

Принцип работы оборудования остается неизменным, где бы оно не применялось, в энергогенерирующей или энергопотребляющей частях энергосистемы. Например, теплообменник везде и всюду передает тепловую энер­гию от тела, имеющего более высокую температуру, к телу, имеющему температуру более низкую.

Эффективность работы энергетического оборудования в общем случае приходится рассматривать, имея в виду всю технологическую цепь производства, преобразова­ния и использования энергии, начиная от источника энергии и кончая ее потребителями. При решении част­ных задач нередко «абстрагируются», например, от условий генерирования энергии. С другой стороны, энер­гетики нередко пытаются также отвлечься от условий потребления энергии, от того технологического устрой­ства, в котором происходит потребление энергии.

Теплообменниками принято называть устрой­ства, с помощью которых теплота передается от одних тел к другим. Нагреваемые и охлаждаемые тела назы­вают теплоносителями или рабочими телам и. С одним теплообменником может быть связано два или более теплоносителей.

Процесс теплообмена может сопровождаться нагреванием или охлаждением теплоносителя, Возможна пе­редача теплоты при неизменной температуре одного или обоих теплоносителей (конденсация, кипение, испарение, плавление, затвердевание, сублимация). Возможна ком­бинация этих процессов в теплообменном аппарате, а также одновременное осуществление других более сложных процессов, обусловленных технологией или со­путствующими ей процессами, например растворением, кристаллизацией, сушкой, химическими реакциями и др.

Теплообменники чрезвычайно распространены в тех­нике. Конструктивно теплообменники выполняются разнообразно в зависимости от условий применения и тре­бований экономичности. Изучить все их многообразие не входит в задачу данного курса. Поэтому ограничимся лишь изучением некоторого минимума сведений.

Классификация теплообменников

В настоящее время строгой классификации теплооб­менников нет в связи с многообразием их конструкций и условий применения. Приводимая ниже классифика­ция относится к наиболее употребимым типам теплооб­менников. Теплообменники можно классифицировать по следующим признакам.

1. По принципу действия:

смесительные (контактные). В этих теплообменниках происходит непосредственное соприкосновение и смеще­ние горячего и холодного теплоносителей.

Примерами такого теплообменника могут служить брызгальный бассейн (рис. 11.1), где

Рис. 11.1. Схема оборотного водоснабжения с брызгальной уста­новкой.

1 – конденсатор турбины; 2 – циркуляционный насос; 3 – подводящий канал; 4 – напорный трубопровод нагретой воды; 5 – коллектор; 6 –распределитель­ный трубопровод; 7 – разбрызгивающие сопла; 5 – водосборный бассейн; 9 – насос добавочной воды; 10 – трубопровод добавочной воды; 11 – трубопровод подачи воды на водоподготовку; 12 – трубопровод продувки циркуляционной системы.

теплая вода разбрызгивается в атмосферном воздухе, соприка­сается с ним, охлаждается и частично испаряется; или градирня, в частности, струйно-капельного типа (рис. 11.2), где вода падает дождем внутри башни, а воз­дух, охлаждая ее, нагревается и благодаря возникшей за счет нагрева самотяги устремляется вверх (однако градирни бывают не только с естественной тягой, но вентиляторные,

Рис. 11.2. Схема оборотного водоснабжения с градирней.

1 – подвод воды; 2 – отвод воды; 3 – распределительный желоб; 4 – ороси­тельное устройство; 5 – сборный бассейн охлаждающей воды.

где более интенсивное движение возду­ха достигается с помощью вентилятора); или деаэра­торы, которые подобно градирням могут быть либо пленочного типа (рис. 11.3) – вода стекает пленкой по специальным поверхностям для стока, либо струйнобарботажного типа (рис. 11.4) – процесс тепломассо­обмена (передача теплоты сопровождается переносом массы вещества) протекает не только в струях, но и в барботажном слое, где пробулькивающие через слой воды пузырьки пара завершают процессы нагрева воды и удаления из нее воздуха. Смесительные теплообменни­ки обычно более эффективны, поскольку в них может быть достигнут наименьший температурный напор. Однако часто недопустим контакт между горячим и хо­лодным теплоносителями, например в связи с загрязне­нием конденсата греющего пара;

Поверхностные.

Деаэратор – это устройство для термического удаления газов (воздуха) из жидкого теплоносителя.

Рис. 11.3. Деаэратор пленочного типа.

1 – корпус; 2 – крышка; 3 – сопло; 4 – розетка; 5 – поверхности для стока во­ды; 6 – опорная крестовина; 7 – связ­ные штыри; 3 – патрубок для предо­хранительного клапана; 9 – отбойный лист; 10 – закрытый бак-аккумулятор.

В теплообмене участвует поверхность твердого тела, которую иногда вполне строго можно назвать промежуточным теп­лоносителем; поверхностные теплообменники в свою оче­редь делятся на:

рекуперативные – с непрерывным теплообменом через разделяющую стенку. Примеры их изображены на рис. 11.5 – 11.9;

регенеративные. Это теп­лообменники с двухпериодным попеременным тепло­обменом через теплоаккумулирующую и теплопередающую насадки. Приме­ром могут служить возду­хоподогреватели современ­ных мощных котлов (рис. 11.10), где вращающийся ротор с металлической насадкой вначале омывается горячими газами, а затем — холодным воздухом. Дру­гим примером является воздухоподогреватель, в кото­ром роль насадки выполняет сыпучий материал, непре­рывно циркулирующий в горячих газах и холодном воз­духе (рис. 11.11).

2. По технологическому назначению:

воздухоподогреватели (рис. 11.10); деаэраторы (рис. 11.3) и (рис. 11.4); парогенераторы (рис. 11.9); пароперегреватели (рис. 11.12) и т. п.

3. По схеме движения теплоносителей:

прямоточные (рис. 11.13а);

противоточные (рис. 11.13б); с перекрестным током (рис. 11.13в); комбинированные (комбинация прямотока с противотоком) (рис. 11.13г); с много­кратным перекрестным током (рис. 11.13д).

Наибольший средний температурный напор и энерге­тическую эффективность обеспечивает схема противото­ка, однако по конструктивным соображениям часто при­ходится отступать от нее. Если хотя бы один из теплоносителей претерпевает изменение агрегатного состоя­ния, то направление движения теплоносителя перестает играть роль в одноходовом теплообменнике.

Рис. 11.4. Вакуумный деаэратор струйнобарботажного типа.

1 – подвод умягченной воды; 2 – коллектор; 3, 5 – тарелки охладителя выпара с пропуском 30 % полного расхода воды; 4 — перепускной короб для воды; 6 – третья тарелка с пропуском 100 % воды; 7 – четвертая перепускная тарелка; 8 – барботажный лист; 9 – отвод деаэрированной воды; 10 – штуцер для под­вода греющей воды («перегретой» деаэрированной воды 70 – 150 °С) в отсек 11; 12 – жалюзи для разделения вскипающей воды на пар и воду; 13, 14 – кана­лы для отвода невскипевшей воды; 15 – короб для перепуска пара в отсек между третьей и четвертой тарелками; 16 – отвод неконденсирующихся газов.

4. По роду теплоносителей:

водо-водяные (например, рис. 11.5); пароводяные (рис. 11.6); водо-воздушные (рис. 11.2); газовоздушные (рис. 11.10); масловоздушные (рис. 11.14) – здесь для интенсификации охлаждения трансформатор­ного масла воздухом применен вентиляторный обдув поверхностей теплообмена, и т. д. Теплоносителем может быть жидкий металл и другие технологические мате­риалы.

Рис. 11.5. Теплообменник типа труба в трубе (секционный).

1 – внутренняя труба; 2 – внешняя тру­ба: 3 – соединительный патрубок; 4 – калач; 5, 6 – вход и выход одного из теплоносителей; 7, 8 – то же второго теплоносителя.

5. По роду материала, из которого выполнены эле­менты теплообменника: