В смесительных теплообменниках теплообмен осуществляется

при непосредственном контакте теплоносителей и отличается высокой

интенсивностью. Он применяется в тех случаях, когда допустимо смешива-

ние теплоносителей или когда смешивание теплоносителей диктуется ходом

технологического процесса.

Смесительные теплообменники _ это обычно емкостные аппараты,

снабженные мешалками, насадками, барботерами или инжекторами и тарел-

ками для повышения контакта между теплоносителями.

Жидкость разбрызгивается с помощью разбрызгивающих устройств и в

виде пленки стекает по насадке. Газ подается снизу и в восходящем потоке

взаимодействует с жидкостью.

Нагревание жидкостей путем конденсации в них пара проводится в

смесительных теплообменниках с барботером или инжектором путем

а б

Рис. 4.18. Схема смесительного теплообменника

а _ с барботером: 1 _ барботер; 2 _ корпус; 3 _ паропровод

б _ с инжектором: 1 _ корпус; 2 _ инжектор; 3 _ паропровод

ввода пара через барботер или инжектор (рис. 4.18, а и б).

Барботер представляет собой трубку с мелкими отверстиями, изо-

гнутую по окружности или по спирали и уложенную на дне аппарата. Пар,

поднимаясь вверх, барботирует через слой жидкости и конденсируется в ней.

Выделяемая при конденсации пара теплота идет на нагревание жид-

кости. Более интенсивно процесс нагрева жидкости идет при подаче пара

через инжектор (рис. 4.18, б). Пар осуществляет циркуляцию жидкости, за

счет чего происходит быстрое выравнивание температуры в объеме жид-

кости.

Теплообменные устройства для утилизации сбросной

Теплоты

Теплота газовых и жидкостных выбросов различных технологических

процессов может быть утилизирована.

Рассмотрим теплообменные устройства, которые могут использоваться

в технологии для этих целей.

Тепловые трубы. Тепловые трубы представляют собой герметическую

трубу 1, внутренняя поверхность которой покрыта фитилем 2 (рис. 4.19).

Материал фитиля должен иметь высокую капиллярность, небольшое

гидравлическое сопротивление, быть термостойким. В качестве фитилей

используются войлок, тканое полотно, мелкие сетки, спеченные пористые

материалы (керамические и металлические), слой зернистого материала и др.

Фитиль должен плотно прилегать к стенкам трубы. Размер пор фитиля

находится в пределах 0,01 _ 0,1 мм. Более крупные поры способствуют

меньшему гидравлическому сопротивлению, но ухудшают капиллярность

Рис. 4.19. Схема тепловой трубы: 1 _ труба; 2 _ фитиль

фитиля. Рабочей жидкостью тепловой трубы служат различные вещества.

Выбор рабочей жидкости определяется требуемой температурой. Если

температура процесса не должна превышать 40 о С, то в качестве рабочей

жидкости используются фреоны и ацетон. При более высоких температурах

применяется вода. В области рабочих температур 350 °С и выше используют-

ся органические жидкости и жидкие металлы.

Работа тепловой трубы происходит следующим образом. На один

конец трубы (А) подается горячий теплоноситель, благодаря чему рабочая

жидкость, находящаяся в фитиле, закипает. Пар по внутреннему каналу пос-

тупает на другой конец трубы (В), который охлаждается холодным теплоно-

сителем. Выделяемая при конденсации пара теплота идет на нагревание

холодного теплоносителя. Возврат конденсата в зону испарения проходит с

помощью фителя под действием капиллярных сил.

На рис. 4.20 изображена установка для утилизации теплоты отработан-

ного воздуха сушилки с помощью тепловых труб. Отработанный воздух

сушилки 1 подается в зону испарения тепловых труб 4, а затем после охлаж-

дения вентилятором выбрасывается в атмосферу.

Нагреваемый воздух подается в зону конденсации тепловых труб, наг-

ревается и вентилятором 2 по воздуховодам подается к потребителю. Расход

Рис. 4.20. Сушильная установка с тепловыми трубами для нагревания

воздуха: 1 _ сушилка; 2 _ вентилятор; 3 _ задвижка; 4 _ тепловые трубы

воздуха регулируется задвижкой 3. Обычно тепловые трубы монтируются

горизонтально, но установлено, что, изменяя наклон тепловой трубы к гори-

зонтальной линии, можно регулировать процессы теплообмена.

Теплообменники с промежуточным теплоносителем.Теплообмен-

ники с промежуточным теплоносителем, так же как и тепловые трубы, могут

использоваться при утилизации теплоты отработанных газов.

Основное преимущество этих теплообменников заключается в том,

что каналы, по которым проходит нагреваемый воздух и отработанный газ,

могут находиться на значительном расстоянии друг от друга.

На рис. 4.21 представлена принципиальная схема такого теплообменника,

Рис. 4.21. Схема теплообменника с

промежуточным теплоносителем:

1 _ испаритель; 2 _ насос;

3 _ конденсатор

состоящего из двух теплообменников, соединенных системой циркуляции

рабочей жидкости. Движение рабочей жидкости по циркуляционному кон-

туру осуществляется с помощью насоса.

Один теплообменник (испаритель) 1 встроен в канал, по которому

подается отработанный технологический газ, другой (конденсатор) 3 нахо-

дится в канале, по которому идет нагреваемый воздух. Рабочая жидкость

отбирает теплоту от горячего теплоносителя, нагревается и поступает в зону

подачи холодного теплоносителя. Охлаждаясь, рабочая жидкость его нагре-

вает. В теплообменник 1 рабочая жидкость подается насосом 2.

В качестве рабочей жидкости могут применяться разные вещества:

гликоль, смесь дифенила и дифенилоксида и др. Выбор рабочей жидкости

определяется пределом температур, в которых работает аппарат.

4.4. Тепловой расчет теплообменных аппаратов__