ЖЫЛУ АЛМАСУ ҮРДІСТЕРІ ЖЫЛУ АЛМАСТЫРҒЫШ

Презентация қосу

ДӘРІС 12
ТАҚЫРЫБЫ: ЖЫЛУ АЛМАСУ ҮРДІСТЕРІ
ЖЫЛУ АЛМАСТЫРҒЫШ
АППАРАТТАРДЫҢ ҚҰРЫЛҒЫСЫ
Жоспар:
1. Беттік жылу алмастырғыштар
2. Араластыру жылу алмастырғыштары.
Жылу беру тәсіліне байланысты жылу алмастырғыштардың екі негізгі
тобын айырады:
1) Беттік жылу алмастырғыштар. Онда жылу алмасатын орталар
арасында жылудың тасымалдануы оларды бөлетін жылу алмасу беті -
бітеу қабырға арқылы жүреді
2) Араластыру жылу алмастырғыштары. Оларда жылу бір ортадан
екіншісіне тікелей түйісу арқылы тасымалданады.
Химиялық технолгияда әртүрлі металлдардан (көміртекті және қоспалы
болаттардан, мыстан, титаннан, танталдан және т.б.) және бейметалл
материалдардан, мысалы, графит, тефлон т.б. жасалған жылу
алмастырғыштар қолданылады. Материалды таңдау оның коррозиялық
төзімділігімен және жылу өткізгіштігімен сәйкестендіріледі, сонымен
бірге жылу алмастырғыш аппараттың құрылысы таңдап алынған
материалдың қасиеттерінен тәуелді болады.
Жылу алмастырғыштардың құрылысы қарапайым, жинау және жөндеу
қолайлылығымен ерекшеленуі тиіс.
Түтікті жылу
алмастырғыштар.
Қабықшалы –түтікті жылу
алмастырғыштар. Бұл
жылу алмастырғыштар ең
жиі қолданылатын беттік
жылу алмастырғыштардың
қатарына жатады. 5 суретте
қатты құрылысты
қабықшалы-түтікті жылу
алмастырғыш бейнеленген.
Ол корпус немесе
қабықшадан (1), оған
дәнекерленіп жалғанған
торлардан (2) тұрады. Түтік
трларында түтіктер шоғыры
(3) бекітілген. Түтік
торларына (астарлар немесе
бұрандаларда) қақпақтар (4)
бекітіледі.
Орталарды әдетте бір-біріне қарама-қарсы бағыттайды.
Осы кезде қыздырылатын ортаны төменнен жоғары қарай,
ал жылу беретін ортаны қарсы бағытта бағыттайды. Әрбір
ортаның қозғалысының осындай бағыты қыздыру немесе
суыту кезінде тығыздығының өзгеруі әсерінен аталған
орта қозғалуға ұмтылатын бағытпен сәйкес келеді.
Сонымен бірге, орталар қозғалыстарының көрсетілген
бағыттарында жылдамдықтардың бірқалыпты таралуына
және аппараттың көлденең қимасының ауданы бойынша
жылу алмасудың ұқсас шарттарына қол жеткізіледі,
немесе, мысалы, суық ортаның (қыздырылатын) жылу
алмастырғыштың жоғарғы жағынан берілуі кезінде
сұйықтықтың қыздырылған бөлігі жеңілдеу
болғандықтан, «тұрып қалған» зоналарды түзе отырып,
аппараттың жоғарғы жағына жинақталады.
Торлардағы түтіктер дұрыс алты
бұрыштардың периметрлері бойынша
біркелкі орналастырылады, яғни тең
қабырғалы үшбұрыштардың шыңдары
бойынша (6, а суреті), сирек жағдайда
түтіктерді концентрлік шеңберлер
бойынша орналастырылады (6, б суреті).
Түтіктердің сыртқы бетінің ыңғайлы
тазартуын қамтамасыз етуге қажет
болғанда, оларды тік төртбұрыштар
периметрлері бойынша орналастырады (6,
в суреті). Түтіктерді орналастырудың
барлық аталған тәсілдері бір мақсатты
көздейді – аппарат ішінде жылу алмасудың
қажетті бетін мүмкіндігінше жинақы етіп
орналастыру. Көп жағдайда ең жоғары
жинақылық түтіктерді дұрыс
алтыбұрыштардың периметрі бойынша
орналастырғанда алынады.
Түтіктерді торларда жиі жаншу
арқылы бекітеді (7, а,б суреттері),
осы кезде ерекше берік жалғану
(аппарат жоғары қысымдарда
жұмыс істегенде қажет) түтік
торларында жаншу барысында
түтіктің металлымен толтырылатын
сақиналы арықшалармен
саңылауларды жасағанда алынады.
(7, б суреті). Одан басқа, егер түтік
материалы созылуға ұшырамай
түтіктердің түтік торымен қатты
жалғануы рұқсат етілсе, онда
түтіктерді дәнекерлеу арқылы
жалғау пайдаланылады (7, г суреті)
және де негізінде мыс және жез
түтіктерді жалғау үшін
қолданылатын дәнекерлеумен
жалғау пайдаланылады.
Сирек жағдайда түтіктердің
тормен сальниктер арқылы
жалғануын пайдаланылады (7, д
суреті), олар түтіктердің еркін
бойлық қозғалысын және жылдам
алмастырылуын мүмкіндік береді.
5, а суретінде бейнеленген жылу алмастырғыш бір
жүрісті болып табылады. Сұйықтықтың
салыстырмалы аз шығындалуы кезінде оның
түтіктер ішінде қозғалысының жылдамдығы өте
төмен, және сондықтан жылу беру коэффициенттері
үлкен емес. Соңғыларын жоғарылату үшін берілген
жылу алмасу бетінде сәйкесінше биіктігін
арттырып, түтіктер диаметрін кішірейтуге болады.
Алайда, диаметрі кіші және биіктігі үлкен жылу
алмастырғыштар құрастыру үшін ыңғайсыз, биік
бөлмелерді және жылу алмасуға тікелей
қатыспайтын (аппарат қабықшасы) бөлшектерді
жасауға жоғары металл шығындалуын талап етеді.
Көп жүрісті жылу алмастырғышта (5, б суреті) корпус
(1) , түтік торлары (2), оларда бекітілген түтіктер (3)
және қақпақтар (4) 8, а суретінде бейнелегендерге
ұқсас. Жылу алмастырғыштың қақпақтарында
орнатылған көлденең бөгеттер (5) көмегімен түтіктер
жылу алмастырғыштың түтікті кеңістігінде ағатын
сұйықтың тізбекті қозғалатын секцияларға бөлінген.
Әетте секцияларға бөлуді барлық секцияларда
түтіктердің шамамен бірдей саны болатындай етіп
жүргізеді.
Түтіктердің бүкіл шоғырымен салыстырғанда бір
секцияда орналасқан түтіктердің қосынды көлденең
қимасының кіші ауданының салдарынан көп жүрісті
жылу алмастырғыштың кеңістігіндегі сұйықтың
жылдамдығы жүрістер санына тең есе артады (бір
жүрісті жылу алмастырғыштардың жылдамдығымен
салыстырғанда). Төрт жүрісті жылу алмастырғышта (5,
б суреті) бірдей шарттарда түтіктердегі жылдамдық
бір жүрістімен салыстырғанда төрт есе артық.
Жылдымдықты арттыру және ортаның түтік аралық
кеңістігінде қозғалыс жолын ұзарту үшін ( 5, б суреті)
сегментті бөгеттер (6) қызмет етеді. Көлденең жылу
алмастырғыштарда бұл бөгеттер түтіктер шоғыры
үшін бір мезгілде аралық түтіктер болып табылады.

Түтіктер мен қабықшаның үлкен температура
айырымымен, түтіктердің үлкен ұзындығымен
және түтіктер мен қабықша материалдарының
айырмашылығымен туғызылатын
температуралық деформацияларды азайту
үшін корпусында серпімді деформацияға
ұшыратылатын линзалық компенсатор (1)
болатын линзалық компенсаторлы қабықшалы
–түтікті жылу алмастырғыштарды
пайдаланады (8, а суреті). Мұндай құрылғы
қарапайымдылығымен ерекшелінеді, бірақ
түтік аралық кеңістіктегі кішірек артық
қысымдарда (әдетте 6 105 н/м2 немесе 6 am
жоғары емес) ғана қолданылады.
Түтіктер мен қабықшаның көбірек орын ауыстыруын
қамтамасыз ету үшін басы қозғалатын жылу
алмастырғыштарды пайдаланады (8, б суреті). Төменгі
түтік торы (2) қозғалғыш болып келеді, бұл бүкіл түтік
шоғырына аппарат корпусынан тәуелсіз еркін қозғалуға
мүмкіндік береді. Бұл түтіктердің қауіпті температуралық
деформациясы мен түтік торларымен жалғану
тығыздығының бұзылуын болдырмайды. Алайда,
температуралық ұзарулардың компенсациялануы бұл
жағдайда жылу алмастырғыш құрылысының ауырлауы
есебінен жеткізіледі.
U-тәрізді түтіктері бар қабықшалы жылу
алмастырғышта (8, в сурет) түтіктердің (3) өздері
компенсациялаушы құрылғылардың ролін атқарады. Осы
кезде тек бір қозғалмайтын түтік торы болатын аппараттың
құрылысы қарапайымдылау және жеңілдеу болады.
Түтіктердің сыртқы беті бүкіл түтіктерді корпустан алып
шыққанда оңайлықпен тазартылады. Одан басқа, осындай
құрылысты жылу алмастырғышта (екі немесе көп жүрісті)
айтарлықтай қарқынды жылу алмасу жүруі мүмкін. U-
тәрізді түтікті жылу алмастырғыштардың кемшіліктері:
түтіктердің ішкі бетін тазалаудың қиындығы, түтік торында
түтіктердің үлкен санын орналастырудың күрделігі.
Элементтік жылу алмастырғыштар. Түтік
аралық кеңістікте аппартты тазалауды
қиындататын бөгеттерді қолданусыз ортаның
қозғалу жылдамдығын арттыру үшін элементтік
жылу алмастырғыштарды қолданады. Мұндай
жылу алмастырғыштың әрбір элементі қарапайым
қабықшалы-түтікті жылу алмастырғыш болып
келеді. Қыздрылатын және суытылатын орталар
диаметрі кішірек қабықшадағы түтіктер
шоғырынан тұратын бөлек элементтерден
кезектесіп өтеді.
Элементтік жылу алмастырғыштарда орталардың
өзара қозғалысы таза қарсы ағынның эффективті
сұлбасына жақындайды. Алайда, жалпы жылу
алмасу бетінің бөлек элементтерге бөлінуінен
құрылыстың өлшемдері үлкейіп, бағасы артады.
Екі түтікті жылу алмастырғыштар. «Түтіктің ішіндегі
түтік» деп те аталатын осындай құрылысты жылу
алмастырғыштар екі концентрлік орналастырылған түтік
түзетін бірнеше тізбекті жалғанған түтікті элементтерден
тұрады (9 сурет). Бір жылу тасымалдаушы ішкі түтіктер (1)
арқылы қозғалады, ал екіншісі (1) және сыртқы (2) түтіктер
арасындағы сақиналы кеңістік бойымен қозғалады. Ішкі
түтіктер (әдетте диаметрі 57-108 мм) (3)-калачтармен
жалғанады, ал диаметрі 76-159 мм сыртқы түтіктер (4)
қысқа түтіктермен жалғанады.
Екі түтікті жылу алмастырғыштарда түтікті және
түтікаралық кеңістіктердің кіші көлденең
қималарының арқасында тіпті аз шығындардың өзінде
әдетте 1-1,5 м/с болатын сұйықтың айтарлықтай
жоғары жылдамдықтары болуы мүмкін. Бұл жылу
тасымалданудың жоғарылау коэффициенттерін алуға
және қабықшалы-түтікті жылу алмастырғыштармен
салыстырғанда аппараттың масса бірлігне көбірек
жылу жүктеулеріне жетуге мүмкіндік береді.
Сонымен бірге, жылу тасымалдағыштардың
жылдамдықтарының артуымен жылу алмасу бетінде
ластанудың қалып қою мүмкіндігі азаяды.
Екі түтікті жылу алмастырғыштар жылу
тасымалдағыштардың аз шығындары мен жоғарғы
қысымдарда эффективті жұмыс істей алады. Егер,
жылу алмасудың жоғары жылдамдығы қажет болса,
онда осы аппараттарды бірнеше параллель
секциялардан жасайды.
Жыланшалы жылу алмастырғыштар.
Батырмалы жылу алмастырғыштар. Батырмалы
жыланшалы жылу алмастырғыштарда (10 сурет)
тамшылы сұйық, газ немесе бу аппарат корпусындағы (2)
сұйыққа батырылған диаметрі 15-75 мм түтіктерден
жасалған шиыршықты жыланша (1) арқылы қозғалады.
Жыланша орналасқан корпус көлемінің үлкен болуынан
сұйықтың корпустағы жылдамдығы төмен, бұл жыланша
сыртында жылу беру коэффициентінің төмен мәндеріне
себеп болады. Оны арттыру үшін корпуста ішкі стақан (3)
орнату арқылы сұйықтың жылдамдығын арттырады.,
бірақ осы кезде аппарат корпусының пайдалы
қолданылатын көлемі азаяды. Сонымен бірге кейбір
жағдайда корпусты толтыратын сұйықтың үлкен көлемі
жағымды әсер етуі мүмкін, себебі ол режимнің тербелуі
кезінде жылу алмастырғыштың тұрақты жұмысын
қамтамасыз етеді. Жыланша түтіктері (4) құрылғыға
бекітіледі.
Батырмалы жылу
алмастырғыштардың түтік аралық
кеңістігінде жылу берілу қарқынды
емес, себебі жылу еркін конвекция
жолымен беріледі. Сондықтан,
осындай типті жылу
алмастырғыштар төмен жылу
жүктеулерімен жұмыс істейді.
Осыған қарамастан құрылысының
қарапайымдылығына,
арзандылығына, тазалау және
жөндеудің жеңілдігіне және
жоғары қысым мен химиялық
орталарда жұмыс істеудің
қолайлығына байланысты бұл
жылу алмастырғыштар кеңінен
қолданылады. Олар 10-15 м2 – қа
дейінгі қыздыру беттерінде жұмыс
істейді.
Себілмелі жылу алмастырғыштар. Мұндай жылу
алмастырғыш (11 сурет) бір-бірімен калачтар (2)
арқылы жалғанған бірінің үстінде бірі орналасқан түзу
түтіктерден құралған жыланша (1) болып табылады.
Түтіктер әдетте суытылатын ортаның берілуі және
шығарылуы үшін жалпы коллекторлары бар
параллель тік секциялар (суретте тек бір секция
көрсетілген) түрінде орналасқан. Үстінен жыланшалар
тісті жиекті науа (3) көмегімен тамшылар мен ағындар
түрінде біркелкі таралатын сумен себіледі.
Пайдаланылған су жыланшалар астында орналасқан
ыдыстан (4) шығарылады.
Себілмелі жылу алмастырғыштар негізінде
суытқыштар мен конденсаторлар ретінде
қолданылады. Және де жылудың шамамен жартысы
суытқыш судың булануы кезінде шығарылады.
Нәтижесінде су шығына басқа типті суытқыштарға
қарағанда күрт төмендейді. Судың салыстырмалы аз
шығына – себілмелі жылу алмастырғыштардың
маңызды артықшылығы, олар сонымен қатар
құрылысының қарапайымдылығымен және түтіктердің
сыртқы бетін тазалаудың жеңілдгімен ерекшелінеді.
Қиылысатын ағындар принципі
бойынша жұмыс істейтін себілмелі
жылу алмастырғыштарда жылу
тасымалдану коэффициенттері
батырмалылардан аздап жоғары
болатынына қарамастан, олардың да
кемшіліктері бар: үлкендігі, түтіктердің
сыртқы бетінің суарылуының біркелкі
еместігі, түтіктердің астыңғы ұштары
себілетін су шығыны азайғанда өте
нашар суарылып, жылу алмасуға
айтарлықтай қатыспайды, сонымен
бірге ауадағы оттегінің әсерінен
түтіктердің коррозиясы, қоршаған орта
кеңістігіне түсетін тамшылардың
болуы.
Жиі ашық ауада орнатылады,
оларды ағаш торлармен қоршайды, бұл
негізінде су тамшыларының
шашырауын азайту үшін жасалады.
Төмен жылулық жүктеулерде
жұмыс істейді және олардың жылу
тасымалдау коффициенттері жоғары
емес. Оларды ішкі химиялық төзімді
материалдардан жасайды.
Пластинкалы жылу алмастырғыштар. Пластинкалы
жылу алмастырғышта (12 сурет) жылу аламсу беті (1)
және (2) гофрирленген пластинлар арқылы түзіледі.
Олардың көмегімен ені 3-6 мм ирек қабырғалы тар
арқышалар жүйесі жасалады. Жылу алмасу жүретін
сұйықтар арықшаларда көршілес пластиналар
аралығымен қозғалып, әрбір пластинаның қарсы бүйірлі
жақтарын шайып өтеді.
Пластинада (13 сурет) алдыңғы бетінде үш астар
болады.

Үлкен төсеме 1 І сұйықтың пластиналар арасында
қозғалыс каналын шектейді және І сұйықтың 2 және 3
саңылаудан кіруін және шығуын болдырмайды. Екі
кішкетай сақиналы төсемелер 4 ІІ сұйық келетін және
кететін 5 және 6 саңылауларды тығыздайды. 13
суретте І сұйықтың қозғалысы схема түрінде үзінді
сызықпен, ал ІІ сұйықтың қозғалысы сызықпен
көрсетілген. І сұйық 3 штуцер арқылы түсіп, тақ
каналдар бойынша (оңнан солға қарай) бойынша
қозғалады және 4 штуцер арқылы шығарылады. ІІ
сұйық 5 штуцер арқылы беріледі де жұп каналдар
бойынша қозғалып, 6 штуцер арқылы шығарылады.
Пластиналар пакеті жылжымалы плита 7 мен
жылжымайтын плита 8 арасына бұрандалы қысқыш 9
көмегімен тығыздалады. Төмен гидравликалық
кедергіде 3800 вт/м2 [3000 ккал/(м2 ч град)] дейін
жоғары жылу тасымалдау коэффициенттері алынады.
Жеңіл құрастырылады және ластанулардан оңай
тазартылады. Олардың кемшіліктері: жоғары
қысымдарда жұмыс істеудің мүмкін еместігі және
астарлар үшін эластикалық химиялық төзімді
материалдарды таңдаудың қиындығы.
Қабырғалы жылу
алмастырғыштар. Жинақы
және эффективті соңғы
кезде жасалған жылу
алмастырғыштардың
қатарына қабырғалы беттері
бар жылу алмастырғыш
аппараттардың әртүрлі
құрылыстары жатады.
`Тік бұрышты (15, а) және
трапеция (15, б), тәрізді
ағынды көлденең
қабырғалары бар түтіктері
бар түтікті жылу
алмастырғыштардан басқа
бойлық, созылыңқы, сымды,
инелі үздіксіз шиыршықты
қабырғалы және т.б.
құрылғылар жасалынған.
Әртүрлі үлгідегі көлденең қабырғалы түтіктер ауаны
калориферде (14 сурет) қыздыратын аппараттарда, с.б. ауада
суыту аппараттарында кеңінен қолданылады. Ауаны қыздыруда
әдетте қаныққан су буын қолданады, ол 1 коллектор арқылы
түсіп, әріқарай қабырғалы түтіктер жиынтығына 2 жылжиды.
Конденсат 3 коллектордан әкетіледі.
Қабырғалы жылу алмастырғыштардың құрылысы әртүрлі
болады. Қарсы ағын принципі бойынша жұмыс істейтін
пластинкалы-қабырғалы жылу алмастырғыштың құрылдысының
сұлбасы 16 суретте көрсетілген. Осындай типті жылу
алмастырғыштар, мысалы, ауаны бөлу үшін төмен
температуралық қондырғыларда қолданылады.
Шиыршықты жылу алмастырғыштар.
Шиыршықты жылу алмастырғышта (17 сурет) жылу
алмасу беті шиыршық түрінде оралған металл
беттерімен (1 және 2) түзіледі. Беттердің ішкі
ұштары бітеу қабырғаға (3) дәнекерленген, ал
олардың сыртқы штары бір бірімен дәнекерленген.
Бүйір жақтарынан шиыршықтар астарларда
орнатылған және қақпақтармен (4 және 5)
жабылған. Осылайша, аппарат ішінде бір-бірімен
оқшауланған екі шиыршықты арықша (ені 2-8 мм)
түзіледі, олар арқылы әдетте қарсы ағынмен жылу
тасымалдағыштар қозғалады. Суретте
көрсетілгендей І жылу алмастырғыш төменгі
штуцер арқылы кіреді де, жылу алмастырғыштың оң
қақпағындағы бүйір штуцерден шығады, ал ІІ жылу
тасымалдағыш сол бүйір штуцер арқылы кіріп,
жоғарғы штуцер арқылы шығады.
Шиыршықты жылу
тасымалдағыштары өте жинақы,
жылу тасымалдағыштардың
жоғары жылдамдықтарында (сұйық
үшін 1-2 м/сек) жұмыс істейді және
орталардың жылдамдықтары бірдей
болғанда әртүрлі типті түтікті жылу
алмастырғыштарға қарағанда
төмен гидравликалық кедергіге ие
болады. Сонымен бірге, бұл
аппараттарды құрастыру қиын және
олар 10 10б н/м2 (10 am)-дан
жоғары болмайтын шектелген
артық қысымдарда жұмыс істейді,
себебі беттер қалыңдығы артқан
сайын шиыршықтарды орау
қиындайды, сонымен бірге,
шиыршықтар мен қақпақтар
арасында тығыз жалғануды жасау
кезінде қиындықтар туындайды.

Ұқсас жұмыстар

Жылу алмастырғыш, жылу алмастырғыш аппараттары

Жылу алмасу процесі

Жылу алмасу

Екі тізбекті тік автоклав

Термиялық сәулелену - денелердің ішкі энергиясына байланысты шығаратын электромагниттік сәуле

Сығылған ауа

ГАЗ ТУРБИНАЛЫҚ ОТЫНДАР

Төменде орналасқан тарелкеге ағатын сұйық - флегма

Радиатор міндеті

ХИМИЯЛЫҚ РЕАКТОРЛАРДЫҢ НЕГІЗГІ ТҮРЛЕРІ

Пәндер