Типични оформления на топлообменника
Има следните групи конструкции на топлообменници: елементарен, с кожух, черупки, потопяеми тръбни, напоителни и с плоски нагревателни повърхности.
Топлообменници с кожух. Те имат двойни стени с различни конфигурации, през които се осъществява топлопреминаването. Скоростта на движение на охлаждащите течности в якетата е ниска и следователно топлопредаването не е много интензивно. Често, за да го засилят, бъркалките са вградени в топлообменници (фиг. 25.1).
Фигури 25.1. 25.3 са показани типични схеми на топлообменници, различаващи се по начините за организиране на пространственото температурно поле.
В устройства пълно смесване смесването на охлаждащата течност се организира в обема на апарата; това води до изравняване на температурите в обема (вж. фиг. 25.1).
В устройства пълно изместване (фиг. 25.2) изобщо няма смесване на тази охлаждаща течност. Новите му части, влизащи в апарата, изместват старите, без да се смесват с тях.
В устройства, попълнен в междинния период схема (фиг. 25.3), има елементи както на първата, така и на втората от горните вериги. Температурите на нагрятата охлаждаща течност в тази схема и в пълната схема на изместване се изменят експоненциално по дължината на апарата, макар и с различни експоненциални стойности.
Черупкови и тръбни топлообменници. Най-често срещаните в производството на храни. Те представляват сноп от тръби, поставени в корпус. Тръбите са фиксирани, например, валцувани в пръстеновидни решетки, разделящи кухината на пръстеновидната
движещи се по двете кухини на топлообменника, стрелки К - потокът на нагряващия кондензат на пара, Г - потокът на некондензиращи се газове, отделящи се по време на кондензацията.
Цилиндричните тръби имат относително неблагоприятно (от гледна точка на топлообмена) съотношение на площта на потока към повърхността им: повърхността е сравнително малка. В тази връзка за нагряване на големи масови потоци течност, протичаща през тръби, е необходима дълга дължина на тръбата. Следователно, за да се намали размерът на топлообменниците, те са разделени на секции, свързани последователно. Общата дължина на пътя на охлаждащата течност се увеличава в този случай. Такива топлообменници се наричат многопроходни. Известни са различни конструкции на многопроходни топлообменници: с прегради, блокиращи движението; с U-тръби на един тръбен лист, които могат да бъдат отстранени от тялото; с плаваща глава - колектор, заместващ долната свързваща част на U-образните тръби и др. Входът и изходът на топлоносителя в топлообменниците са подредени по такъв начин, че естественото термично конвективно движение съвпада с посоката на принудителното движение на топлоносителя. За това по-топъл и по-охлаждащ компонент се доставя отгоре, а студено отопляем - отдолу. Това условие не може да бъде изпълнено при многопроходни топлообменници, инсталирани вертикално, поради което те често се инсталират хоризонтално.
Еднопроходните топлообменници за предпочитане са инсталирани вертикално. Има обаче и други съображения, които могат да ни принудят да променим начина им на инсталиране: лекота на почистване на тръби, лекота на монтаж в конкретна сграда и т.н.
Фигура 25.5, а показва надлъжен разрез на четирипосочен топлообменник, Фигура 25.5, b показва разположението на преградите в горната и долната му свързваща кутия. Двете прегради в горната кутия са показани с плътни линии, една преграда в долната кутия е показана с пунктирани линии. Фигура 25.5, c, d показва разположението на преградите в горната и долната разпределителни глави на осемпосочен топлообменник с черупки и тръби.
Елементални топлообменници (съставен от прости елементи от същия тип). Те се използват като високоскоростни, т.е. при високи скорости на потока, както и при висока цена на охлаждащата течност (в хладилното оборудване). В хладилниците с елементи входните и изходните кухини отсъстват и поради това работните им кухини са сведени до минимум. В резултат на това се изисква по-малко охлаждаща течност. В такива топлообменници е възможно да се наблюдава противотоковото движение на компонентите и да се поддържа желаната от тях скорост.