Теплообменник
Теплообменник, теплообменный аппарат, устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя или несколькими теплоносителями либо между теплоносителем и поверхностью твёрдого тела. Процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому — один из наиболее важных и часто используемых в технике процессов, например получение пара в теплообменниках-котлоагрегатах основано на теплообмене между продуктами сгорания органического топлива и водой. По принципу действия теплообменники подразделяют на рекуператоры, регенераторы и смесительные теплообменники; существуют также теплообменники, в которых нагрев (охлаждение) теплоносителя осуществляется за счёт «внутреннего» источника теплоты (холода). Рекуперативные теплообменники — аппараты, в которых 2 движущихся теплоносителя с различной температурой разделены твёрдой стенкой. Теплообмен происходит путём конвекции в теплоносителях и теплопроводности стенки (см. Конвективный теплообмен), а также лучистого теплообмена, если хотя бы одним из теплоносителей является излучающий газ. К рекуператорам относятся парогенераторы, подогреватели, выпарные аппараты и т. д. На рис. даны некоторые конструкции рекуперативных теплообменников. В регенеративных теплообменниках одна и та же поверхность нагрева периодически омывается то горячим, то холодным теплоносителем, то есть сперва поверхность отбирает теплоту и нагревается, а затем отдаёт теплоту и охлаждается. Типичный пример регенераторов — воздухонагреватели доменных печей (см. Каупер). Так как в рекуперативных и регенеративных теплообменниках теплообмен осуществляется на поверхности твёрдого тела, их называют поверхностными. В смесительных теплообменниках теплообмен идёт при непосредственном соприкосновении теплоносителей. Теплообменники такого типа — градирни, в которых вода охлаждается атмосферным воздухом. В теплообменниках с внутренним источником теплоты (холода) используется только один теплоноситель. К подобным теплообменникам относятся ядерные реакторы, электронагреватели и т. д.
Тепловой расчёт теплообменников сводится к совместному решению уравнений теплового баланса и теплопередачи. Различают проектные расчёты, необходимые для определения поверхности теплообмена и выполняемые при конструировании новых теплообменников, и поверочные расчёты теплообменников, цель которых определить количество переданной теплоты и конечные температуры теплоносителей при известной поверхности теплообменника. Теплообменники широко применяются в теплоэнергетике (воздухоподогреватели, пароперегреватели, экономайзеры, конденсаторы), в химической и пищевой промышленности и т. д.
Лит.: Кичигин М. А., Костенко Г. Н., Теплообменные аппараты и выпарные установки, М.— Л., 1955; Кэйс В. М., Лондон А. Л., Компактные теплообменники, пер. с англ., 2 изд., М., 1967; Касаткин А. Г., Основные процессы и аппараты химической технологии, 9 изд., М., 1973.
И. Н. Розетауз.
Конструкции рекуперативных теплообменников: а — змеевиковый; б — типа «труба в трубе»; в — кожухотрубный; г — трубчатый воздухонагреватель; д — пластинчатый.