Теплообменные аппараты. ТОА

Котел. Его устройство.

Котельная установка (парогенератор) служит для получения пара в широком диапазоне параметров и состоит из котельного агрегата и вспомогательного оборудования, связанных единой технологической схемой. К вспомогательному оборудованию относятся устройства топливо подачи, дымососы, золоуловители, паропроводы, водопроводы и др.

Котельный агрегат П-образной компоновки состоит из подъёмного 1 и опускного газоходов. Подъёмный газоход 2 представляет собой топку для сжигания топлива, на стенках которой установлены испарительные поверхности нагрева 3 в виде плоских трубчатых панелей, называемых экранами.

В опускном газоходе расположены водяной экономайзер 4 для подогрева питательной воды и воздухоподогреватель 5 для подогрева воздуха, идущего на горение в топку. На выходе из подъёмного газохода расположен фестон 6, представляющий собой разреженный пучок труб - продолжение заднего экрана.

В горизонтальной части газохода расположен пароперегреватель 7, обеспечивающий нагрев пара до заданной температуры.

Испарительные поверхности 3 сообщаются с барабаном котла 8 и вместе с опускными трубами 9, соединяющими барабан с нижними коллекторами 10 экранов, составляют циркуляционные контуры. Паровая смесь в барабане разделяется на насыщенный пар и воду, пар направляется в пароперегреватель, вода - снова в циркуляционные контуры. Циркуляция воды и пароводяной смеси в контурах происходит за счёт разности плотностей столба воды в опускных трубах и пароводяной смеси в подъёмных трубах - экранах (естественная циркуляция).

Топливо вместе с горячим воздухом через горелки 11 подается в топочную камеру, где сжигается. Продукты сгорания из топочной камеры направляются в пароперегреватель, экономайзер, воздухоподогреватель и через газоочистку удаляются в атмосферу.

Существуют различные конструктивные оформления котельных агрегатов, имеющих и другие схемы. Так, сжигание топлива может осуществляться не в факеле, а в слое. Циркуляция воды и пароводяной смеси в испарительной системе котла может быть принудительной с помощью насосов. Водяной экономайзер и воздухоподогреватель могут располагаться в несколько ступеней и т.д.

ТОА – устройства для нагревания, охлаждения или изменения агрегатного состояния теплоносителя.

Обычно в ТОА два теплоносителя (t₁ → t₂, искл: электронагреватели и реакторы).

Виды ТОА:

1) Смесительные – перемешиваются греющий и нагревательный теплоносители, получается средняя температура.

2) Рекуперативные – через разделительные стенки

3) Регенеративные – пластины, или кладку, или какой-то материал сначала нагревают одним теплоносителем и он охлаждается, а затем выпускают второй – холодный и он нагревается

4) С промежуточным теплоносителем – Пример: охлаждая холодильную камеру нагревается воздух кухни через нагрев/конденсацию фриона

I. Смесительные ТОА используют газ – жидкость, или воду-масло, или газ – дисперсный твердый материал (горячий песок).

Деаэратор:

Градирня:

Градирни: а — вентиляторная; б — башенная; в — атмосферная; 1 — ороситель; 2 — водораспределитель; 3 — вентилятор; 4 — водоуловитель; 5 — резервуар; 6 — подвод воды; 7 — отвод воды; 8 — вход воздуха.

II. Рекуперативные – чаще всего трубчатые, в последние годы стали осваивать пластинчатые.

III. Регенеративные (восстановительные)

Схема регенератора с непрерывным переключением теплоносителя: 1 — насадка; 2 — воздушный патрубок; 3 — газовый короб.

IV. С промежуточным теплообменником

Тепловая трубка: Жидкость испаряется и образуется пар, который поступает в охладитель, где конденсируется, и превратившись в холодную воду стекает вниз, под действием сил гравитации.

Расчеты ТОА:

Тепловой баланс:

Q₁=m₁*(i₁-i₁¹)= κ*F*∆t_cp, где

∆t_cp=

Κ=

Q₂= Q_1*ξ_п = m₂*C_pв*(