При разработке теплообменных аппаратов необходимо, как правило, решать задачи

Греющая среда
Испаряемая среда
	Температура греющей и испаряемой среды от -30 до +350 ^оС
	Ру для ИН от 0,6 до 4 МПа Ру для ИК от 0,6 до 1,6 МПа	Ру от 0,6 до 1 МПа
Испарители ИПГ и ИУГ (ТУ 3612 -013 -00220302-99)	Испаряемая среда	Греющая среда
	Температура греющей и испаряемой среды от -30 до +350 ^оС
	Ру от 1 до 2,5 МПа	Ру от 1,6 до 4 МПа
Холодильники ХН и ХК (ГОСТ 15120)	Охлаждаемая среда	Охлаждающая среда: вода или другая нетоксичная и невзрыво- и непожароопасная среда Температура от -20до + 60 ^оС Ру до 0,6 МПа
	Температура от - 20до + 300 ^оС
	Ру для ХН от 0,6 до 4 МПа Ру для ХК от 0,6 до 1,6 МПа
Конденсаторы КН и КК (ГОСТ 15121)	Конденсируемая среда
	Температура от 0до + 350 ^оС
	Ру для КН от 0,6 до 2,5 МПа Ру для КК от 0,6 до 1,6 МПа
Теплообменники ТН и ТК (ГОСТ 15122)	Нагревание и охлаждение жидких и газообразных сред. Температура теплообменивающихся сред от - 70 до + 350 ^оС
	Ру для ТН от 0,6 до 2,5 МПа Ру для ТК от 0,6 до 1,6 МПа	Ру от 0,6 до 1,6 МПа

Классификация теплообменных аппаратов
1. По способу передачи тепла различают следующие типы теплообменных аппаратов:
1) поверхностные, в которых оба теплоносителя разделены стенкой, причем тепло передается через поверхность этой стенки;
2) регенеративные, в которых процесс передачи тепла от горячего теплоносителя к холодному разделяется по времени на два периода и происходит при переменном нагревании и охлаждении насадки теплообменника;
) смесительные, в которых теплообмен происходит при непосредственном соприкосновении теплоносителей.
2. В зависимости от агрегатного состояния теплоносителей различают аппараты для теплообмена:
) между газами (подогреватели газов топочными газами, газовые теплообменники);
) между паром и газом (паровые подогреватели для воздуха , пароперегреватели);
) между газом и жидкостью (паровые подогреватели, конденсаторы);
) между газом и жидкостью (холодильники для газов);
) между жидкостями (жидкостные холодильники, теплообменники).
Поверхностные теплообменники:
) трубчатые:
a) Кожухотрубные;
b) «труба в трубе»;
c) Оросительные;
d) Погруженные;
) пластинчатые;
3) спиральные;
4) споверхностью, образованной стенками аппарата;
5) с оребренной поверхностью теплообмена.
) Трубчатые теплообменники.
a) Кожухотрубные теплообменники.
Этот тип теплообменников является одним из наиболее распространенных. Кожухотрубные теплообменники состоят из пучка труб, концы которых закреплены в специальных трубных решетках путем развальцовки, сварки, пайки, а иногда на сальниках. Пучок труб расположен внутри общего кожуха, причем одни из теплоносителей движется по трубам, а другой - в пространстве между кожухом и трубами (межтрубное пространство).
По конструкции различают теплообменники с неподвижными трубными решетками, в которых обе решетки жестко прикреплены к корпусу и трубы не могут свободно удлиняться и теплообменники с компенсирующими устройствами, в которых трубы могут свободно удлиняться.
В теплообменниках с неподвижными трубными решетками при различном тепловом удлинении труб и кожуха возникают температурные напряжения; поэтому такие теплообменники применяют при небольшой разности температур между трубами и кожухом.
Теплообменники с подвижной решеткой имеют одну трубную решетку, закрепленную а в кожухе; вторая решетка подвижна и может перемещаться внутри аппарата в этих теплообменниках пучок труб можно вынуть из кожуха для осмотра и чистки межтрубного пространства.
Теплообменники с U-образными трубами являются двухходовыми и имеют лишь одну трубную решетку; пучок труб может быть вынут из кожуха, но очистка изнутри затруднительна.
b)Теплообменники «труба в трубе». Они включают несколько расположенных друг над другом элементов, причем каждый элемент состоит из двух труб: наружной трубы большего диаметра и концентрически расположенной внутри нее трубы. Внутренние трубы элементов соединены друг с другом последовательно; так же связаны собой и наружные трубы. Для возможности очистки внутренние трубы соединяют при помощи съемных калачей.
Благодаря небольшому поперечному сечению в этих теплообменниках легко достигается высокие скорости теплоносителей как в трубах, так и в межтрубном пространстве.
Преимущество:
ѕ высокий коэффициент теплопередачи вследствие большой скорости обоих теплоносителей;
ѕ простота изготовления.
Недостатки:
ѕ громоздкость;
ѕ высокая стоимость ввиду большого расхода металла на наружные трубы, не участвующие в теплообмене
ѕ трудность очистки межтрубного пространства
c) Оросительные теплообменники. Они состоят из змеевиков, орошаемых снаружи жидким теплоносителем, и применяются главным образом в качестве холодильников. Змеевики выполняют из прямых горизонтальных труб, расположенных друг над другом и последовательно соединенных между собой сваркой или на фланцах при помощи калачей. Орошающая вода подается на верхнюю трубу, стекает с нее на нижележащую трубу и, пройдя последовательно по поверхности всех труб, стекает в поддон, расположенный под холодильником.
Вода, орошающей трубы, частично испаряется. При этом часть отнимаемого от горячего теплоносителя тепла затрачивается на испарение воды, расход которой в оросительных холодильниках ниже, чем в холодильниках других типов.
Вследствие сильного исправления орошающей воды оросительные холодильники обычно устанавливают на открытом воздухе, снабжая их ограждением в виде жалюзи во избежание уноса воды ветром.
Достоинства:
ѕ пониженный расход охлаждающей воды
ѕ простота устройства и дешевизна
ѕ легкость осмотра и наружной очистки труб
Недостатки:
ѕ громоздкость
ѕ сильное испарение воды
ѕ чувствительность к колебаниям подачи воды; при недостатке воды нижние трубы не смачиваются и почти не участвуют в теплообмене.
d) Погруженные теплообменники. Состоят из змеевиков, помещенных в сосуд с жидким теплоносителем. Другой теплоноситель движется внутри змеевиков. При большом количестве этого теплоносителя для сообщения ему необходимой скорости применяют змеевики из нескольких параллельных секций.
Преимущества:
ѕ простота изготовления
ѕ доступность поверхности теплообмена для осмотра и ремонта
ѕ малая чувствительность к изменениям режима вследствие наличия большого объема жидкости в сосуде.
Недостатки:
ѕ громоздкость
ѕ непорядочное движение жидкости в сосуде, в результате чего теплоотдача снаружи змеевиков происходит путем свободной конвекции с невысоким коэффициентом теплоотдачи
ѕ трудность внутренней очистки труб
) Пластинчатые теплообменники. Имеют плоские поверхности теплообмена. Их используют для теплообмена между газами при атмосферном давлении. В последнее время теплообменники подобного типа применяют для теплообмена между газами в установках глубокого охлаждения.
Эти теплообменники работают при избыточном давлении до 10 атм, имеют высокий коэффициент теплопередачи, отличаются большой компактностью, легко подаются разборке и чистке. Недостатками их является большое число прокладочных соединений между плитами.
) Спиральные теплообменники. Состоят из двух спиральных каналов прямоугольного сечения, по которым движутся теплоносители. Каналы образуются тонкими металлическими листами, которые служат поверхностью теплообмена. Внутренние концы спиралей соединены разделительной перегородкой. Для придания спиралям жесткости и фиксирования расстояния между ними служат прокладки. Система каналов закрыта с торцов крышками.
Преимущества:
ѕ компактность;
ѕ возможность пропускания обоих теплоносителей с высокими скоростями, что обеспечивает большой коэффициент теплопередачи;
ѕ при тех же скоростях гидравлическое сопротивление спиральных теплообменников меньше сопротивления многоходовых кожухотрубных теплообменников.
Недостатки:
ѕ сложность изготовления и ремонта;
ѕ пригодность для работы под избыточном давлением не свыше 6 атм.
) Теплообменники с поверхностью теплообмена, образованной стенками аппарата.
Для обогрева и охлаждения реакционных и других аппаратов часто осуществляют передачу тепла непосредственно через их стенки, которые и служат поверхностью теплообмена. Для повышения коэффициента теплоотдачи со стороны находящегося в аппарате жидкого теплоносителя обычно перемешивают его с помощью мешалки.
) Теплообменники с оребренными поверхностями теплообмена.
Если коэффициент теплоотдачи для одного из теплоносителей значительно ниже, чем для второго, то поверхность теплообмена со стороны теплоносителя с низким α целесообразно увеличить по сравнению с поверхностью теплообмена со стороны другого теплоносителя. Это достигается в теплообменниках с оребренными поверхностями теплообмена. В таких аппаратах поверхность теплообмена имеет на одной стороне различной формы ребра. В трубчатых теплообменниках обычно используются поперечные или продольные ребра.