2.8. Рекуперативные аппараты периодического действия

Рекуперативные аппараты периодического действия широко приме­няют в промышленности. К ним относят реакционные аппараты, вароч­ные и запарочные котлы, водоподогреватели-аккумуляторы (бойлеры-аккумуляторы); автоклавы и т. д. Аппараты периодического действия предназначены для нагрева воды, различных сред и материалов и под­держания необходимого температурного уровня и давления в них в те­чение некоторого периода времени. За время нагревания и стабилиза­ции в воде или другой среде накапливается теплота, протекают хими­ческие реакции, а затем вода отпускается потребителю, а обработанная, среда охлаждается. Темп и время нагревания определяются назначением аппаратов, технологией, производства и физическими свойства­ми среды.

Водоподогреватели-аккумуляторы предназначены для снятия пико­вых тепловых нагрузок отопительной системы и горячего водоснабже­ния. В этом случае большую массу воды можно нагревать в течение длительного промежутка времени теплоносителем с относительно низ­кой температурой. Нагретая в бойлерах-аккумуляторах вода, как прави­ло, расходуется в течение короткого промежутка времени, например, в душевых промышленных предприятий.

Во всех аппаратах периодического действия происходит нестацио­нарный теплообмен. Уравнение теплопередачи при нестационарном режиме работы имеет вид

, (2.69)

где τ – время работы аппарата; Δt– средний температурный напор за время τ.

При периодическом процессе нагревания или охлаждения могут из­меняться со временем температуры как обоих теплоносителей, так и только одного из них. Последнее имеет место, например, в бойлерах-аккумуляторах с паровым обогревом. Рассмотрим наиболее общий слу­чай, когда изменяются температуры обоих теплоносителей (рис. 2.24).

Уравнение теплопередачи и теплового баланса для всей поверхности теплообмена F за интервал времени dτ имеет вид

. (2.70)

Здесь Δt – средняя разность температур между теплоносителями в момент времени τ; t₁– текущее значение температуры греющего, тепло­носителя b dt₂-изменение температуры нагреваемой воды за время dτ. Температурный напор Δt в момент времени т рассчитывается как