Призначення теплообмінних апаратів полягає в тому, щоб між потоками середовищ, що мають різні вихідні температури, здійснити передачу теплової енергії. Беруть участь в теплообміні середовища є газоподібними або рідкими. Теплообмін в апаратах може здійснюватися конвекцією, массопереносом, променистим теплообміном, теплопровідністю і при фазовому переході. Відмінності в енергетичних рівнях теплообменівающіхся середовищ, їх теплофізичних і хімічних властивостях визначають конструкцію апаратів. Особлива специфіка конструкцій і умов теплообміну властива теплообмінних апаратів холодильних машин.
теплообмінники , Що містять теплоакумулюючу масу (насадку), називають регенераторами. Насадка найчастіше виготовляється у вигляді решіток, кілець, кульок, пористих мас з прохідними каналами, що створює велику теплопередающей поверхню для перехожих через насадку потоків. Регенератори перемикаються через певні проміжки часу. Робочі середовища поперемінно проходять через одні й ті ж поперечні перерізи насадки. Отже, потоки, між якими здійснюється передача теплоти , Розділені в регенераторах НЕ просторово, а в часі. Спочатку насадка сприймає теплоту або холод від одного з потоків, а після перемикання віддає їх іншій. Для безперервної роботи потрібні, щонайменше, два регенератора. Холодильна машина (рис 1-3), складається з чотирьох основних елементів: випарника , Конденсатора, компресора (для схеми, зображеної на рис. 3, роль компресора виконують абсорбер і генератор) і дросельного вентиля.
Випарник - це теплообмінний апарат, в якому здійснюється відведення теплоти від охолоджуваного середовища до холодоагенту. конденсатор призначений для відводу теплоти фазового переходу в процесі конденсації холодоагенту до охолоджуючої середовищі. Іноді в конденсаторі здійснюється також і охолодження рідкого холодоагенту нижче температури конденсації (переохолодження).
У каскадних холодильних машинах (див. Рис. 2), що застосовуються для отримання температур 170-200 К при високих температурах конденсації, крім конденсатора і випарника є апарат, званий випарником-конденсатором. У ньому відводиться теплота конденсації від холодоагенту, що здійснює зворотний цикл в нижній сходинці каскаду, до киплячого холодоагенту, яка вчиняє цикл в верхньому щаблі каскаду.
холодильні установки включають в себе одну з холодильних машин, що охолоджується об'єкт, а також пристрої, що служать для підвищення ефективності окремих робочих процесів циклу. До цих пристроїв відносяться Переохолоджувач, рекуперативні теплообмінники, проміжні судини, масловіддільники та ін.
Основною характеристикою конструкції теплообмінника є тип відносного руху потоків середовищ (теплоносіїв), взаємна геометрія цих течій. З курсу теплопередачі відомі основні типи відносного руху: протитечія, паралельне односпрямоване протягом, перехресний струм, перехресний струм з протитечією і багатоходової протягом в міжтрубному просторі, в трубах.
Для розрахунку характеристики теплообмінника необхідно задатися схемою руху теплоносіїв в ньому, встановити витрати теплоносіїв за обраними напрямками і визначити значення термічних опорів передачі теплоти від одного теплоносія іншому в кожній точці об'єму теплообмінника. У теплообмінних апаратах в залежності від їх виду і технологічних процесів застосовують такі типи поверхонь розділу між теплоносіями:
- гладкі труби (в тому випадку, коли коефіцієнти тепловіддачі, а всередині і зовні труби однакові);
- оребрені труби з ребрами на зовнішній поверхні. Ці ребра можуть бути виконані заодно з трубою або ж з'єднані з нею зварюванням, наплавленням з іншого металу, пайкою. Ребра можуть мати форму кільцевих дисків з однаковою або змінною товщиною ребра, спіральних пластин або плоских листів, розташованих поперек або уздовж осі труби;
- матричні конструкції відрізняються від систем з гладкими або оребренними трубами економічністю шляхів збільшення площі теплопередающей поверхні і досягнення високих значень об'ємних коефіцієнтів взаємодії середовищ в результаті створення компактних конструкцій взаімопронізивающіх каналів з розвиненими поверхнями;
- поверхню плівки тепло- або холодоносія, обтічна потоком газу. У холодильній техніці поверхні, по яких стікає плівка, можуть бути плоскими, рифленими, у вигляді насадки з кілець Рашига, шайб та інших нерегулярних форм До апаратів з плівковим плином відносяться градирні, повітроохолоджувачі, абсорбери, конденсатори, випарники, мокрі повітроохолоджувачі;
- теплообмінники з розпиленням рідини, в яких рідина знаходиться в контакті з газоподібної середовищем у вигляді крапель, створених в розпилювальних пристроях типу форсунок. До них відносяться зволожувачі, кондиціонери і градирні форсуночного типу, пристрої для виробництва порошків молока і фруктів.
