Жылу алмасу аппараты деп жылытатын және жылынатын орта арасында жылуды алмастыруға арналған құралды айтады. Кейде оларды жылу тасығыш деп айтады. Мұндай қажеттілік көптеген салаларда: энергетика, химия, металлургия, мұнай, тамақ өнеркәсібі сияқты бағыттарда туындайды .

Жылу алмасу құралдарындағы жылулық үрдістердің көптеген түрі болады: жылыту, суыту, буландыру, қайнату, конденсация, балқыту, қатыру тағы басқа күрделі үрдістер [17].

Жылу алмасу құралдары былай бөлінеді:

- қолданылуы бойынша: ысытатын, конденсаторлар, суытқыш, буландырғыш, буды қайта өзгерткіш және т.б.;

- жұмыс жасау принципі бойынша: беткейлік және араластырушы.

Барлық жылу қондырғылары әр түрлігіне қарамастан, негізгі мақсаты – бір ортадан (денеден) екінші ортаға жылу беру. Бірақ әрбірінің жылулық есептеулерінің ерекшеліктері бар.

Беткейлік жылу қондырғылары жылытқыш бөліктері қатты қабырғалармен қамтамасызданған. Олар жылытатын ортаға жылу береді. Рекуперативті қондырғыларда жылу алмастырушы тетікті тағы бір қабырға бөліп тұрады. Сонда жылу қабырғаның әр нүктесінде таралу бағытын сақтап отырады. Регенеративті деп бірнеше жылытқыш қабырғалары бар қондырғы өзінің жылытқыш бөліктерін алма кезек ауыстырып отырады. Сонда суып отыратын жылу қабылдағышы қайта - қайта жылып отырады. Көбінесе жылу алмасу үздіксіз жүріп отырады. Ал бұған қарама - қарсы жұмыс жасайтын қондырғыларды тербелісті қондырғылар дейді (жылу беру режимі өзгеріп отырады).

5.1 - суретте барабанды роторлы жылу алмастырғыш көрсетілген. 1 ротор 2 секцияларға бөлінген, әрбірінде темір торлы тетік орналасқан. Тор арасындағы тесік көлемі миллиметрдің ондық бөлшегіне тең. Жылу алмастырғыш көлем екіге бөлінген, біреуінен ыстық газ (ауа), екіншісінен суық газ өтеді.

5.1 - сурет. Барабанды роторлы жылуалмастырғыш

Құралдың жұмыс істеу үрдісінде ыстық және суық газ орын алмасып отырады. Ротордың айналу жылдамдығы 6-15 айн/мин. Аспаптың артықшылығы – қонымды пішіні, ал кемшілігі – екі түрлі газдар арасындағы нығыздатқыштың сапасына тәуелділігі болып табылады.

Араластырушы жылу алмастыру аппараттарында жылытқыш бөліктері жылытатын денеге тиіп тұрады. Жылуалмасу үрдісі жақсы жүру үшін арнайы қондырғылар қолданылады.

Жоғарыда айтылғандай, барлық жылу қондырғыларының түрлігіне қарамастан, жылу тасымалдағыштардың негізгі қасиеттері келесідей болуы керек:

1) жоғары бу беру қабілеті, жоғары тығыздық пен жылу сыйымдылығы, төмен тұтқырлықты;

2) жоғары жылу сақтағыш қасиеті, жылытқыш беттерінде шөгінділер жиналмауы;

3) арзан болуы және экономикалық тұрғыдан тиімді болуы.

Жылу тасымалдағыштарды қолдану алдында олардың тиімділігі мұқият зерттеледі. Ең кең таралған жылу тасымалдағыштардың бірі – су буы. Оның келесідей ерекшеліктері бар:

1) конденсацияланғанда жоғары жылу беру коэффициенті;

2) аз көлемді су буының көп мөлшерде жылу беруі;

3) конденсациялану температурасының тұрақтылығы аппараттардағы үрдістер режимін тұрақты деңгейде сақтауға, реттеуге мүмкіндік беруі.

Кемшілігі – су буының температураға байланысты қысымының күрт өзгеруі. Сондықтан жылыту көбінесе су буының температурасы 60-150 °С шамасында жүргізіледі. Ал қысым мөлшері 0,2 - 1,2 МПа болады. Өте жоғары температуралы жылу алмастырғышытар қолдануда қымбатқа түседі, сондықтан олар қолданылмайды.

Ыстық су да кең таралған жылытқыштардың бірі. Ол арнайы қазандықтарда ысытылып (ЖЭС), құбырлармен қашықтыққа тасымалданады [18].

Түтін және жалын газдары жылытуға өндірістік үрдістерде (қажеттілігене қарай) қолданылады. Олар көбінесе жоғары температурада болады (1000 °С). Сондықтан қолдануы технологиялық тұрғыдан қиынға түседі.

Оның кемшілігі:

1) төмен тығыздығы, көп көлемді газ жинау үшін үлкен көлемді құбыр керек;

2) төмен меншікті жылу сыйымдылығы, яғни құбырға өте жоғары температурада және көп көлемде берілуі қажет – оған ыстыққа төзімді материал керек, экономикалық тиімсіздігі;

3) газдың жылу беру коэффициенті төмен.

Беткейлік жылу алмастырғыш аппараттар бірнеше топтарға бөлінеді:

1. Құбырлы: ыстық су құбырлар жүйесі арқылы жылжиды. Олар пішіндері бойынша келесілерге бөлінеді: түтікті, цилиндрлі, U- тәрізді, секциялы, спиралді, қатпарлы, қабырғалы, сулы, батырылған т.б. (5.2 - сурет).

2. Сериямен шығатын секциялылы жылу алмастырғыш қондырғылары күрделі пішініне байланысты қымбатқа түседі. Ондағы құбырлар ұзындығы 4м, ішкі диаметрі 50 - 305 мм. Секциядағы құбырлар саны 4 - 151, жылыту бетінің ауданы 0,75 - 26 м², латун құбырлар диаметрі 16/14 мм болады (5.3 - сурет).

3. Спиралді жылу алмастырғыш қондырғысы екі спиралді арналардан тұрады, арналардың пішіні төртбұрышты, аралары болттармен бекітіледі (5.4 - сурет). Артықшылығы – қонымды пішіні, жылу алмасу беті үлкен және гидравликалық кедергісі төмен. Кемшілігі - қондырғыны жасау және жөндеу күрделігі, жұмыстық қысымы 1,0 МПа жоғары болмау керек.

4. Қабырғалы жылу алмастырғыш қондырғылардың кемшілігі (5.5 - сурет) – герметикалық қасиеті төмен, жылу тасымалдығыш арасында қысым айырымының төмен болуы.

5.2 сурет. Жылу алмастырғыш аппараттар түрлері

5.3 - сурет. Секциялы жылу алмастырғыш қондырғысы

5.4- сурет. Спиралді жылу алмастырғыш қондырғысы

5.5 - сурет. Қатпарлы жылу алмастырушы қондырғы

Кейінгі кезде алмалы - салмалы маталды беттерден тұратын қонымды жылу алмастырғыш қондырғылар көп қолданылады. Жұмыс істеу қысым айырымы- 12 МПа.

5. Қабыршақты конденсаторлар мұздатқыштарда, басқа да өндірістік қодырғыларда пайдаланылады. Тік орналасқан конденсаторларларда аммиак (немесе басқа зат) газы түктікаралық кеңістікке барып, тік құбырлардың (ұзындығы 3-6м) сыртқы бетінде конденсацияланады. Суытатын су бакқа барып, тік құбырлардың ішімен ағады. Аспап артықшылығы – жылу алмасу қарқындылығы, суытатын су аз қолданылуы.

Қабырғалы жылу алмастырғыш қондырғысы жылу беру коэффициенті айырымы көп болғанда қолданылады (5.6 - сурет).

5.6 - сурет. Қабырғалы жылу алмастырушы қондырғылар

6. Сулы жылу алмастырғыш қондырғылары (5.7 - сурет) ирелеңдеген түтікшеден тұрады. Түтікше сыртынан су бүрку арқылы жылу алмасады, бұл жылу алмастырғыш мұздатқыш немесе конденсатор ретінде де қолданылады. Жқмыс істеу принципі бірінші жоғарғы құбыр арқылы су бүркіледі, одан су төменгі құбырға ағып, одан әрі түпкі ыдысқа құйылады. 1-2% су буланып кетеді, сондықтан бұл қондырғы ашық ауада орналастырылады.

5.7 - сурет. Сулы жылу алмастырушы қондырғылар