УСТРОЙСТВО ТЕПЛООБМЕННОЙ АППАРАТУРЫ

Кафедра

«Механизация переработки сельскохозяйственной продукции»

Лабораторная работа № 6

По дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств»

Устройство теплообменной аппаратуры

Рязань – 2008 г.

Методические указания обсуждены на заседании кафедры МПСХП протокол №1 «9» сентября 2008 года

Заведующий кафедрой___________ В.К. Киреев

Одобрено советом (методической комиссией) технологического факультета

«_____» _____________ 2008 года.

Председатель ____________ Е.Н. Бондаренко

Цель работы –закрепление теоретических знаний по разделу «Теплообменные процессы», изучение конструкций машин и аппаратов для проведения теплообменных процессов.

В результате выполнения лабораторной работы студенты должны изучить конструкцию и порядок работы машин и аппаратов для проведения теплообменных процессов.

УСТРОЙСТВО ТЕПЛООБМЕННОЙ АППАРАТУРЫ

Теплоиспользующие аппараты, применяемые в пищевых произ­водствах для проведения теплообменных процессов, называют теп­лообменниками. Теплообменники характеризуются разнообразием конструкций, которое объясняется различным назначением аппара­тов и условиями проведения процессов.

По принципу действия теплообменники делятся на рекуператив­ные, регенеративные и смесительные (градирни, скрубберы, кон­денсаторы смешения и т. д.).

В рекуперативных теплообменниках теплоносители разделены стенкой, и теплота передается от одного теплоносителя к другому через разделяющую их стенку.

В регенеративных теплообменниках одна и та же теплообменная поверхность омывается попеременно горячим и холодным теплоно­сителями. При омывании горячим теплоносителем поверхность на­гревается за счет его теплоты, при омывании поверхности холод­ным теплоносителем она охлаждается, отдавая теплоту. Таким образом, теплообменная поверхность аккумулирует теплоту горя­чего теплоносителя, а затем отдает ее холодному теплоносителю.

В смесительных аппаратахпередача теплоты происходит при непосредственном взаимодействии теплоносителей.

Рекуперативные теплообменникив зависимости от конструкции разделяются на кожухотрубные, типа «труба в трубе», змеевиковые, пластинчатые, спиральные, оросительные и аппараты с рубаш­ками. Особую группу составляют трубные выпарные аппараты.

Кожухотрубные теплообменники наиболее широко распространены в пищевых производствах.

Кожухотрубный вертикальный одноходовой теплообменник с неподвижными трубными решетками (рис.1) состоит из цилиндрического корпуса, который с двух сторон ограничен прива­ренными к нему трубными решетками с закрепленными в них гре­ющими трубами. Пучок труб делит весь объем корпуса теплообмен­ника на трубное пространство, заключенное внутри греющих труб, и межтрубное. К корпусу прикреплены с помощью болтового соеди­нения два днища. Для ввода и вывода теплоносителей корпус и днища имеют патрубки. Один поток теплоносителя, например жидкость, направляется в труб­ное пространство, проходит по трубкам и выходит из теплооб­менника через патрубок в верх­нем днище. Другой поток тепло­носителя, например пар, вво­дится в межтрубное простран­ство теплообменника, омывает снаружи греющие трубы и выво­дится из корпуса теплообмен­ника через патрубок.

1 — корпус; 2 — трубная решетка; 3—греющая труба; 4 — патрубок; J — днища; 6 — опорная лапа; 7 — болт; 8 — прокладка; 9 — обечайка

Рисунок 1. Схема вертикального одноходового кожухотрубного теплообмен­ника с неподвижными трубными решет­ками и размещение труб в трубной решетке

Теплообмен между теплоносителями осуществляется через стенки труб.

Греющие трубы соединены с трубной решеткой сваркой либо развальцованы в ней (см. узел Бна рис. 1).Греющие трубы изготовляют из стали, меди или латуни.

Размещают греющие трубы в трубных решетках несколькими способами: по сторонам и вершинам правильных шестиугольников (в шахматном порядке), по сторонам и вершинам квадратов (кори­дорное) и по концентрическим окружностям. Такие способы разме­щения обеспечивают создание компактной конструкции теплооб­менника. Шаг размещения труб зависит от внешнего диаметра тру­бы.

С целью интенсификации теплообмена в кожухотрубных тепло­обменниках пучок труб секционируют, т. е. разделяют на несколько секций (ходов), по которым теплоноситель проходит последова­тельно. Разбивка труб на ряд ходов достигается с помощью перего­родок в верхнем и нижнем днищах.

На рис.2 показан такой многоходовой теплообменник, в котором теплоноситель проходит трубное пространство за четыре хода. Этим достигается повышение скорости теплоносителя, что приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи в трубном про­странстве. Целесообразно увеличивать скорость того из теплоноси­телей, который имеет большее термическое сопротивление.

1 — корпус; 2 — греющая труба; 3 — днище; 4 — перегородки

Рисунок 2. Схема многоходового теплообменника (по трубному пространству)

Секционировать можно и межтрубное пространство за счет уста­новки направляющих перегородок (рис.3).

1 — корпус; 2 — перегородки; 3 — греющая труба; 4 — днище

Рисунок 3. Схема многоходового теп­лообменника (по межтрубному про­странству)

Приведенные на рис. 1...3 кожухотрубные теплообмен­ники надежно работают при разностях температур между корпусом и трубами 25...30°С. При более высоких разностях температур между корпусом и трубами возникают значительные температур­ные напряжения, которые могут привести к выходу теплообмен­ника из строя. Поэтому при больших разностях температур применяют конструкции теплообменников, в которых предусмотрена компенсация температурных удлинений.

Простейшее устройство для компенсации температурных удли­нений — линзовый компенсатор (рис. 4,а), кото­рый устанавливается в кор­пусе теплообменника и ком­пенсирует температурные деформации осевым сжатием или расширением.

Теплообменники с U-oбразными грею­щими трубами (рис. 4,б) имеют одну трубную решетку, в которой закреплены оба конца U-образных труб. Каждая труба при нагревании может удли­няться независимо от других, тем самым компенсируя температур­ные напряжения.

Кожухотрубные теплообменники используют для теплообмена между конденсирующимся паром и жидкостью. Жидкость пропус­кается по трубам, а пар — в межтрубном пространстве.

а — с линзовым компенсатором: 1 — кор­пус; 2 — греющая труба; 3—линзовый ком­пенсатор; б — с U-образнымн греющими трубами: 1 — крышка; 2 — корпус; 3 — U-образные греющие трубы

Рисунок 4. Устройство теплообмен­ников с компенсацией температурных

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 329; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!