←предыдущая следующая→
1 2
Министерство Образования Российской Федерации
Оренбургский Государственный Университет
Контрольная работа
по курсу: Основы инженерно-технологические процессы
Выполнил студент Биккинин Р.Т.
Специальность ЭиУ
Курс 2
Группа ЭС2-3
Шифр студента 98-Э-250
Руководитель Асеева В.В.
________________
подпись
________________
дата
Оценка при защите_____________
Подпись___________дата________
Уфа – 2000 г.
Из чего исходят при выборе конструкции теплообменника? В чем заключается конструктивный расчет теплообменника?
Теплообменниками называются аппараты, в которых происходить теплообмен, между рабочими средами не зависимо от их технологического или энергетического назначения (подогреватели, выпарные аппараты, концентраторы, пастеризаторы, испарители, деаэраторы, экономайзеры и д.р.)
Технологическое назначение теплообменников многообразно. Обычно различаются собственно теплообменники, в которых пе¬редача тепла является основным процессом, и реакторы, в кото¬рых тепловой процесс играет вспомогательную роль.
Классификация теплообменников возможна по различным признакам.
По способу передачи тепла различаются теплообменники смешения, в которых рабочие среды непосредственно соприка¬саются или перемешиваются, и поверхностные теплообменни¬ки - рекуператоры, в которых тепло передается через поверх¬ность нагрева - твердую (металлическую) стенку, разделяю¬щую эти среды.
По основному назначению различаются подогреватели, испа¬рители, холодильники, конденсаторы.
В зависимости от вида рабочих сред различаются теплооб¬менники:
а) жидкостно-жидкостные - при теплообмене между двумя жидкими средами;
б) парожидкостные - при теплообмене между паром и жид¬костью (паровые подогреватели, конденсаторы);
в) газожидкостные - при теплообмене между газом и жид¬костью (холодильники для воздуха) и др.
По тепловому режиму различаются теплообменники перио¬дического действия, в которых наблюдается нестационарный тепловой процесс, и непрерывного действия с установившимся во времени процессом.
В теплообменниках периодического действия тепловой обра¬ботке подвергается определенная порция (загрузка) продукта;
вследствие изменения свойств продукта и его количества пара¬метры процесса непрерывно варьируют в рабочем объеме аппа¬рата во времени.
При непрерывном процессе параметры его также изменяют¬ся, но вдоль проточной части аппарата, оставаясь постоянными во времени в данном сечении потока. Непрерывный процесс ха¬рактеризуется постоянством теплового режима и расхода рабо¬чих сред, протекающих через теплообменник.
В качестве теплоносителя наиболее широко применяются насыщенный или слегка перегретый водяной пар. В смеситель¬ных аппаратах пар обычно барботируют в жидкость (впускают под уровень жидкости); при этом конденсат пара смешивается с продуктом, что не всегда допустимо. В поверхностных аппара¬тах пар конденсируется на поверхности нагрева и конденсат удаляется отдельно от продукта с помощью водоотводчиков. Водяной пар как теплоноситель обладает множеством преиму¬ществ: легкостью транспортирования по трубам и регулирова¬ния температуры, высокой интенсивностью теплоотдачи и др. Применение пара особенно выгодно при использовании принципа многократного испарения, когда выпариваемая из продукт вода направляется в виде греющего пара в другие выпарные аппараты и подогреватели.
Обогрев горячей водой и жидкостями также имеет широкое применение и выгоден при вторичном использовании тепла конденсатов и жидкостей (продуктов), которые но ходу технологи¬ческого процесса нагреваются до высокой температуры. В срав¬нении с паром жидкостный подогрев менее интенсивен и отли¬чается переменной, снижающейся температурой теплоносителя. Однако регулирование процесса и транспорт жидкостей так же удобны, как и при паровом обогреве.
Общим недостатком парового и водяного обогрева является быстрый рост давления с повышением температуры. В услови¬ях технологической аппаратуры пищевых производств при паро¬вом и водяном обогреве наивысшие температуры ограничены 150-160 С, что соответствует давлению (5-7) 105 Па.
В отдельных случаях (в консервной промышленности) при¬меняется масляный обогрев, который позволяет при атмосфер¬ном давлении достигнуть температур до 200°С.
Широко применяется обогрев горячими газами и воздухом (до 300—1000°С) в печах, сушильных установках. Газовый обо¬грев отличается рядом недостатков: трудностью регулирования и транспортирования теплоносителя, малой интенсивностью теп¬лообмена, загрязнением поверхности аппаратуры (при исполь¬зовании топочных газов) и др. Однако в ряде случаев он явля¬ется единственно возможным (например, в воздушных сушил¬ках).
В холодильной технике используется ряд хладагентов: воз¬дух, вода, рассолы, аммиак, углекислота, фреон и др.
При любом использовании теплоносителей и хладагентов тепловые и массообменные процессы подчинены основному— технологическому процессу производства, ради которого созда¬ются теплообменные аппараты и установки. Поэтому решение задач оптимизации теплообмена подчинено условиям рациональ¬ного технологического процесса.
Для нагревания и охлаждения жидких сред разработаны теплообменники разнообразных конструкций. Ниже рассматри¬ваются некоторые конструкции теплообменных аппаратов, при¬меняющихся в пищевой промышленности.
Выбор конструкции теплообменных аппаратов
Конкретная задача нагревания или охлаждения данного про¬дукта может быть решена с помощью различных теплообмен¬ников. Конструкцию теплообменника следует выбирать, исходя из следующих основных требований, предъявляемых к теплообменным аппаратам.
Важнейшим требованием является соответствие аппарата технологическому процессу обработки данного продукта; это до¬стигается при таких условиях: поддержание необходимой темпе¬ратуры процесса, обеспечение возможности регулирования тем¬пературного режима; соответствие рабочих скоростей продукта минимально необходимой продолжительности пребывания про¬дукта в аппарате; выбор материала аппарата в соответствии с химическими свойствами продукта; соответствие аппарата давлениям рабочих сред.
Вторым требованием является высокая эффективность (про¬изводительность) и экономичность работы аппарата, связанные с повышением интенсивности теплообмена и одновременно с соблюдением оптимальных гидравлических сопротивлений аппа¬рата. Эти требования обычно выполняются при соблюдении сле¬дующих условий: достаточные скорости однофазных рабочих сред для осуществления турбулентного режима; благоприятное относительное движение рабочих сред (обычно лучше противо¬ток); обеспечение оптимальных условий для отвода конденсата и неконденсирующихся газов (при паровом обогреве); достиже¬ние соизмеримых термических сопротивлений по обеим сторонам стенки поверхности нагрева; предотвращение возможности за¬грязнения и легкая чистка поверхности нагрева, микробиологи¬ческая чистота и др.
Существенными требованиями являются также компакт¬ность, малая масса, простота конструкции, удобство монтажа и ремонта аппарата. С этой точки зрения оказывают влияние сле¬дующие факторы; конфигурация поверхности нагрева; способ размещения и крепления трубок в трубных решетках; наличие и тип перегородок, уплотнений; устройство камер, коробок, днищ; габаритные размеры аппарата и др.
Ряд факторов определяет надежность работы аппарата и удобство его эксплуатации: компенсация температурных дефор¬маций, прочность и плотность разъемных соединений, доступ для осмотра и чистки, удобство контроля за работой аппарата, удобство соединения аппарата с трубопроводами и т. д.
Эти основные требования должны быть положены в основу конструирования и выбора теплообменных аппаратов. При этом самое большое значение имеет обеспечение заданного техноло¬гического процесса в аппарате.
Для ориентировки при выборе теплообменников приведем следующие соображения. Из парожидкостных подогревателей наиболее рациональным является многоходовой по трубному пространству - трубчатый теплообменник жесткой конструк¬ции (к подвижным трубным решеткам прибегают в крайнем случае). Этот же теплообменник с успехом применим в качестве газового или жидкостного при больших расходах рабочих тел и небольшом числе ходов в межтрубном пространстве. При малых расходах жидкостей или газов лучше применять элементные аппараты без подвижных трубных решеток.
Ребристые аппараты следует применять, если условия тепло¬отдачи между рабочими средами и стенкой с обеих сторон по¬верхности нагрева существенно отличаются (в газожидкостных теплообменниках); оребрение целесообразно со стороны наи¬меньшего коэффициента теплоотдачи.
Основные способы увеличения интенсивности теплообмена в подогревателях:
а) уменьшение толщины гидродинамического пограничного слоя в результате повышения скорости движения рабочих тел или другого вида воздействия; это достигается, например, раз-
бивкой пучка трубок на ходы и установкой межтрубных перего¬родок;
б) улучшение условий отвода неконденсирующихся газов и конденсата при паровом обогреве;
в) создание благоприятных условий
←предыдущая следующая→
1 2
|
|