Тема: Теплообменные аппараты.
Цель работы: Изучение устройств пластинчатых теплообменников.
Порядок выполнения работы:
45. Записать в тетради тему практической работы.
46. Ознакомится с конструкцией и принципом действия теплообменной аппаратуры.
47. Произвести сравнительный анализ пластинчатого теплообменника и теплообменных аппаратов с рубашками.
48. Записать вывод о проделанной практической работе.
49. Ответить на контрольные вопросы.
Содержание работы: Пластинчатые теплообменники (рис. 1, а) монтируют на раме, состоящей из верхнего (1) и нижнего (5) несущих брусов, которые соединяют стойку с неподвижной плитой (2). По направляющим стяжным шпилькам перемещается подвижная плита (4). Между подвижной и неподвижной плитами располагается пакет стальных штампованных гофрированных пластин (3), в которых имеются каналы для прохода теплоносителей. Уплотнение пластин достигается с помощью заглубленных прокладок, которые могут выдерживать высокие рабочие давления. Теплоносители к каналам, образованным пластинами, проходят по чередующимся каналам
|
|
Принцип действия пластинчатого теплообменника показан на рис. 1,б. Как видно из этой схемы, теплообмен происходит в противотоке, причем каждый теплоноситель движется вдоль одной стороны пластины.
Разновидность описанного пластинчатого теплообменника — коробчатый конденсатор, который представляет собой пластинчатый теплообменник, помещенный в коробчатый паросборник (рис.2). Пакет пластин лежит на боку, а верхние кромки чередующихся пластин не имеют прокладок, чтобы обеспечить вход пара, который конденсируется охладителем, протекающим по «слоистой» системе закрытых каналов.
Пластинчатые теплообменники используют в качестве нагревателей, холодильников, а также комбинированных теплообменников для пастеризации (например, молока) и стерилизации (мелассы). Эти теплообменники можно собирать в виде многоступенчатых агрегатов.
Пластинчатые теплообменники компактны, обладают большой площадью поверхности теплопередачи, что достигается гофрированием пластин.
Значительная эффективность обусловлена большой величиной отношения площади поверхности теплопередачи к объему теплообменника. Это достигается благодаря высоким скоростям теплоносителей, а также турбулизации потоков гофрированными поверхностями пластин и низкому термическому сопротивлению стенок пластин.
Эти теплообменники изготовляют в виде модулей, из которых может быть собран теплообменник с площадью поверхности теплопередачи, необходимой для осуществления технологического процесса.
|
|
К недостаткам относятся сложность изготовления, возможность забивания поверхностей пластин взвешенными в жидкости твердыми частицами.
Теплообменники с ребристыми поверхностями теплообмена позволяют увеличить площадь поверхности теплопередачи со стороны теплоносителя с низким коэффициентом теплоотдачи.
Для оребрения поверхности используют стальные круглые или прямоугольные шайбы, которые приваривают в основном к трубам. В трубчатых теплообменниках применяют поперечные или продольные ребра.
Примером оребренного теплообменника может служить калорифер, используемый для нагрева воздуха греющим водяным паром. На рис. 3 показана секция парового калорифера. Пар поступает в трубы (3), где конденсируется, отдавая теплоту воздуху, который омывает пластины (2) калорифера. Оребрение внешней поверхности труб значительно увеличивает количество теплоты, переданной от пара к воздуху.
Рис. 1. Пластинчатый теплообменник (а) и принцип его действия (б):
1 — верхний несущий брус; 2 — неподвижная плита; 3 — пластина; 4 — подвижная плита; 5 — нижний несущий брус; 6 — направляющая стяжная шпилька; 7 — стойка.
Рис. 2. Принцип действия коробчатого конденсатора.
В теплообменных аппаратах с рубашками (автоклавах) передача теплоты от теплоносителя к стенкам аппарата происходит при омывании внешних стенок корпуса теплоносителем. На рис. 4 представлен аппарат с рубашкой (2), которая приварена к стенкам аппарата.
Рис. 4.
Рис. 5.
Рис. 4. Аппарат с рубашкой: 1 — корпус; 2 — рубашка
Рис. 5. Варианты приварных змеевиков.
В пространстве между рубашкой и корпусом (1) циркулирует теплоноситель, который обогревает среду, находящуюся в аппарате. Иногда вместо сплошной рубашки к корпусу аппарата приваривают змеевик. На рис. 5 показаны варианты приваренных к корпусу аппарата змеевиков.
Регенеративные теплообменники состоят из двух секций, в одной из которых теплота передается от теплоносителя промежуточному материалу, в другой — от промежуточного материала технологическому газу. Примером регенеративной теплообменной установки является установка непрерывного действия с циркулирующим зернистым материалом (рис. 6), который выполняет функцию переносчика теплоты от горячих топочных газов к холодным технологическим. Установка состоит из двух теплообменников (2), каждый из которых представляет собой шахту с движущимся сверху вниз сплошным потоком зернистого материала. В нижней части каждого теплообменника имеется газораспределительное устройство (6) для равномерного распределения газового потока по сечению теплообменника. Выгрузка зернистого материала из теплообменника происходит непрерывно с помощью шлюзового затвора (3). Охлажденный зернистый материал из второго теплообменника поступает в пневмотранспортную линию (5), по которой воздухом подается в бункер – сепаратор (7), где частицы осаждаются и вновь поступают в первый теплообменник.
Рис. 3. Секция калорифера: 1 — коробка; 2 — ребро; 3 — труба
Рис. 6.
Рис. 6. Установка с циркулирующим зернистым материалом:
1,2 — теплообменники; 3 — шлюзовой затвор; 4 — газодувка; 5 — пневмотранспортная линия; 6 — распределитель газа; 7 — сепаратор