8. Контрольні запитання
Будова і принцип дії відцентрових насосів.
Основні марки відцентрових насосів, які використовуються в молочній промисловості, технічні характеристики.
Основні характеристики відцентрових насосів.
4. Особливості конструкції і принцип роботи відцентрових самовсмоктуючих насосів.
Правила експлуатації відцентрових насосів.
Основні несправності і шляхи їх усунення.
Висновки.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 6
Визначення коефіцієнту теплопередачі пластинчатого теплообмінника
МЕТА. Вивчити будову, принцип роботи, особливості експлуатації пластинчатих теплообмінників. Визначити коефіцієнт теплопередачі пластинчатого теплообмінника.
1. Теоретичні відомості
Пластинчаті теплообмінники є одними з найбільш досконалих і широко застосовуються у молочній промисловості для теплової обробки молока і молочних продуктів. Вони характеризуються компактністю, високою продуктивністю, універсальністю, високими технологічними показниками. Контроль і регулювання теплових параметрів в таких апаратах, як правило, автоматизовані.
Пластинчаті теплообмінники застосовують для охолодження молока; для пастеризації і охолодження молока, вершків і суміші морозив; для стерилізації молока.
Конструкція пластинчатих теплообмінників розбірна, що дозволяє здійснювати перекомпоновку апарату для підтримання необхідних режимів роботи за умовами технологічного процесу. Пластинчаті теплообмінники різних типів складаються із значної кількості уніфікованих деталей і вузлів. В залежності від призначення пластинчаті теплообмінники виготовляють чотирьох класів: клас О — охолоджувачі, клас Н — нагрівачі, клас П— комбіновані апарати для пастеризації і охолодження, клас Р — регенератори.
Основним робочим органом пластинчатих теплообмінників являються пластини, виготовлені з нержавіючої сталі марок 18Н ЮТ або Х14Г14НЗТ. В сучасних пластинчатих теплообмінниках в залежності від їх продуктивності встановлені пластини трьох типів; характеристика пластин різних типів приведена в таблиці 1.
Таблиця 1.- Характеристики пластин.
Показники |
Тип пластин |
||
П-1 |
П-2 |
П-3 |
|
Поверхня теплообміну, м2 |
0,146 |
0,198 |
0,42 |
Кількість рифлів, шт. |
22 |
29 |
38 |
Глибина рифлів, мм |
9 |
7 |
8,5 |
Товщина листа, мм |
1,2 |
1,2 |
1,5 |
Маса, кг |
1,672 |
3,064 |
5,622 |
входу і виходу рідин розміщені зліва, для правої — справа, якщо дивитись на пластину з лицьового боку (рисунок 1). В залежності від кількості і розміщення кутових отворів для входу і виходу рідини пластини поділяються на 16 різновидів.
На кожній пластині в апараті є відповідне клеймо, де вказані її тип, різновид і порядковий номер. Клеймування пластин необхідне для виконання нових компоновок апарату, а також для складання його після ремонту. В пластинчатому теплообміннику пластини розташовані паралельно одна до іншої так, що між робочими поверхнями утворюються невеликі зазори, по яких з одного боку пластини тече рідкий продукт, з іншого — тепло- або холодоносій. Кількість пластин в теплообміннику буває великою і рідини проходять по кількох паралельних каналах одночасно.
На рисунку 2 показана схема пластинчатого теплообмінника, де пластини зображені в розімкненому виді. В робочому положенні пластини притиснені до гумових прокладок. На лицьовому боці кожної пластини є гумові прокладки двох видів — велика і мала. Після складання і затискання пластин і прокладок в апараті утворюються дві системи каналів: одна — з непарних каналів, для рідини, що нагрівається, інша — з парних каналів, для теплоносія. Кожна система сполучена з патрубками для входу і виходу рідин. Продукт поступає через верхній кутовий отвір 1 і проходить по каналу 2, утвореному кутовими отворами пластин 5, до пограничної пластини без кутового отвору. З повздовжнього каналу 2 продукт розподіляється по непарних зазорах між пластинами і рухається вниз. Герметичність каналу 2 досягається стисканням малих гумових кілець 3, герметичність зазору — стисканням великої гумової прокладки 4.
В залежності від напрямку потоку рідини в працюючому апараті пластини поділяються на ліві Л і праві П. Для лівої пластини кутові створи для
1) верхній кутовий отвір; 2) канал; 3) мале гумове кільце; 4) велика гумова прокладка;
5) пластина; 6) тяги; 7) натискна плита; 8) задня стійка; 9) затискний гвинт; 10), 11), 16) патрубок; 12) нижній канал; 13) кутовий отвір; 14) верхній канал; 15) передня
стійка. Рисунок 2.- Схема пластинчатого теплообмінника.
При русі вниз в міжпластинному зазорі продукт обтікає хвилясту поверхню пластин і виходить з зазорів в нижній повздовжній канал 12, утворений кутовими отворами 13 в пластинах, після чого виходить з апарату через патрубок 10.
Зі зворотнього боку пластини омиваються тепло- або холодоносієм. Він поступає через патрубок 11, проходить через нижній канал 12, розподіляється по парних каналах і піднімається по них назустріч продукту. Через верхній канал 14 і патрубок 16 тепло- або холодоносій виходить з апарату. За час проходження по зазорах між хвилястими поверхнями пластин продукту і тепло- або холодоносія здійснюється теплообмін через тонку металеву стінку пластин. Крайня пластина, що утворює перший канал між пластинами, ізолює його від натискної плити або стійки і називається кінцевою; вона не приймає участі в теплопередачі. В складеному апараті пластини і гумові прокладки стискаються між передньою стійкою 15 і натискною плитою 7 за допомогою затискного гвинта 9, встановленого в задній стійці 8. Пластини і проміжні плити встановлені на верхній і нижній тягах 6.
Промислові пластинчаті теплообмінники складені за більш складними схемами. Вони складаються з пакетів і секцій. Пакет має кілька (три, чотири і більше) пластин, що утворюють канали, по яких рідина тече в одному напрямку. Через пакет проходить весь потік рідини. Якщо зменшити кількість пластин в пакеті, то при постійній продуктивності апарату швидкість руху і опір будуть зростати. З одного пакету рідина переходить по протилежному каналу в наступний пакет і т. д. Пакети обмежені пластиною з неповною кількістю кутових отворів, так званою граничною пластиною. В наступному пакеті рідина рухається в напрямку, протилежному до руху її в першому пакеті.
Тепло- або холодоносій і продукт рухаються в пакетах по суміжних каналах і міжпластинних зазорах. Вони зазвичай подаються з протилежних боків.
а) симетрична, протитечійна; б) однопакетна, змішана; в) різнопакетна, змішана; г) часткова прямотечійна при загальному протитоці; д) часткова протитечійна при загальному
прямотоці; е) повна прямотечійна.
Рисунок 3.- Схема компонування пакетів пластинчатого теплообмінника.
При однопакетнму компонування всі канали пакетів для тепло- або холодоносія сполучені паралельно і утворюють один загальний пакет, що охоплює зону всіх пакетів для продукту. При такому компонуванні тепло- або холодоносій проходить тільки через один пакет і початкова температура тепло-або холодоносія з боку продукту однакова. В цьому випадку для отримання рівності швидкостей по обидва боки пластин необхідно, щоб витрата тепло-або холодоносія перевищувала витрату продукту в стільки разів, скільки є пакетів для продукту.
Компонування пакетів в одній секції апарату позначають дробом. В чисельнику вказуються цифри кількості паралельних міжпластинних каналів;
кількість доданків вказує на кількість пакетів, послідовно з'єднаних за рухом продукту. В знаменнику дробу стоять цифри, що вказують на кількість каналів в пакеті; кількість доданків вказує на кількість пакетів, послідовно з'єднаних з боку руху тепло- або холодоносія. В якості прикладу наведено формули для компонування пакетів за схемою, представленою на рисунку 3.
Пакети, пов'язані одним продуктом і одним тепло- або холодоносієм, утворюють секцію. Пластинчаті теплообмінники, які застосовуються в промисловості, мають одну, дві, три, чотири і більше секцій. Теплова обробка продукту в них здійснюється по секціях з застосуванням різних тепло- або холодоносіїв.
Секції в пластинчатому теплообміннику відділені розділювальними плитами, на кутах яких встановлені патрубки для впуску і випуску продукту і тепло- або холодоносія. В кожній секції потік рідини зазвичай здійснює кілька поворотів, переходячи з однієї групи пластин в іншу.
В якості теплоносіїв в пластинчатих теплообмінниках застосовують гарячу воду, гарячий продукт і пару. В якості холодоносіїв — водогінну або артезіанську воду, спеціально охолоджену льодяну воду і розсіл (розчин хлориду натрію або хлориду кальцію).
В пластинчатих пастеризаційних апаратах для витримування продукту при температурі пастеризації передбачені спеціальні камери-витримувачі. Вони бувають виносними трубчатими і інтегрованими в апарат пластинчатими.
В пластинчатих теплообмінниках достатньо хорошого ефекту нагрівання можна досягти при малих перепадах температур між гріючою рідиною і продуктом, що забезпечує найкращі умови теплообміну. В них можливе використання теплоти гарячого продукту шляхом регенерації її холодному безпосередньо або через проміжний теплоносій. Регенератори можуть працювати як при протитоці, так і при прямотоці.
В більшості пластинчатих теплообмінників регенератор скомпонований у виді окремої секції, проте існують регенератори — окремі апарати.
Рідкий продукт і тепло- або холодоносій в пластинчатий теплообмінник подаються насосами.
Д
(5)
о основних недоліків пластинчатих теплообмінних апаратів належать: наявність великої кількості ущільнюючих прокладок (до 200 шт.), які зношуються і потребують періодичної заміни; кородування пластин в секціях розсольного охолодження.