7.1.3. Змеевиковые теплообменники

Змеевиковые теплообменники имеют сравнительно низкий коэффициент теплопередачи, но из-за простоты изготовления и удобство обслуживания они получили широкое распространение.

Рис. 7.10. Змеевиковый теплоплообменный аппарат для растворения сахара: I - корпус, 2 - змеевик 3 - патрубок вторичного пара, 4 - патрубок для патоки, 5 - крышка, 6 - патрубок для подвода пара в змеевик, 7 - патрубок подвода пара в барботер, 8 - откидная крышка; 9 - изоляция, 10 - днище, 11 - барботёр, 12 - конденсатоотводчик, 13 - патрубок для выхода сиропа.

Они используются как для нагрева, так и для охлаждения. Например, в кондитерской промышленности встречаются аппараты с погруженной змеевиковой поверхностью нагрева (рис. 7.10) для приготовления сахаро-паточного сиропа.

Загрузка сахара осуществляется через отверстие, закрытое крышкой 8, подача патоки и воды - через трубу 4. Греющий пар, проходя внутри змеевика 2, отдает свою теплоту и превращается в конденсат, который отводится с помощью конденсатоотводчика 12.

Для перемешивания раствора и его циркуляции возможно устанавливать мешалки или барботёр 11. Вторичный пар отводится через патрубок 3. Корпус 1 аппарата имеет изоляцию 9.

7.1.4. Пластинчатые и спиральные теплообменники

В пищевых производствах все большее распространение приобретают пластинчатые теплообменники. Они используются для нагрева, охлаждения, пастеризации и стерилизации молока, пива, вина и других продуктов

Пластинчатый теплообменник (рис.7.11) состоит из рамы и пластинчатой поверхности.

Рама 2 имеет две стойки: основную 3 и вспомогательную 9. В стойках крепятся горизонтальные штанги 7, на которых подвешиваются пластины 15 с резиновыми прокладками 13 и плиты 8 для сжатия пакета пластин.

Пластинчатая поверхность образуется теплообменными пластинами из нержавеющей стали сетчато-поточного, ленточно-поточного (Рис.7.12) или другого типа. Благодаря рифленой поверхности пластин при сравнительно малой скорости движения жидкости (0,3, 0,8 м/с) за счет искусственной турбулизации потока достигают высоких коэффициентов теплопередачи при незначительном гидравлическом сопротивлении. В зависимости от направления потока жидкости в рабочем аппарате пластины делятся на левые Л и праве П.

Рис. 7.11. Схема пластинчатого теплообменника: 1,2, 11, 12 – штуцера; 3 - основная стойка; 4 - верхнее угловое отверстие; 5 - резиновая прокладка; 6 - граничная пластина; 7 – штанга; 8 - прижимная плита; 9 - вспомогательная стойка; 10 – винт; 13 - резиновая прокладка пластины; 14 - нижнее угловое отверстие; 15 - теплообменная пластина

Для левой пластины угловые отверстия для входа и выхода жидкости расположены слева, для правой - справа, если смотреть на пластины с лицевой стороны. В зависимости от количества и расположения угловых отверстий входа и выхода жидкости пластины делятся на 16 видов. Изготавливают их способом холодной штамповки из листовой нержавеющей стали толщиной 0,7 -1 мм.

На каждой пластине в аппарате есть соответствующее клеймо, на котором указано его тип, разновидность и порядковый номер. Клеймение пластин требуется для выполнения новых компоновок аппарата, а также для сборки его после ремонта.

В пластинчатом теплообменнике пластины расположены параллельно друг другу и уплотнены по краям прокладками. Между рабочими поверхностями образуются небольшие зазоры, каналы, по которым с одной стороны пластины течет продукт, с другой - тепло- или хладоноситель.

Совокупность каналов, по которым движутся продукт, тепло- и хладоноситель в одном направлении параллельно друг другу, не смешиваясь, называется пакетом.

Пластинчатый аппарат разделен на пакеты, из которых состоят секции: рекуперации, пастеризации, охлаждения ледяной водой. Секции отделены друг от друга разделительными плитами, в которые вмонтированы штуцеры для подвода и отвода жидкостей.

А	б	В
Рис. 7.12. Конструкции теплообменных пластин пластинчатого теплообменника: а - ленточно-поточная пластина; б - схема движения жидкости в межпластинчатых каналах; в - сеточная-поточная пластина

Сжатие пакета пластин происходит при помощи винтовых устройств на концах штанг 10 (рис.7.11) со стороны вспомогательной стойки. Усилие сжатия пластин определяется по шкалам, установленным на нижней и верхней распорках. Нулевая отметка устанавливается по черте на планке стяжки и соответствует минимальному сжатию пластинчатого аппарата, что обеспечивает герметичность каналов. После сжатия пластин в аппарате образуются две герметичные системы каналов, одна из которых предназначена для тепло- или хладоносителя, а другая - для продукта.

В пакетах и секциях благодаря различным комбинациям угловых отверстий формируются коллекторы для продукта, тепло- или хладоносителя. На плитах и основной стойке размещены штуцера для подвода и отвода продукта, теплоносителя или хладоносителя к коллекторам.

В спиральных теплообменниках поверхность теплообмена образуют два согнутые в виде спиралей 1 (рис. 7.13) металлические листы толщиной 2-4 мм, внутренние концы которых приварены к разделяющей перегородке 2. Образованные таким образом спиральные каналы размером 8 или 12 мм ограничены с торцов крышками 3.

Рис. 7.13. Спиральный теплообменник: 1 - спираль, 2 - распределительная перегородка, 3 - крышка.

Спирали привариваются к одной из крышек. Вторая крышка устанавливается либо с плоской прокладкой, либо со спиральной прокладочной манжетой U-образного сечения. Спиральные теплообменники имеют площадь поверхности теплообмена от 10 до 100 м².