1 Теоретическая часть

1.1 Кожухотрубный теплообменник

Кожухотрубные теплообменники наиболее широко распространены в пищевых производствах. Это объясняется следующими их достоинствами – компактностью, невысоким расходом металла, легкостью очистки труб изнутри, надежностью в работе. Теплообменники надёжно работают при разностях температур между корпусом и трубками 30 - 50 ^оС. 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. Скорость движения вещества зависит от количества трубок, находящихся внутри кожуха. А от скорости вещества зависит коэффициент теплопередачи кожухотрубного теплообменника. Конструкция схожа с работой пластинчатого теплообменника, в основе которой лежит передача тепла от теплоносителя к нагреваемому веществу. Принцип работы кожухотрубного теплообменника жесткой конструкции и с прямыми трубками наиболее прост, так же как и его устройство. Поэтому данные агрегаты могут применяться при небольшой разнице температур между корпусом и пучком труб. У таких видом теплообменников самые низкие коэффициенты теплопередачи из-за низких скоростей теплоносителя в пространстве между трубками.

Как правило, в кожухотрубном теплообменнике переходное сечение пространства между трубами в 2 раза больше сечения трубок. Поэтому даже при одинаковом агрегатном состоянии и расходе теплоносителей, коэффициент теплопередачи на поверхности пространства между трубками невысок. Но благодаря устройству перегородок в межтрубном пространстве, производители научились решать данную проблему. Благодаря перегородкам увеличивается скорость теплообмена, повышается коэффициент теплопередачи в кожухотрубном теплообменнике. Конструкция при этом не изменяется, лишь повышается эффективность устройства.

Кожух представляет собой трубу, которую сваривают из нескольких листов, изготовленных из стали.

Как правило, основное различие между кожухами состоит в соединении трубной доски и крышек. От давления рабочей среды и диаметра кожуха зависит толщина его стенки, но в любом случае она принимается не менее 4 мм. К наружной стороне кожуха прикрепляются опоры агрегата. Благодаря тому, что трубки располагаются внутри кожуха, коэффициент теплопередачи возрастает, потери тепла минимальны. Кожухотрубный теплообменник, конструкция которого достаточно проста, является действительно эффективным и незаменимым устройством для частных домов, дач, бытовых и складских помещений. Аппараты должны обладать достаточной прочностью и иметь возможно малые габаритные размеры. При конструировании необходимо находить оптимальные решения, учитывающие требования обеспечения возможности разборки рабочей части аппарата и герметичности системы каналов, возможно высоких коэффициентов теплопередачи за счет повышения скорости движения рабочей среды при минимальных гидравлических потерях в аппарате. Режим работы теплообменного аппарата и скорость движения теплоносителей необходимо выбирать таким образом, чтобы отложение загрязнений на стенках происходило возможно медленнее. Например, если охлаждающая вода отводится при температуре 45 – 50о С, то на стенках теплообменного аппарата интенсивно осаждаются растворенные в воде соли. Кожух представляет собой трубу, которую сваривают из нескольких листов, изготовленных из стали. Как правило, основное различие между кожухами состоит в соединении трубной доски и крышек. От давления рабочей среды и диаметра кожуха зависит толщина его стенки, но в любом случае она принимается не менее 4 мм. К наружной стороне кожуха прикрепляются опоры агрегата. Благодаря тому, что трубки располагаются внутри кожуха, коэффициент теплопередачи возрастает, потери тепла минимальны. Кожухотрубный теплообменник, конструкция которого достаточно проста, является действительно эффективным и незаменимым устройством для частных домов, дач, бытовых и складских помещений.

Пучок труб закрепляется в кожухе с помощью трубных досок, решеток, благодаря развальцовке. Конструкция кожухотрубных теплообменников может быть жесткой, нежесткой и полужесткой. Также они могут быть горизонтальными, вертикальными и наклонными.