41. Теплообменник змеевикового типа. Устройство, методика инженерного расчета длины трубы змеевика.

В погружном змеевиковом теплообменнике капельная жидкость, газ, пар движутся по спиральному змеевику 1, который погружен в жидкость, находящуюся в корпусе 2 аппарата. Вследствие большого объема корпуса, в котором находится змеевик, скорость жидкости в корпусе незначительна, что обуславливает низкие значения коэффициента теплоотдачи снаружи змеевика. Для его увеличения повышают скорость жидкости в корпусе путем установки в нем внутреннего стакана (вытеснитель) 3, но при этом уменьшается полезно используемый объем корпуса аппарата. Трубы змеевика крепятся на конструкции 4.

Достоинства этого аппарата: 1) Простота устройства 2) относительно высокая эффективность производительности процесса. 3) снижена материалоемкость по сравнению с апп. Труба в трубе. Для достижения требуемой площади змеевик может иметь несколько заходов. Вытеснитель предназначен для снижения площади прохода теплоносителя. Этим достигается высокая скорость его движения и, следовательно, повышается эффективность протекания процесса (λ↑) , d – диаметр трубы змеевика, D – диаметр витков змеевика.

Как недостаток в змеевиковых аппаратах отмечают трудность очистки внутренней полости змеевика, поэтому в змеевик стараются направлять чистые продукты, те продукты не образующие отволаживания на теплопередающие пов-ти. ; ; d – внутренний диаметр трубы. Re в качестве опред исп d трубы. А – для развитого турбулентного движ 0,23 при Re = 0,46 и Pr=0,33.

42. Кожухотрубные теплообменные аппараты. Устройство, методика инженерного расчета.

Эти теплообменники относятся к наиболее часто применяемым поверхностным теплообменникам. Состоит из корпуса (кожуха) 1, и приваренных к нему трубных решеток 2. В трубных решетках закреплен пучок труб 3. К трубным решеткам крепятся крышки 4. В кожухотрубчатом теплообменнике одна из обменивающихся теплом сред I движется внутри труб (в трубном пространстве), а другая II в межтрубном пространстве. Среды обычно направляют противотоком друг к другу. При этом нагреваемую среду направляют снизу-вверх, а среду, отдающую тепло, - в противоположном направлении. Такое направление движения каждой среды совпадает с направлением, в котором стремится двигаться данная среда под влиянием изменения ее плотности при нагревании или охлаждении. При указанных направлениях движения сред достигается более равномерное распределение скоростей и идентичные условия теплообмена по площади поперечного сечения аппарата

.

43. Пластинчатые теплообменники. Устройство, типы пластин. Расчёт площади теплопередающей поверхности аппарата.

В пластинчатом теплообменнике поверхность теплообмена образуется гофрированными параллельными пластинами, с помощью кот. создаётся сист. узких каналов шириной 3-6 мм с волнистыми стенками. Жидкости, между кот. происходит теплообмен, движутся в каналах между смежными пластинами, омывая противоположные боковые стороны каждой пластины.

По конструкции пластины бывают: ленточно-поточные (при испол-и таких пластин в ап-те обр-ся каналы в форме зигзагов, прод-т турбулезуется) и сетчато-поточные (хар-ся наличием гофр расположенных в виде елочки).

Рис.1- пластина пластинчатого теплообменника

Пластина(рис.1) имеет на передней поверхности три прокадки. Большая прокладка(на рис. Выглядит жирной линией) ограничивает канал для движения жидкости между пластинами, а также отверстия для входа(на рис.1 слева) жидк. в канал и выхода из него; две малые кольцевые прокладки уплотняют отверстие(на рис.1 справа), через кот. поступает и удаляется жидк.,движущаяся противотоком.

Рис.2- схема пластинчатого теплообменника

На рис.2 движение первой жидк.показано схематично пунктирной линией,а вторая жидк.-сплошной линией. Жидк. первая поступает через штуцер 12,движение по нечётным каналам(считая справа налево)и удаляется через штуцер 2.Жидк. вторая подается через штуцер 1,движется по четным каналам и удаляется через штуцер 11. Пакет пластин зажимается между неподвижной плитой 3 и подвижной плитой 8 посредством винтового зажима 10.

Вследствие значительных скоростей, с кот. движутся жидк. между пластинами, достигаются высокие коэффициенты теплопередачи, вплоть до 3800 вт/м² при малом гидравлическом сопротивлении.

Пластинчатые теплообм. легко разбираются и очищаются от загрязнений. К их недостаткам относятся: невозможность работы при высоких давлениях и трудность выбора эластичных химически стойких материалов для прокладок.

Необходимая поверхность теплопередачи F определяется из основного уравнения теплопередачи: F=Q/K t_ср. Тепловая нагрузка Q в соответствии с заданными технологическими условиями находится из уравнения теплового баланса для одного из теплоносителей: Q=G_ic_i (t_н – t_к ). Средняя разность температур ∆t_ср в аппаратах с прямо- или противоточным движением теплоносителей ∆t_ср определяется как средняя логарифмическая между большей ∆t_б и меньшей ∆t_м разностями температур теплоносителей на концах аппарата: _. Коэффициент теплопередачи К определяется .