3)Многоходовой кожухотрубный теплообменник.

К ожухотрубчатые теплообменники относятся к рекуперативным теплообменным аппаратам. Для них существенным является наличие стенки из теплопроводного материала, разделяющей потоки теплоносителей. Эта стенка служит поверхностью теплообмена, через которую теплоносители обмениваются теплом.

Кожухотрубчатые теплообменники – наиболее распространенный в химической технике тип теплообменной аппаратуры. Они допускают создание больших поверхностей теплообмена в одном аппарате, просты в изготовлении и надежны в работе.

Различают одноходовые и многоходовые кожухотрубчатые теплообменники. В одноходовом теплообменнике один поток теплоносителей движется параллельно во всех трубах, другой - в межтрубном пространстве параллельно трубам. В многоходовом (по трубному пространству) теплообменнике (рис. 1) пучок труб разделен на несколько секций (ходов), по которым теплоноситель I проходит последовательно. Разбивка труб на секции осуществляется перегородками 2 в верхнем и нижнем днищах 1 теплообменника. Путь теплоносителя I по четырем ходам показан стрелками.

Рис. 1. Многоходовой (по трубному пространству) теплообменник: 1 – днище, 2 – перегородки, I,II – теплоносители.

В многоходовых теплообменниках увеличивается (соответственно числу ходов) скорость теплоносителя и, следовательно, коэффициент теплоотдачи. На рис. 2 показан многоходовой (по межтрубному пространству) теплообменник, в котором увеличение скорости теплоносителя I в межтрубном пространстве достигается установкой ряда направляющих перегородок 2.

Рис. 2. Многоходовой (по межтрубному пространству) теплообменник: 1 – кожух, 2 – направляющие перегородки, I,II – теплоносители.

Из двух теплоносителей, движущихся по трубному и межтрубному пространствам, нужно в первую очередь увеличивать скорость того, который при теплообмене имеет большее термическое сопротивление и, следовательно, обменивается теплом при меньших значениях коэффициента теплоотдачи.

В рассмотренных кожухотрубчатых теплообменниках трубы жестко закреплены в трубной решетке. Вследствие разности температур между кожухом и трубами в них возникают температурные напряжения, которые могут привести к разрушению аппарата. Теплообменники с жестким креплением труб в трубной решетке надежно работают при разностях температур между кожухом и трубами 25-30° С.Если эта разность превышает указанные пределы, применяют теплообменники с различными компенсаторами температурных удлинений.

3. Расчет отстойника непрерывного действия

Осаждение-разделение жидких или газовых неоднородных систем путем выделения из жидкой и газовой фазы твердых или жидких взвешенных частиц. Такое выделение осуществляется под действием силы тяжести, центробежной силы, под действием сил электрического поля. Отстаивание – осаждение под действием силы тяжести. Отстаивание применяют для разделения пылей, суспензий и эмульсий. При отстаивании должны соблюдаться два требования: 1) время пребывания элемента потока в аппарате должно быть равно или больше продолжительности осаждения частиц; 2) линейная скорость потока в аппарате должна быть значительно меньше скорости осаждения.

Рассмотри механизированный непрерывно действующий отстойник для суспензий с гребком.

Аппараты, в которых проводится отстаивание, называются отстойниками. Различают отстойники периодического и непрерывного действия, причем аппараты непрерывного действия могут быть одноярусные и многоярусные.

1-гребок; 2-кольцевой желоб; I-суспензия;

II-осетленная жидкость;

III-осадок.

В отстойниках непрерывного действия осветленная жидкость и образующийся осадок удаляются непрерывно.

1) рабочий объем камеры Vр=a*b*h

2) время пребывания суспензии в аппарате, которое рассчитывается как результат деления рабочего объема камеры отстойника Vp (м3) на объемный расход исходной смеси Qисх (м3/с): (1)

3) F=a*b – площадь осаждения (зеркало жидкости)

4) V=F*wос – производительность отстойного аппарата равна произведению площади осаждения на скорость осаждения, м³/с

5) V’=3600*F* wос – секундная производительность

6) τ_{пребыв.}≥τ_ос; a/v=h/ wос

При отстаивании суспензии в отстойнике непрерывного действия необходимо выполнение основного требования — время пребывания исходной смеси в аппарате должно быть больше или равно времени осаждения частиц. Несоблюдение этого условия приводит к тому, что частицы не успевают оседать на дно аппарата.

3) Барабанный вакуум-фильтр. Барабанный вакуум-фильтр относится к непрерывно действующим жидкостным фильтрам.

Эти фильтры отличаются те, что стадии фильтрования, а также просушки, промывки, снятия осадка и другие осуществляются на них одновременно. для этого фильтры снабжают специальными устройствами, регулирующими очередность и продолжительность каждой стадии процесса.

Схема барабанного вакуум-фильтра: 1 – перфорированный барабан, 2 – нож, 3 – фильтрующая ткань, 4 – корыто, 5 – качающаяся мешалка, 6 – камеры, 7 – трубы, 8 – устройство для разбрызгивания промывной жидкости.

Барабанный вакуум-фильтр. Барабан приводится во вращение от электродвигателя. Под фильтрующей поверхностью создается разрежение, фильтрат проходит через фильтрующую ткань, а на поверхности ее остается осадок, очищаемый ножом 2. Для предотвращения осаждения твердых частиц в корыте оно снабжено качающейся мешалкой 5. Внутри барабана перегородками образованы отдельные камеры 6, соединенные трубами 7 с каналами, проходящими через одну из цапф. Каналы соединены с автоматическим переключающим устройством - распределительной головкой.

Схема распределительной головки.

1 – подвижный диск, 2 – неподвижный диск, А – зона фильтрации, Б – зона просушки осадка, В – зона промывки и просушки осадка, Г – зона отдувки осадка, Д – зона очистки ткани, I, II – воздух, III – промывная жидкость, IV – фильтрат.

В головке имеются прикрепленный к барабану подвижный диск 1 и неподвижный диск 2. Отверстия в неподвижном диске сообщаются с камерами барабана, а отверстия в неподвижном диске – с соответствующими трубопроводами, по которым отводятся фильтрат и промывная жидкость и подводится сжатый воздух для отдувки осадка и очистки фильтрующей ткани. Каждое отверстие подвижного диска при вращении последовательно сообщается с отверстиями неподвижного диска, и в каждой камере за один оборот барабана осуществляются все стадии процесса.

К достоинствам фильтра можно отнести удобство обслуживания и относительно благоприятные условия промывки осадка. Недостатками являются небольшая поверхность фильтрования, отнесенная к занимаемой им площади, и сравнительно высокая стоимость.

Билет №31