АППАРАТЫ ДЛЯ НАГРЕВАНИЯ И

ОХЛАЖДЕНИЯ

Выполнила студентка очного отделения 2 курса 26 группы Уткина Н.С.

Теплообменник

Теплообменный аппарат— устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя теплоносителями, имеющими различные температуры

По принципу действия теплообменники подразделяют на рекуператоры, регенераторы и смесительные теплообменники; существуют также теплообменники, в которых нагрев (охлаждение) теплоносителя осуществляется за счёт «внутреннего» источника теплоты (холода).

По назначению:

подогреватели, конденсаторы, охладители, испарители, паропреобразователи и т.д.

Можно выделить три основных материала, применяющихся для изготовления теплообменников:

Медь(+ устойчивость к коррозии, небольшой вес и объем (низкая инерционность), компактность; - низкая надежность),

Сталь(+ относительно невысокая цена и хорошая пластичность материала; -подверженность коррозии ) ,

Чугун(+ стойкость к коррозии и долговечность; - высокая стоимость, хрупкость (подверженность образованию трещин при неправильной эксплуатации), высокая инерционность, вследствие большого веса и объема, а также громоздкость).

Впоследнее время на рынке стали появляться котлы с теплообменниками из нержавеющей стали и алюминиевых сплавов.

В рекуператорах движущиеся теплоносители разделены стенкой. К этому типу относится большинство теплообменников различных конструкций. В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также при взаимно перпендикулярном движении двух взаимодействующих сред.

В регенеративных теплообменниках горячий и холодный теплоносители контактируют с одной и той же поверхностью поочередно. Теплота накапливается в стенке при контакте с горячим теплоносителем и отдается при контакте с холодным. Теплообменники применяются в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, атомной, холодильной, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве. От условий применения зависит конструкция теплообменника.

В контактных (смесительных) теплообменниках потоки греющего и нагреваемого веществ приводятся в прямой контакт друг с другом. Типичный пример — струйный конденсатор, в котором разбрызгиваемая вода используется для конденсации водяного пара.

Применение

На паротурбинных электростанциях важнейшими теплообменными устройствами являются паровой котел и конденсатор. Имеются и другие

теплообменники, назначение которых — повысить тепловой КПД электростанции или улучшить ее эксплуатационные характеристики: термические деаэраторы, экономайзеры, воздухоподогреватели и подогреватели питательной воды. Точно так же основными компонентами всякой холодильной системы с замкнутым циклом являются испаритель и конденсатор. Теплообменники

применяются в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, атомной, холодильной, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве.

Выпарные аппараты

Выпаривание — это метод химико-технологической обработки для выделения растворителя из раствора, концентрирования раствора, кристаллизации растворенных веществ. Иногда выпаривание проводят

до получения насыщенных растворов, с целью дальнейшей кристаллизации из них твердого вещества. Выпаривание принципиально отличается от испарения тем, что при выпаривании обычно осуществляется частичное удаление растворителя из всего объема раствора при его температуре кипения, а испарение происходит с поверхности раствора при любых температурах ниже температуры кипения.

Выпарной аппарат - применяется для концентрирования всех видов жидких пищевых продуктов, органических и неорганических растворов, сточных вод и других жидких материалов в однокорпусных или многокорпусных аппаратах с полным или частичным тепловым насосом, оснащенных необходимыми компонентами для нагревания, охлаждения, дегазации, кристаллизации, ректификации и т.д.

Выпаривание широко применяется для концентрирования разбавленных растворов в производстве минеральных солей, органических полупродуктов, белково-витаминных концентратов, кормовых дрожжей и других продуктов, для выделения из разбавленных растворов различных растворенных веществ путем кристаллизации, для выделения растворителя (например, при получении технической или питьевой воды в выпарных опреснительных установках), а также для регенерации различных растворов (с целью возврата их в технологический цикл) и термического обезвреживания промышленных стоков.

Наибольшее распространение получили выпарные аппараты с паровым обогревом, имеющие поверхность теплообмена, выполненную из труб.

Выпарные аппараты с паровым обогревом состоят из двух основных частей:

кипятильник (греющая камера), в котором расположена поверхность теплообмена и происходит выпаривание раствора;сепаратор — пространство, в котором вторичный пар отделяется от раствора.

Необходимость в паровом пространстве (сепараторе) составляет основное конструктивное отличие выпарных аппаратов от теплообменников. В зависимости от характера движения кипящей

жидкости в выпарном аппарате различают:

1) выпарные аппараты со свободной циркуляцией;

2) выпарные аппараты с естественной циркуляцией;

3) выпарные аппараты с принудительной циркуляцией;

4) пленочные выпарные аппараты.

В зависимости от способа нагревания концентрируемого раствора выпаривания делят на поверхностные (теплота передается от теплоносителя к раствору через стенку) и контактные, в которых

происходит непосредственное соприкосновение теплоносителя с раствором.

Схема естественной циркуляции: 1-циркуляционная труба;2-кипятильная труба

Естественная циркуляция возникает в замкнутой системе, состоящей из необогреваемой опускной (циркуляционной) трубы и обогреваемых подъемных (кипятильных) труб. Если жидкость в подъемных трубах нагрета до кипения, то в результате испарения части жидкости в этой трубе образуется парожидкостная смесь, плотность которой меньше плотности самой жидкости.

Выпарной аппарат с центральной циркуляционной трубой: 1-корпус;2-кипятильные трубы;3-циркуляционная труба;4- сепаратор;5-отстойник.

Жидкость отделяется от пара в расположенном ниже по потоку сепараторе и возвращается по обратной трубе в выпарной аппарат,

что обеспечивает стабильную и равномерную циркуляцию.

Применение:

-Выпаривание термостабильных продуктов при необходимости высоких коэффициентов концентрирования.

-Выпаривание жидкостей, сильно загрязняющих теплообменные поверхности, а также неньютоновских жидкостей, если кажущуюся вязкость можно уменьшить за счет высокой скорости потока.

Выпарной аппарат с принудительной циркуляцией: 1-кипятильник;2-циркуляционный насос;3-циркуляционная труба;4-сепаратор.

Жидкость циркулирует через нагревательную камеру под действием насоса(т.е.принудительно). Поскольку в аппарате поддерживается циркуляция жидкости, скорость потока в трубах и температуру жидкости можно регулировать в соответствии с особенностями продукта независимо от заранее выбранной разности

температур.

Применение

-Обработка жидкостей с высокой вязкостью или склонным к загрязнению греющих поверхностей.

-Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией прекрасно приспособлены для выпарной кристаллизации солевых растворов.

Пленочный выпарной аппарат 1-кипятильник;2-сепаратор.

В пленочных аппаратах раствор движется вдоль поверхности теплообмена в виде тонкой пленки. Трением о струю пара жидкая пленка увлекается вверх; поэтому такие аппараты часто называют аппаратами с поднимающейся пленкой. Пленочные аппараты

обладают высоким коэффициентом теплопередачи.

Эти аппараты применяются для выпаривания пенящихся, а также чувствительных к высокой температуре растворов; при выпаривании очень вязких и кристаллизующихся растворов они малопригодны.