Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

CATEGORII DOCUMENTE





AeronauticaComunicatiiElectronica electricitateMerceologieTehnica mecanica


SCHIMBǍTOARE DE CǍLDURǍ

Merceologie

+ Font mai mare | - Font mai mic








DOCUMENTE SIMILARE

Trimite pe Messenger
Utilitatea depozitarii
BIOTEHNOLOGII CLASICE SI MODERNE
Controlul calitatii bauturilor alcoolice tari si a alcoolului etilic
MANAGEMENTUL CALITATII TOTALE
Pateuri cu carne
ASPECTE GENERALE PRIVIND SITUATIA CONSUMULUI DE PRODUSE DE PANIFICATIE
STUDIU DE CAZ PRIVIND CICLUL DE FABRICATIE LA S.C. AVIOANE S.A.
Pestele si produsele din peste
Amplasarea depozitelor
PROIECT IN INDUSTRIE ALIMENTARA LICEU - STUDIUL PRIVIND DEFECTELE SI FALSIFICAREA LAPTELUI

SCHIMBǍTOARE DE CǍLDURǍ

Aparatele care servesc la efectuarea unor operatii de transfer termic de la un fluid la altul se numesc, generic, schimbatoare de caldura.

Aceste aparate au constructia realizata prin delimitarea a doua spatii pentru circulatia celor doua fluide intre care are loc transferul termic, peretele care le separa fiind suprafata de transfer.




In cele mai multe cazuri aceste aparate functioneaza in regim stationar, insa sunt si schimbatoare de caldura care functioneaza in regiu nestationar.

1. Clasificare

dupa destinatia lor, acestea pot fi de incalzire, de racire, de recuperare de caldura etc.

dupa tipul constructiv, schimbatoarele de caldura pot fi: cu manta, cu serpentina, cu tevi coaxiale, multitubulare, in spirala, cu placi, cu tevi si aripioare, de tip mixt de constructii particulare.

Schimbatoare de caldura cu manta (fig 1)

 


Fig.1 Schimbatoare de caldura cu manta a) cu vas cilindric b) vas prismatic cu manta simetricǎ c) vas prismatic cu manta asimetricǎ

1- vas; 2 manta; 3-racord evacuare condens si intrare abur; 4 –racord golire;

Daca in manta circula un fluid sub presiune atat peretele vasului cat si cel al mantalei trebuie sa corespunda normelor ISCIR si presiunea in vase in mod normal este limitata la 5x105 Pa. Pentru calculul aparatelor se porneste de la cantitatea de produs care trebuie incalzit sau racit:

se stabilesc dimensiunile vasului pe considerente geometrice;

gradul de umplere al vasului se ia intre 70-90% din volumul constructiv si suprafata de transfer sa fie acoperita in intregime de produs;

pe considerente tehnologice sunt cunoscute fluidele dn vas si manta si conditiile de temperatura impuse a se realiza;

se calculeaza se calculeaza coeficientul total de transfer de caldura cu relatia:

Cnditiile de transfer de caldura sunt redate in urmatorul tabel:

Fluidul din

Material constructiv

Tip de convectie

Coeficient total k

W/m2K

manta

vas

Abur

Apa

Fonta sau otel

Fortata

Abur

Lapte in fierbere

Otel

Fortata

Abur

Masa cu cocoloase

Otel

Fortata

La alegerea relatiei de calcul pentru trbuie sa se tina seama de cazul concret de regim nestationar si sa se aplice calculul adecvat situatiei.

Cand in vas se realizeaza incalzire acesta trebuie izolat termic. In general calculul izolatiei se realizeaza plecand de la conditia impusa pentru temperetura exterioara a vasului.

3.Schimbatoare de caldura cu serpentina (fig.2).

 

 


Fig. 2 Schimbatoare de caldura cu serpentina Fig3 Schema de montare a spiralei

a) cu spiralǎ arhimedicǎ; b) cu douǎ spirale concentrice   

Vasele pot fi cilindrice sau tronconice cu fund drept sau bombat.Spirala ca suprafata de transfer este sustinuta pe un schelet metalic si de asemenea ea poate fi montata in exteriorul vasului, putand fi din teava (fig3.a), din jumatati de teava (fig3.b) sau din placi sudate (fig3.c).

Vasele paralelipipedice au la partea inferioara suprafete de transfer de caldura din teava indoita la 180o intr-un singur rand sau in mai multe randuri suprapuse. Vasele pot avea sau nu agitatoare pentru uniformizarea temperaturii (fig4).

 

Aceste aparate au volum mare raportat la unitatea de suprafata de transfer, insa volumul pe unitatea de suprafata este mai mic ca si la cele cu manta. Serpentina este o teava lunga in raport cu diametrul din care cauza rezistenta la curgere este mare, ceea ce face ca viteza lichidului sa fie limitata la aproximativ 1 m/s.

 


Fig.4 Spirala in vas paralelipipedic

In cazul curgerii libere viteza de curgere este o rezultanta dependenta de elementele constructive ale serpentinei si in special de pasul spiralei. Cand in spirala circula vapori la presiuni sub 5x105 Pa se recomanda ca raportul .

Aparatul poate functiona in regim stationar sau nestationar (cu variatia temperaturii in timp si spatiu). In cazul regimului stationar nu trebuie sa apara fenomenul de acumulare, deci si lichidul din vas trebuie sa circule in mod continuu, in sensul ca debitul care se introduce trebuie sa se si elimine si temperatura intr-un punct oarecare sa fie continuu aceesi.

Coeficientii totali la transfer prin serpentine imersate in lichide sunt redeati in tabelul de mai jos:

Fluidul

Miscarea

Coeficientul total k

W/m 2K

In serpentina

In vas

Abur care condenseaza

Sol zahar sau melasa

Fara agitare

Apa rece

Apa calda

Agitare: 04 rot/min

Apa rece

Apa calda

Fara agitare

Apa

Lapte

Agitare

Fluxul termic:

Daca incalzirea se face cu lichid in regim nestationar in timp si spatiu:

Daca incalzirea lichidului din vas se face pe baza condensarii unor vapori – regim nestationar in timp:

, unde

Daca serpentina este in interiorul vasului trebuie considerate si pierderile de caldura in mediul exterior prin peretii vasului.

Calcul – in regim nestationar:

Suprafata de transfer: aria A este stabilita arbitrtar

durata operatiei τ se impune

determinarea elementelor geometrice: diametrul se determina in functie de debitul de lichid care curge prin serpentina si de viteza acestuia tinand cont de conditiile de curgere ce impun viteza.

Lungimea totala L se determina din conditiile geometrice in functie de suprafata de transfer A si de diametrul minim al tevii dm:

Diametrul mediu al spirei Arhimede Ds se alege in functie de diametrul vasului Dvas si de existenta eventuala a unui agitator.

Lungimea unei spire l:

Numarul de spire n:

Inaltimea spiralei in vas H:

Pierderile de presiune Δp (se considera ca o spirala este construita din 4 curbe de 90o cu raza mare de curbura):

, unde: n- numarul de spire

ξ- coeficient de rezistenta locala

4.Schimbatoare de caldura cu tevi coaxiale

Acest tip de schimbatoare de caldura sunt folosite cand fluxurile termice care trebiue sa fie transmise sunt mici si cand functioneaza in regim stationar.

 
Schimbatorul de caldura (fig5) este construit dintr-unul sau mai multe elemente care pot fi asamblate in serie, in paralel sau chiar mixt. Elementul de transfer de caldura este practic o teava cu manta coaxiala.



Fig.5

Schimbatoare de caldura

cu tevi coaxiale

Pentru usurarea curatirii asamblarea se face cu curbe la 180o demontabile. In mod normal, diametrul interior este de 75 mm, diametrul celor doua tevi coaxiale putandu-se stebili astfel incat sa se imprime celor doua fluide viteza dorita pentru realizarea transferului de caldura in conditii optime. Circulatia celor doua fluide poate fi realizata in contracurent (normal), sau in curent paralel.

Calcul termic se reduce la determinarea suprafetei de transfer in functie de fluxul termic Q stabilit pe baza de ecuatii calorimetrice , de un coeficient total de transfer k cand cele doua fluide sunt in convectie fortata si de diferenta de temperatura medie pentru regim stationar.

Calculul dimensional:

lungimea totala si numarul de elemente se stabilesc in functie de suprafata de transfer A si de diametrul interior dint;

diametrul tevii interioare se mai determina in functie de debitul de fluid si viteza sa;

pierderea de presiune liniara hlin si locala hloc pentru cele doua fluide se calculeaza diferentiat.

5.Schimbatoare de caldura multitubulare (fig.6)

Acestea sunt cele mai raspandite si cele mai reprezentative si se intrebuinteaza cand este necesara o suprafata de schimb termic mare in scopuri multiple: racitor, incalzitor, recuperator de caldura, condensator de suprafata etc.

 

 


Fig.7 Fixarea tevilor in placa

 


Fig.6 Schimbator de caldura multitubulare Fig.8 Dispunerea tevilor in placa schimbatorului

1 – placǎ mutitubularǎ, 2-teavǎ, 3-manta, 4- capac, 5,6- racorduri alimentare-evacuare

Dispunerea tevilor in placa schimbatorului (fig.8):a)hexagoane concentrice b)cercuri concentrice. Fixarea tevilor in placa (fig.7) : a)mandrinare simpla b)mandrinare cu rasfrangere c) cu nuturi interioare, d)cu sudura e)cu garnituri de etansare;

Schimbator cu doua treceri prin tevi( fig.9):

 


Fig.9 Schimbator cu doua treceri prin tevi

Schimbatorul poate fi prevǎzut cu sicane transversale sub forma de segmente de cerc pentru spatiul dintre tevi si doua treceri pentru fluidul din tevi. La schimbatoarele de caldura cu mai multe treceri, racordurile intrare-evacuare sunt pe acelasi capac la numar par sau cate unul pe un capac la numar impar de treceri. Numarul si pozitia placilor despartitoare trebuie corelate.

Fixarea tevilor in placile tubulare se face rigid daca diferenta de temperatura intre manta si fasciculul de tevi este mica ca sa nu provoace dilatatre diferentiata intre tevi si manta. Pentru a evita dilatarea diferentiata se pot aplica mai multe variante constructive(fig10):

a)      o placa tubulara sa fie montata liber fata de manta

b)      cu bentita de dilatare pe manta

c)      construirea schimbatorului cu tevi in U

 


a) b) c)

Fig.10 Variante constructive

Calcul schimbatoarelor multitubulare:

Schimbatoarele multitubulare functioneaza numai in regim stationar, iar calculul se poate face prin doua metode: I. Calculul de proiectarea schemei de caldura si II. Calculul de verificare.

I. In calculul de proiectare se pleaca de la conditia de temperatura si debit pentru unul din fluide si se stabileste fluxul termic Q necesar. Se definesc astfel pentrun aceste conditii si conditiile de temperatura care trebuie respectate de cel de-al doilea fluid, apoi se aleg sau se impun elementele constructive sau functionale (diametrul, grosimea si materialul tevilor, viteza de circulatie a celor doua fluide), se calculeaza coeficientii partiali si totali de transfer.

Calculul coeficientilor totali de caldura

Ø      in conditii cu pereti cilindrici

Ø      cand sunt mai multe treceri (mixt) unde f este factor de corectie

in contracurent

Factorul de corectie f se determina din diagrama caracteristica fiecarui tip de trecere. Cu aceste elemente se stabileste A din .

Din A, cunoscand diametrul mediu al tevii dmed=20-50 mm si lungimea tevii l se determina numarul total de tevi n: .

Numarul m de hexagoane sau cercuri concentrice de asezare al tevilor se determina din relatia urmatoare care reprezinta suma unei progresii geometrice cu ratia 6 la care se aduga 1 pentru teava centrala: .

Lungimea tevilor se recomanda sa fie intre 2 si 5 m.

Diametrul schimbatorului de caldura ( a mantalei) Di: , unde p este distanta dintre centrele a doua tevi si e este distanta dintre centrul tevii de pe ultimul cerc si manta.

Odata cunoscute elementele constructive se poate determina numarul de treceri in functie de viteza impusa fluidului din tevi si numarul de sicane in functie de viteza impusa fluidului care circula prin spatiul dintre tevi.

Pentru proiectare, este necesara si definirea pozitiei de montare: orizontala sau verticala care influenteaza calculul valorilor coeficientilor partiali de transfer de caldura si a numarului de sicane. Pozitia orizontala sau verticala, in cazul transferului fara schimbarea starii de agregare este determinata in principal de spatiul disponibil pentru montare si de anumite considerente tehnologice, pe cand in cazul condensarii are influenta asupra coeficientului partial de transfer de caldura.

Diametrul tevilor se alege constructiv, cele mai uzuale fiind tevile cu diametrul cuprins intre 20 si 50mm. Pentru lichidele vascoase si impure sau pentru gaze se pot lua si diametre mai mari.’

Grosimea placilor tubulare se determina prin calculul de rezistenta ca si grosimea mantalei. Este indicata grosimea minima egala cu diametrul tevilor.

Viteza fluidelor se admite la valori minime 0,1-0,3 m/s, la valori maxime pentru lichide 2 m/s, iar pentru gaze 20 m/s. Ca regula este indicat sa circule prin tevi fluidul mai cald, cu debit mai mic, cu viscozitate mai mica, cu presiune mai mare, lichidul care depune crusta, iar printre tevi fluidul cu viscozitate mai mare, cu debit mai mare si mai rece.

II. La calculul de verificare a posibilitatilor de utilizare a unui schimbator de caldura multitubular se porneste de la un aparat caruia i se cunoaste suprafata de transfer si toate elementele constructive (diametrul, numarul de tevi) si se urmareste stabilirea conditiilor de functionare optima (debite, temperatura, caracteristici termice) si se determina de obicei temperaturile finale ale fluidelor. Calculul trebuie facut prin aproximatii succesive sau pe baza unui program de calculator deoarece necunoscandu-se temperaturile finale, calculul lui k se face prin aproximarea acestor temperaturi.

Rezistenta hidraulica (pierderea de energie prin frecare) se calculeaza separat pentru fluidul din interiorul tevii (pierderile liniare, locale, la intrarea si la iesirea prin racorduri) si pentru fluidul care circula printre tevi. Pentru acesta din urma, coeficientul de rezistenta locala ξ se determina in relatia: .

Coeficientii n si c - pentru fascicul de tevi decalat se calculeaza cu relatiile:

- pentru fascicul dispus numai in randuri

unde m este numarul de randuri din fascicul in directia de curgere a fluidului.

6.Schimbatoare de caldura in spirala


Fig.11 Schimbatoarele de caldura

in spirala

Avantaje:

aparatul ajunge la o concentrare mare de suprafata de transfer de caldura pe unitatea de volum ocupat (pana la 80m2/m3), ceea ce face sa aiba dimensiuni reduse si sa ocupe un spatiu mic;

datorita favorizarii circulatiei fluidelor la viteze mari (pana la 20 m/s pentru gaze si 2 m/s pentru fluide), aparatul ajunge la valori mari ale coeficientului k: ;

datorita lipsei schimbarilor bruste de directie, pierderile de energie prin frecare sunt mai reduse decat la alte schimbatoare;

viteza si sectiunea constanta nu favorizeaza depunerile si nici fenomenele de coroziune;

Dezavantaje:

confectionarea mai complicata

se limiteaza presiunea la , maximPa.

Aparatul functioneaza numai in regim stationar, astfel ca fluxul termic se va determina ca la schimbatoarele de caldura multitubulare.

Conform datelor experimentale, coeficientii partiali de transfer de caldura sunt cu 60% mai mari decat cei calculati in mod obisnuit in functie de Re si Pr in cazul in care Re>6000. Aceasta face ca valorile coeficientilor partiali obtinute prin calcul pentru tevi drepte sa fie corectate prin multiplicarea cu un coeficient , unde de este diametrul echivalent pentru sectiunea dreptunghiulara

d este diametrul interior al spiralei.

Elemente de proiectare:

 
h – inaltimea spiralei: 600-1200m

t – latimea canalului (distanta intre spire): 8-20mm

δ – grosimea tablei = 3mm

d – diametrul interior: 300-800mm

δ1 – 15-20mm

L – lungimea totala a celor 2 spirale: sau, in functie de r’ (raza de pornire a primei spirale) si r’’ (raza de pornire a celei de-a daua spire):

unde

Fig.1 Dimensiuni constructive

Nmarul de spire n se calculeaza cu relatia:

Diametrul aparatului D se calculeaza cu relatia:

Pentru pierderea de energie prin frecare pe lungimea spiralei se face aproximatia ca spirala este desfasurata (se ia L/2) si ca are diametrul echivalent rezultat din calcul.



7. Schimbatoare de caldura cu placi (fig.13)

 


1- plǎci;

2- cadru metalic;

3 – dispozitiv de strǎngere

Fig.13 Schimbǎtor cu plǎci

Tipuri de plǎci (fig.14): plǎci curente a) si placǎ intermediarǎ b).

 

 


a) b)

Fig.14 Tipuri de plǎci

a) 1- orificiu; 2- locas de fixare in cadru; 3- locas pentru garnituri; b) 1-racord de trecere; 2- racord lateral iesire; 3 – garniturǎ;

Fetele placilor curente au ondulatii care maresc suprafata de schimb de caldura si favorizeaza curgerea peliculara a lichidului si intensifica transferul prin marirea turbulentei. Placile intermediare au rolul de a permite divizarea pachetului de placi si de a asigura trecerea lichidului de la un grup de placi la altul sau de intrarea sau iesirea unui lichid in sistem.

Avantaje:

concentrare mare de suprafata pe unitate de volum (aproximativ 200m2/m3);

realizarea de coeficienti de transfer de caldura mari ();

pierderi de energie prin frecare mici;

varierea suprafetei de transfer A prin modificarea numarului placilor;

se curata usor pe cale chimica sau mecanic;

asigura etansari bune la presiuni > Pa;

Circulatia fluidelor se face uzual in contra curent, coeficientul partial de transfer de caldura α calculandu-se cu relatia:

Tab.1.

Tip de placa

Valoarea coeficientilor

c

m

n

Alfa Laval

incalzire

racire

APV

incalzire

racire

Rosenblad

Tehnofrig

8. Schimbatoare cu tevi cu aripioare

Acestea se folosesc cand cele doua fluide au coeficienti partiali de transfer de caldura cu valori care difera mult intre ele, de exemplu abur care se condenseaza si gaze care se incalzesc fig.15.Aripioarele se monteaza pe partea fluidului cu coeficient partial de transfer α mai mic si au rolul de a mari suprafata de transfer A.

unde A2 este suprafata pentru fluidul cu coeficient α mai mic (α2)

Raportul dintre A2 si A are valori cuprinse intre 4 si 25.

Tipuri de aripioare transversale (fig14):

 


a)circulare    b)patrate

Fig.14 Tipuri de aripioare

 


Fig.15 Schimbatoare cu tevi cu aripioare; 1- intrarea agentului de incǎlzire 2- iesirea agentului de incǎlzire; 3-intrarea aerului; 4-iesirea aerului;

Coeficientul total de transfer de caldura se calculeaza cu relatia:

Coeficientul partial de transfer se calculeaza cu relatia:

in care ; si

de – diametrul echivalent

D – diametrul aripioarei

l – distanta dintre aripioare

w – viteza aerului intre aripioare

λ – conductivitatea termica a fluidului

π de – spatiul de transfer (l)

pentru transfer de la fluid la perete:

pentru transfer de la perete la aer: , unde Δt0 – diferenta de temperatura intre suprafata aripioarei si mediul exterior, iar Δt – diferenta de temperatura intre suprafata tevii si mediul exterior. si

, λ – conductivitatea termica a aripioarei;

δn – grosimea aripioarei;

φ – coeficient dependent de produse;

* si se deduc din grafice experimentale.

Pentru calculul coeficientului total se pot folosi si relatii empirice:

pentru caldura cedata de abur

pentru caldura cedata de apa fierbinte

w – viteza aerului;

γ – greutatea specifica a aerului;

w1 – viteza apei in conducta radiatorului;

c – constanta in functie de tipul schimbatorului c=8,710,5;



c’ – constanta in functie de tipul schimbatorului c’=12,313,5;

m – exponent in functie de tipul schimbatorului m=0,545..0,575

9.Schimbatoare de caldura de constructie mixta (fig.16)

Din aceasta categorie fac parte schimbatorul multitubular inconjurat de serpentina (a), schimbatorul multitubular cu serpentina in serie (b) si schimbatorul mixt cu serpentina in miscare de rotatie si manta (c).

a)     

 
Schimbatorul multitubular inconjurat de serpentina.

 

a)                                                b)

Fig 16 Schimbǎtoare multitubulare a) 1- element multitubular; 2 –serpentinǎ; 3 – intrare vapori; 4,5- racord intrare agenti schimb de cǎldurǎ; 6- evacuare condensat; 7- evacuare gaze necondensabile; 8,9 –racord evacuare agent de schimb de cǎldurǎ;

Acesta se foloseste ca deflegmator in industria spirtului si foloseste doi agenti pentru preluarea caldurii de condensare partiala a unei parti din vapori, care se intorc sub forma de lichid la temperatura de fierbere in coloana. Unul din agenti circula in serpentina (plamada fermentata) care se preincalzeste pentru a fi introdusa in coloana de distilare.cel de-al doilea agent are rolul de a asigura condensarea vaporilor (apa) care circula prin tevi. In spatiul dintre tevi si exteriorul serpentinei circula vapori care in parte se condenseaza

Calculul termic pentru cele doua elemente se face independent.

Calculul dimensional: diametrul spirei este determinat de fasciculul multitubular, iar diametrul spirei determina diametrul mantalei.

b)      Schimbatorul multitubular cu serpentina legata in serie.

Partea multitubulara este destinata condensarii totale a vaporilor, iar partea de serpentina este destinata racirii condensatului pana la temperatura de depozitare.

In portiunea multitubulara condensarea are loc intre tevi si manta, in aparatul in serpentina montat sub cel multitubular, racirea condensatului are loc in serpentina. Agentul care preia caldura intra initial in spatiul in care se gaseste serpentina dupa care se deplaseaza prin interiorul tevilor in portiunea multitubulara

Din punct de vedere al calculului termic si dimensional problemele se trateaza separat pentru portiunea multitubulara si pentru cea in serpentina

Doua elemente sunt dependente: temperatura de intrare a apei de racire in spatiul fasciculului de tevi multitubulare, care este aceeasi cu temperatura de iesire din vasul cu serpentina ce conditioneaza calculul termic si diametrul serpentinei care trebuie ales functie de diametrul portiunii multitubulare. Ambele zone functioneaza in regim stationar, insa in vasul cu serpentina trebiue sa se tina seama de curentii de convectie care tind sa uniformizeze temperatura apei la valoarea de iesire, iar de alta parte in serpentina condensatul se deplaseaza in curgere libera, ceea ce impune o corelatie intre viteza lichidului si pasul spirei.

c) Schimbatorul mixt cu serpentina in miscare de rotatie si manta. Acest aparat este destinat pentru aducerea unor lichide instantaneu la o anumita temperatura si mentinerea la aceasta temperatura un timp dat pentru realizarea unor faze cu caracter tehnologic ca: oprirea actiunii enzimatice pentru o anumita perioada de timp, stabilirea anumitor componenti etc.

 


Fig 16 c) Schimbatorul mixt cu serpentina in miscare de rotatie si manta

1- cilindru; 2- manta de incǎlzire; 3- arbore inelar; 4- spiralǎ serpentinǎ;5- racord de alimentare; 6-racord de evacuare; 7- spatiu pentru recircularea lichidului; 8- racord alimentare cu abur; 9-racord de evacuare condensare;

Arborele impreuna cu serpentina in miscare de rotatie au rolul de a produce turbulenta puternica. Evacuarea lichidului se face astfel incat o parte sa poata fi recirculat pentru a asigura turbulenta si activizarea convectiei fortate. Aparatul este utilizat pentru aducerea lichidului aproape instantaneu la 85-90oC si mentinerea la aceasta temperatura timp de 3-6 minute. Sursa de energie termica este aburul care se condenseaza la presiunea de Pa.

Aparatul functioneaza in regim stationar, diferenta de temperatura fiind constanta pe toata lungimea aparatului. Pentru coeficientul total de transfer de caldura se poate considera o valoare comuna pentru cele 3 elemente care intra in componenta suprafetei de transfer: serpentina, arborele gol si mantaua fixa, deoarece α1 este pentru vaporii car se condenseaza, iar α2 este pentru un lichid cu aceeasi turbulenta si temperatura in toata masa. Fluxul termic Q este determinat de debitul de fluid, caldura specifica si diferenta de temperatura intre intrare si iesire.

La dimensionare se tine cont de:

Suprafata de transfer rezultata din calculul termic sa fie repartizata: , unde A1 este suprafata mantalei, A2 este suprafata arborelui central, iar A3 este suprafata serpentinei.

10.Schimbatoare de caldura de constructie particulara

In industria alimentara, datorita numeroaselor tipuri de fluide care trebuie incalzite sau racite, au apatut o serie de schimbaroare de caldura de constructie speciala.

a.Schimbatorul de caldura VOTATOR

 


Fig.17. Schimbatorul de caldura VOTATOR

Este format din 3 cilindri concentrici, 2 exteriori-ficsi, care formeazavasul cu manta prin care circula agentul de transfer de caldura.Cilindrul interior rotitor este prevazut cu 2 grupuri de palete razuitoare, se roteste cu 20-80 rot./min, asigurand: limitarea spatiului prin care circula produsul supus racirii/incalzirii, asigura miscarea sub forma de pelicula, activand transferul termic si racleaza suprafata de transfer, evitand depunerile.

Aparatele au : 0,1-5,5 m 2 suprafata A.

Pentru suprafete mai mari se pot folosi aparate montate in serie,paralel sau mixt, depinzand de durata de contact dintre produs si suprafata calda uneori limitata.

Coeficientul total de transfer=2000-5000W/mK.

Schimbatorul de caldura Cherry-Burrell ae o construcie asemǎnǎtoare cu Votator, iar deosebirea constructivǎ se datoreste montǎrii unei serpentine intre cei doi cilindrii ficsi.

 
b)Schimbator de caldura-focar

1-injector-arzǎtor ; 2 – alimentare aer de combustie ;

3 – evacuare gaze de ardere ; 4- ventilator pentru

alimentare aer care se incǎlzeste ; 5- evacuare aer

cald

Fig.18. Schimbatorul de caldura - focar

Este destinat incalzirii aerului la peste 200°C pe seama caldurii cedate de gazele de ardere.Focarul este in centrul constructiei formate din 5 cilindri concentrici din care 3 reprezinta suprafata de transfer, unul interior pentru dirijarea aerului iar unul exterior de inchidere a utilajului.

Este un schimbator de caldura tipic gaz-gaz.

Circulatia celor 2 fluide este in sistem mixt echi- si contracurent.

Alegerea tipului de schimbator de caldura

O exploatare normala a oricarui schimbator de caldura urmareste mentinerea regimului termic optim care sa satisfaca cerintele procesului tehnologic cu consum termic cat mai redus.

Factorii care determina alegera tipului : fluxul termic de realizat, conditiile de transfer, pierderile de energie prin frecare, posibilitatile de montare a aparatelo, posibilitatile de curatire a suprafetelor de transfer de caldura de depuneri, etc.

Cele mai rationale pentru sistemul vapori ce condenseaza-lichid :schimbatorul multitubular cu mai multe treceri pentru spatiul din interiorul tevilor,sau lichid-lichid, mai rar gaz-gaz. Recomandarea este in cazul in care fluxul termic cerut este mare si se necesita o suprafata de transfer mare.

La fluide: vapori care condenseaza-gaz sau lichid-gaz, cand coeficientii de transfer de caldura ai celor 2 fluide sunt foarte diferiti ca marime se indica schimbatorul cu tevi cu aripioare.

Schimbatoarele de caldura cu manta sunt indicate numai pentru fluxuri termice mici si cand transferul de caldura este realizat ca fenomen secundar al unei operatii tehnologice cu scop definit.

Schimbatoarele de caldura cu serpentina se utilizeaza in aceleasi situatii ca cele cu manta si mai ales cand suprafata de transfer de caldura fata de volumul de lichid trebuie sa fie mai mare.

Schimbatoarele de caldura cu tevi coaxiale sunt utilizate pentru fluxuri termice mici si debite mici.

Schimbatoare de caldura in spirala sunt utilizate pentru fluxuri termice mici,care admit limitare presiunii maxime, prezentand si avantajul unui volum mic ocupat de aparat.

Schimbatoarele cu placi sunt utilizate pentru fluxuri termice mari,cand se pun conditii speciale de igiena si de recuperare de caldura, in special in cazul sistemelor lichid-lichid care se pot limita la presiuni relativ mici, sub 3.105Pa.

Aparatele speciale se impun pentru procese tehnologice pentru lchide vascoase.









Politica de confidentialitate

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 3554
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2020 . All rights reserved

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site