а) б) в) г)

Рис. 2. Уплотнения торцов каналов

Сквозные каналы - это каналы, открытые с торцов (рис.2, в. г). Уплотнение достигается с помощью листового прокладочного материала (рис. 2, в) или манжет U-образного сечения (рис. 2, г). При этом способе оба канала поддаются чистке, но возможно попадание одного теплоносителя в другой.

Для придания спиральным теплообменникам жесткости, особенно при давлении выше 0,3 МПа, к одной из лент, как правило, перед навивкой приваривают штифты. Они не только увеличивают жесткость конструкции, но и фиксируют расстояние между спиралями. [5].

Важная особенность конструкции предлагаемых спиральных теплообменников — это использование непрерывных (цельных) металлических листов от центральной трубы до кожуха, что позволяет практически полностью исключить сварные швы и внутри, и в труднодоступных местах теплообменников.

Преимущества спиральных теплообменников:

широкий диапазон рабочих температур и давлений;

компактная конструкция (например, 700 м² в 6 м³);

широкий рабочий диапазон (10 – 100% от расчетной нагрузки);

высокие коэффициенты теплопередачи;

высокая турбулентность;

пониженная загрязняемость;

меньшее количество остановок на обслуживание;

высокий самоочищающий эффект при применении сильно загрязненных жидкостей;

легкая очистка механическим и химическим способом;

отсутствие ограничений при выборе величины зазора канала;

массовые расходы по обеим сторонам могут значительно отличаться;

низкие потери давления;

большой выбор материалов уплотнений.

Теплообменные аппараты пластинчатого и спирального типов во многих случаях наиболее эффективно удовлетворяют потребности разнообразных производств. [1].

В книге предпринята попытка обобщить многочисленные экспериментальные исследования и работы в области теории и расчета пластинчатых и спиральных теплообменных аппаратов, а также опыт их проектирования и изготовления в СНГ и за рубежом. Кроме того, обобщены данные по теплопередаче и гидравлическим закономерностям для рассматриваемых аппаратов и предложены рациональные методы расчета аппаратов при проектировании их, а также методы экспериментального исследования теплоотдачи.

На основе многолетнего опыта проектирования большого числа пластинчатых аппаратов различного назначения авторы дают рекомендации по практическому проектированию и испытанию этого вида оборудования.

---

Примеры расчетов, приведенные в книге, выполнены в Международной системе единиц измерения (СИ).
1.2. Технические характеристики спиральных теплообменниковенль
Монтаж и установка. Как правило, спиральные теплообменники поставляются с опорной рамой, в которой теплообменник может свободно поворачиваться, что обеспечивает: легкий дренаж; простой доступ с целью осмотра или чистки; простоту установки и снятия крышек и уплотнений.

Стандартное исполнение патрубков спиральных теплообменников и их ориентация упрощают и удешевляют трубную обвязку, а также обеспечивает простоту выпуска воздуха из обоих каналов (с возможностью автоматизации этого процесса).

Спиральные теплообменники в применениях с суспензиями и шламами, которые требуют частого открывания, обычно оснащаются специальными поддерживающими крышка-петлями. [6].

Обслуживание и чистка.

Спиральные теплообменники практически не нуждаются в обслуживании, кроме случаев, обусловленных свойствами (характеристиками) сред и рабочими условиями. Периодически требуется выполнение следующих мероприятий (периодичность определяется применением: от раза в месяц до раза в несколько лет):

– химическая чистка (без разборки) – эффективна при одноходовой конструкции;

– механическая чистка – легко осуществляется благодаря относительно небольшой ширине каналов;

– замена уплотнений.

Эти операции могут быть выполнены персоналом заказчика без привлечения специалистов.

Экономичность спиральных теплообменников:

– низкие затраты на установку;

– небольшие площади для размещения;

– возможность интегрирования с другим оборудованием;

– простота монтажа и перемещения;

– низкие расходы на обслуживание.

Области применения спиральных теплообменников:

– нефтепереработка (тяжелые масла, промывочные масла);

– химическая промышленность (ПВХ, латекс, акрилацетат, TiO₂ и.т.д.);

– отработанные сульфатные и сульфитные растворы, водные растворы SO₂, дезодорация при конденсировании);

– очистка муниципальных и химических сточных вод (сброженный ил, термическая стерилизация, сточные и сбросные воды);

– горнодобывающая промышленность (алюминатные щелоки, бокситные суспензии, окислы магния);

---

– сталелитейные, газоперерабатывающие и коксовые заводы (бензол, промывные масла, раствор NH₃, оросительный конденсаторы);

– текстильная промышленность (рекуперация тепла красителей и промывочных жидкостей);

– сахарная и пищевая промышленность, пивоварение (прессовая вода, сырой сок, сточные воды, растительное масло, спирт, картофельные, зерновые или кукурузные пасты);

– фармацевтика;

конденсирование (вакуумное и при нормальных условиях)

Задачи, решаемые помощью спиральных теплообменников: охлаждение; нагрев; рекуперация тепла; конденсация; испарение; термосифон; ребойлер.

Рабочие среды спиральных теплообменников: жидкости; суспензии; жидкости, содержащие волокна и твердые частицы; вязкие жидкости; неньютоновские жидкости, включая различные гидросмеси, растворы полимеров; сточные воды; пары с инертными газами и без них; прочее.

Спиральные теплообменники используются в спиртовой, пищевой, фармацевтической, нефтяной, химической, ЖКХ и других отраслях промышленности, где требуется высокоэффективный теплообмен.

На спиртовых предприятиях использование спиральных теплообменников позволяет резко снизить объемы потребляемой воды.

Можно использовать жидкости, которые содержат до 20% твердых примесей (осахаренное сусло, бражка), а также встречные потоки газ-жидкость и газ-газ. Горизонтальные спиральные теплообменники применяют для теплообмена между двумя жидкостями. [9].

Для теплообмена между конденсирующимся паром и жидкостью используют вертикальные спиральные теплообменники; такие теплообменники применяют в качестве конденсаторов и паровых подогревателей для жидкости.

Преимущества спиральных теплообменников:

Высокий коэффициент теплообмена достигающий 3820 ккал/м² × ч × ^oС, что в 2-3 раза выше, чем у трубчатых теплообменников.

Надежная конструкция, благодаря герметизации

Спиральные теплообменники занимают гораздо меньшую площадь по сравнению с трубчатыми теплообменниками.

Возможность работы со средами, содержащими мезгу, волокна, твердый осадок (до 20 %), а также с вязкими средами.

Широко применяется обогрев горячими газами и воздухом (до 300-1000°С) в печах, сушильных установках. Газовый обогрев отличается рядом недостатков: трудностью регулирования и транспортирования теплоносителя, малой интенсивностью теплообмена, загрязнением поверхности аппаратуры (при использовании топочных газов) и др. Однако в ряде случаев он является единственно возможным (например, в воздушных сушилках).

---

В холодильной технике используется ряд хладагентов: воздух, вода, рассолы, аммиак, углекислота, фреон и др.

При любом использовании теплоносителей и хладагентов тепловые и массообменные процессы подчинены основному технологическому процессу производства, ради которого создаются теплообменные аппараты и установки. Поэтому решение задач оптимизации теплообмена подчинено условиям рационального технологического процесса.

Для нагревания и охлаждения жидких сред разработаны теплообменники разнообразных конструкций. Ниже рассматриваются некоторые конструкции теплообменных аппаратов, применяющихся в пищевой промышленности.

Конкретная задача нагревания или охлаждения данного про­дукта может быть решена с помощью различных теплообмен­ников. Конструкцию теплообменника следует выбирать, исходя из следующих основных требований, предъявляемых к теплообменным аппаратам. [7].

Важнейшим требованием является соответствие аппарата технологическому процессу обработки данного продукта; это достигается при таких условиях: поддержание необходимой температуры процесса, обеспечение возможности регулирования температурного режима; соответствие рабочих скоростей продукта минимально необходимой продолжительности пребывания про­дукта в аппарате; выбор материала аппарата в соответствии с химическими свойствами продукта; соответствие аппарата давлениям рабочих сред.

Вторым требованием является высокая эффективность и экономичность работы аппарата, связанные с повышением интенсивности теплообмена и одновременно с соблюдением оптимальных гидравлических сопротивлений аппарата.

Эти основные требования должны быть положены в основу конструирования и выбора теплообменных аппаратов. При этом самое большое значение имеет обеспечение заданного технологического процесса в аппарате.

Спиральные теплообменники отличаются компактностью, малыми гидравлическими сопротивлениями и значительной интенсивностью теплообмена при повышенных скоростях теплоносителей.

Легкость доступа к внутренним поверхностям и каналам. Спиральные теплообменники удобны и доступны для технического обслуживания благодаря съемным крышкам. Достаточно снять крышки и доступ ко всей поверхности канала открыт для осмотра и чистки.

Возможность работать со средами, имеющими температуру выше 200-300°С, что очень важно в химической промышленности.

Недостатки:

---

К недостаткам спиральных теплообменников можно отнести следующие особенности: сложность изготовления и ремонта и пригодность работы под избыточным давлением не свыше 1 МПа.

Нормами предусмотрены спиральные теплообменники с поверхностью теплообмена 15м² и 30м², ширина спирального канала 7мм.

Спиральные теплообменники способны:

– нагревать;

– охлаждать;

– рекуперировать тепло;

– конденсировать;

– выполнять роль термосфона, ребойлера;

– испарять;

В качестве рабочих сред в спиральных теплообменниках могут выступать:

– суспензии;

– жидкости;

– вязкие жидкости и жидкости с содержанием твердых частиц и волокон;

–полимеры и гидросмеси;

– сточные воды;

– пары с примесью инертных газов;

1.3. Основные положения конвективной передачи. Закон Ньютона-Рихмана

В расчётах теплоотдачи используют закон Ньютона – Рихмана. Этот закон представляет из себя зависимость для определения теплового потока, которым обмениваются твёрдая стенка и текучая среда (жидкость или газ). Тепловой поток - это количество теплоты, протекающее через какую либо поверхность в единицу времени. В соответствии с этим определением тепловой поток измеряется в единицах мощности – в Вт.

Итак, тепловой поток пропорционален элементарной площади поверхности соприкосновения жидкости и твёрдой стенки dF и разности температур твёрдой стенки и жидкости (газа):


В этой зависимости:

и - локальная (местная) температура твёрдой поверхности и температура текучей среды (жидкости или газа) соответственно. Разность этих температур называют температурным напором;

- коэффициент пропорциональности, который называют коэффициентом теплоотдачи.

В инженерных расчётах теплообменных аппаратов нередко используют средние интегральные по поверхности величины коэффициентов теплоотдачи и температурного напора и тогда уравнение Ньютона – Рихмана может быть записано не в дифференциальной, а в конечной форме:



Число Нуссельта или безразмерный коэффициент теплоотдачи (Nu)

---

Смотрите также файлы

• Контрольная работа По курсу История хореографического искусства.docx

• Жк тасымалдау дегеніміз.docx

• 9, 11ші сыныпоушыларынорытындыаттестаттауадайындаужмысыныжоспарынбекітутуралы Білім туралы.docx

• Этикет приветствий в русском и иностранных языках.docx

• Радченко Павел Александрович.docx