Оросительные и змеевиковые теплообменные аппараты

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО

"МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ  ПРОИЗВОДСТВ" 

Кафедра "Технологическое  оборудование и процессы отрасли" 

Реферат

"Оросительные  и змеевиковые  теплообменные аппараты" 
 
 

Работу выполнил студент

технологического  факультета,

3 курса, 6 группы, спец. 260505

Самойлова Кристина.

Работу принял преподаватель 

Подгорнова  Надежда Михайловна. 
 
 
 

Москва 

2011 год

Процессы  теплообмена осуществляются в теплообменных  аппаратах различных типов и  конструкций.

Змеевиковые теплообменные аппараты

Змеевиковые теплообменники также называют витыми.

     Змеевиковые теплообменники использовались в промышленности с раннего времени. Змеевиковые теплообменники, работающие в широком диапазоне температур и давлений, компактны и надежны; они пригодны для использования как для однофазных, так и для двухфазных потоков. Через один теплообменник может проходить несколько потоков.

     Каждый  змеевиковый теплообменник спроектирован  таким образом, чтобы соответствовать  требованиям проекта по части  термических и гидравлических рабочих  характеристик, а также по части  расчета конструкции и выбора материала. Особые геометрические характеристики и возможность использования  различных материалов обеспечивают им широкий спектр применения. Змеевиковые  теплообменники изготавливаются из нержавеющей стали, алюминиевых  сплавов, углеродистой стали и специальных  сплавов. В пределах одного узла поверхность  нагрева может достигать 40 000 квадратных метров и более. Пучки большего диаметра и более тяжелые узлы изготавливаются  на сборочных площадках. Змеевиковый  теплообменник известен своей эксплуатационной прочностью, особенно в режимах пуска  и останова установки и в условиях отключений.

     В целом змеевиковый теплообменник  состоит из нескольких слоев трубок, намотанных на центральную трубу (сердечник). После сборки внутри отдельно изготавливаемого сосуда под давлением (кожух) змеевиковый  пучок труб подвешивается только за его  верх. Этот особая подвесная  система, являющаяся собственным изобретением фирмы-изготовителя, позволяет змеевиковым  теплообменникам хорошо выдерживать  большие различия в температуре  и перепады температур в ходе эксплуатации и эффективно предотвращает какие-либо провисание пучка. 

        Поверхность нагрева витых теплообменников компонуется из ряда концентрических змеевиков, заключенных в кожух и закрепленных в соответствующих головках. Теплоносители движутся по трубному и межтрубному пространствам. Змеевик — длинная металлическая, стеклянная, фарфоровая (керамическая) или пластиковая трубка, изогнутая некоторым регулярным или иррегулярным способом, предназначенная для того, чтобы в минимальном объёме пространства обеспечить максимальный теплообмен между двумя средами, разделёнными стенками змеевика. Исторически сложилось, что такой теплообмен изначально применялся для конденсации проходящих через змеевик паров. 

Медный  змеевик для охлаждения воды в промышленных процессах

 

Витые теплообменники широко применяют в аппаратуре высокого давления для процессов разделения газовых смесей методом глубокого  охлаждения. Эти теплообменники характеризуются  способностью к самокомпенсации, достаточной для восприятия деформаций от температурных напряжений. 

 

Область применения

Змеевиковые теплообменники широко используются в  таких системах, как, например:

• Холодильники/нагреватели
• Ожижители
• Испарители
• Изотермические реакторы

     Они применяются на нефтехимических  установках, установках разделения воздуха  и газа, а также на установках сжижения газа. Первоклассные установки  сжижения природного газа (LNG) оборудованы  змеевиковыми теплообменниками

Преимущества

• Широкий диапазон температур и давлений
• Несколько жидких потоков могут обрабатываться в одном теплообменнике
• Компактный узел с большой площадью удельного теплообмена
• Возможность к эксплуатации при высоком давлении
• Надежный дизайн, позволяющий эксплуатацию в условиях режима временного отклонения от технических требований
• Встроенный двухфазный сепаратор и распределитель, если требуется
• 100 %-ная самоосушаемость

 
 
 

Оросительные  теплообменные аппараты 

        Оросительными называются такие теплообменные аппараты, у ко торых тепло от рабочей среды передается через стенку орошающей ее жидкости, стекающей по наружной поверхности труб в виде тонкой пленки. Оросительные теплообменники выполняются большей частью трубчатыми, причем трубы могут иметь сечения различного профиля, и собираются из нескольких параллельных секций. Для распределения орошающей воды над верхней трубой устанавливается оросительное устройство — ороситель в виде желобов с зубчатыми стенками или труб с отверстиями, расположенными сверху или снизу. Оросители располагают иногда и между трубами (при большом расстоянии между ними) для направления движения жидкости. Под холодильником установлен поддон для сбора стекающей жидкости. Охлаждаемые жидкость или газ подаются в теплообменник обычно снизу, а если аппарат служит конденсатором, то пар подается сверху.

Трубы соединяют  сваркой или на фланцах при  помощи «калачей». Орошающая вода равномерно подается сверху через желоб с зубчатыми краями. Вода, орошающая трубы, частично испаряется, вследствие чего расход ее в оросительных теплообменниках несколько ниже, чем в холодильниках других типов.

Область применения

Оросительные  теплообменники применяют главным  образом в качестве холодильников  для жидкостей и газов или как конденсаторы. Их применяют, когда требуется небольшая производительность, а также при охлаждении химически агрессивных сред или необходимости применения поверхности нагрева из специальных материалов (например, для охлаждения кислот применяют аппараты из кислотоупорного ферросилида, который плохо обрабатывается). Однако, несмотря на довольно широкое распространение, оросительные теплообменники изучены недостаточно. Имеющиеся данные по исследованию процесса теплопередачи и гидродинамики этих теплообменников единичны и по результатам во многом противоречивы. Это предопределило слабую освещенность в технической литера>-туре вопросов теплового расчета оросительных теплообменных аппаратов; нет и единого подхода к выбору таких теплообменников.

Преимущества

• Расход воды ниже, чем при использовании других теплообменных аппаратов
• Простая конструкция, отсутствие сложностей при изготовлении и эксплуатации

Недостатки

• Оросительные теплообменники - довольно громоздкие аппараты
• Низкая интенсивность теплообмена

 

 

Оросительные  теплообменники нередко устанавливают  вне здания, при этом, во избежание  уноса воды ветром, теплообменник  снабжается ограждением в виде жалюзи. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  использованных источников

1. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию/ Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. М. : Химия, 1991. - 496 с.
2. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии : учеб. пособие для вузов / П.Г. Романков, А.А. Носков; под ред. чл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова. - 10-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1987. – 576 с.
3. Теплообменник [Электронный ресурс]. – 2009. – Режим доступа http://ru.wikipedia.org/wiki/Теплообменник
4. Классификация и основные требования к теплообменным аппаратам [Электронный ресурс]. – 2009. – Режим доступа http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=4398&cat_id=5&page_id=6