Schimbator tip 'teava in teava'

download Schimbator tip 'teava in teava'

of 22

  • date post

    04-Dec-2015
  • Category

    Documents

  • view

    361
  • download

    14

Embed Size (px)

description

Schimbatoare de caldura

Transcript of Schimbator tip 'teava in teava'

UNIVERSITTATEA AUREL VLAICU ARADFACULTATEA DE INGINERIE ALIMENTARA TURISM SI PROTECTIA MEDIULUI SPECIALIZAREA CONTROLUL SI EXPERTIZA PRODUSELOR ALIMENTARE

SCHIMBTORULDECLDUR" EAVNEAV"

STUDENT: IVAN ADRIANA ELENA CEPA AN III

2015Cuprins1.Schimbatoare de caldura2.ncalzirea- racirea n industria alimentara3.Schimbatorul de caldura " teava n teava"3.1 Descrierea utilajului3.2 Instalatie din industria vinului4.Calcule4.1 Bilant de materiale4.2 Bilant termic5.Bibliografie

1. Schimbatoare de calduraSchimbatoarele de caldura repr 232f523c ezinta aparate care au drept scop transferul de caldura de la un fluid la altul n procesul de ncalzire, fierbere, evaporare, condensare, racire sau n alte procese termice,n care sunt prezente doua sau mai multe fluide cu temperaturi diferite.Instalatiile tehnologice, aparatele de schimb de caldura ocupa o pozitie particulara, ele putnd functiona ca organe principale, cnd constituie parti determinate ale unor procese tehnologice sau ale unor procese exclusiv termice, fie ca organe secundare, introduse n instalatii din motive de economie de caldura sau de substanta. Alaturi de sistemul de conducte si de pompe, schimbul de caldura necesita echipamente termomecanice cele mai numeroase din industrie.Realizarea instalatiilor tehnologice moderne nu poate fi conceputa fara perfectionarea continua a proceselor si aparatelor de schimb de caldura.Domeniile de utilizare de schimb de caldura sunt foarte variate, destinatiile principale ale acestor aparate fiind urmatoarele:-schimb complex de caldura dintre gazele de ardere si apa-aburul din generatoarele de abur;-transferul de caldura n cadrul proceselor de ncalzire, racire,fierbere, condensare sau alte procese speciale, practic din toate ramurile industriale;-prepararea apei calde si fierbinti n sistemele de termoficare;-evacuarea n atmosfera prin turnuri de racire a caldurii rezidule rezultate din procesele industriale;-procesele complexe de recuperare a caldurii cu potential termic redus pentru ncalzire si scopuri tehnologice.

2. ncalzirea- racirea n industria alimentara

n cadrul proceselor tehnologice din industria alimentara, transmiterea caldurii este necesara pentru a modifica temperatura materiilor prime sau auxiliare n vederea ncalzirii sau racirii. n decursul operatiei de ncalzire sau racire, temperatura agentului termic poate fi variabila daca acesta nu si schimba starea de agregare (gaze calde care se racesc, apa rece care se ncalzeste) sau poate ramne constanta daca si schimba starea de agregare (abur care condenseaza, apa care fierbe). Agentii termici uzuali folositi n industria alimentara sunt apa calda, aburul saturant, apa rece si apa racita.Apa calda.Pna la temperatura de 80C, ncalzirea cu apa calda se realizeaza la presiunea atmosferica. n intervalul de temperatura (80...375)C se utilizeaza apa sub presiune, denumita impropriu apa suprancalzita.Aburul saturant.Este cel mai uzual purtator de caldura din cauza avantajelor pe care le prezinta:-caldura latenta masica de condensare mare pentru temperaturile curente de ncalzire;-valori mari ale coeficientului partial de transfer de caldura;-temperatura purtatorului de caldura se mentine constanta;-este neinflamabil si netoxic;-cost suficient de redus pentru a nu se impune n toate cazurile recuperarea si recircularea condensatului.Aceste avantaje sunt pentru ncalziri ce nu depasesc 150...200C.Apa rece.Folosirea apei ca agent de racire se realizeaza n circuit deschispentru debite mici si n circuit nchis pentru debite de apa de racire mari .Apa racita.Este un agent de rpcire secundar utilizat pentru temperaturi de racire mai mari de 4C. Se utilizeaza n special la schimbatoarele de caldura cu placi.Uluiuri minerale. Sunt folosite ca agent termic pentru temperaturi pna la 300C. Dezavantajele utilizarii uleiurilor: coeficient de transfer termic mic si vscozitate mare.Operatiile de ncalzire si racire sunt utilizate n industriaalimentara pentru:- a crea conditii pentru efectuerea unor transformari de catre microorganisme (ex. fermentarea mustului);- a favoriza realizarea unor operatii tehnologice din schema bloc de obtinere a produsului respectiv (ex. difuzia zaharului din sfecla de zahar);- a trata termic unele materiiprime si auxiliare din procesul respectiv (ex. apa necesara difuziei n industria zaharului trebuie sa aiba 45C).Schimbatoarele de caldura pot fi componente ale unor instalatii complexe sau pot functiona independent.3. Schimbatorul de caldura " teava n teava"3.1 Descrierea utilajului

Schimbatoarele de caldura "teava n teava" sunt incluse ntr-o grupa separata, cu toate ca ele n realitate nu sunt dect schimbatoare de caldura simple, tubulare, n care fasciculul de tevi se compune dintr-o singura teava. Alegnd diametrul tevii exterioare, se poate usor obtine la aceste schimbatoare de caldura o suprafata mica a sectiunii transversale pentrul spatiul dintre tevi si se poate ajunge la viteze nalte si la coeficienti mari de transfer de ambele parti ale tevii interioare. Prin aceasta consumul de agenti termici poate fi foarte mic. Schimbatoarele de caldura "teava n teava" sunt cu contracurent si se pot utiliza nu numai ca racitoare si condensatoare, ci si ca ncalzitoare. n cazul cnd consumul de agenti termici este mare, schimbatoarele de caldura "teava n teava"se compun din cteva sectii racordate paralel. Vitezele nalte de circulatie ale agentilor termici mpiedica depunerile de precipitate.Daca conditiile exploatarii nu impun curatirea spatiului din teava si dintre tevi, schimbatoarele de caldura se fac nedemontabile (fig.1). Constructia este foarte simpla si consumul de metal, n comparatie cu alte constructii de acelasi tip, este minim.

Fig.1.Daca este necesara curatirea spatiului dintre tevi si pentru ca mantaua sa fie confectionata din otel carbon, constructia schimbatoarelor de caldura din metale scumpe (de exemplu oteluri austenitice) se executa demontabila (fig.2). evile se recomanda a fi confectionate din : aluminiu,otel, nichel, cupru, tungsten si metale refractare. Se fac cercetari pentru gasirea celor mai eficienti agenti termici si materiale pentru confectionarea tevilor astfel nct randamentul procesului de transfer termic sa fie ct mai ridicat.

Fig.2.Pentru micsorarea numarului de mbinari, fiecare tronson al schimbatorului de caldura este format din elemente n forma de U.Flansele capetelor tevilor interioare la fiecare tronson trebuie sa fie si ele demontabile. Etansarea la flanse se asigura cu o garnitura, care n acelas timp serveste si la compensarea dilatarilor termice.Suprafata de schimb de caldura n aceste schimbatoare de caldura poate fi formata nu numai din tevi netede, ci si din tevi cu nervuri (fig.3). Ca si n alte constructii, tevile cu nervuri se folosesc pentru egalizarea conditiilor schimbului de caldura de ambele parti ale suprafetei de schimb de caldura. Lichidul mai vscos, la care coeficientul de transfer este mai mic , circula pe partea cu nervuri, adica n spatiul dintre tevi.

Fig.3. Tipuri de tevi cu nervuri:a- cu nervuri longitudinaleb- cu nervuri elicoidalec- cu nervuri radiale.n fig.4. este reprezentat un schimbator de caldura "teava n teava" cu o suprafata de schimb de caldura prevazuta cu nervuri si care se foloseste n industria petroliera. Pentru marirea compactitatii n locul mbinarii cu flanse se folosesc mbinarile cu nipluri.Fig.4.Schimbatoarele de caldura "teava n teava" sunt foarte potrivite pentru construirea ncalzitoarelor din fonta silicioasa, ceramica, sticla si alte materiale de acelas gen. Camasa schimbatoarelor de caldura are un astfel de diametru, nct prin ea sa treaca cu un joc minim capatul ngrosat al tevii.Jocurile dintre tevi sunt etansate de ambele parti cu garnituri, la care si bucsa fixa si bucsa de strngere se executa din doua jumatati. Ambele jumatati ale fiecarei bucse fixe se sprijina pe patru suruburi introduse n bosajele mantalei, dupa ce teava a fost introdusa n manta. Flansele care leaga coturile de tevi au o constructie obisnuita (fig.5).

Fig.5. mbinarea tevii din fonta silicioasa cu camasa de otelDezavantajele schimbatoarelor de caldura "teava n teava":1)consum mare de metal la 1m2de suprafata de schimb de caldura, n comparatie cu alte tipuri de schimbatoare de caldura;2)dimensiuni mari de gabarit.Aceste dezavantaje sunt compensate din plin de productivitate nalta pe fiecare metru de suprafata si prin micsorarea suprafetei necesare de schimb de caldura.Schimbatoarele de caldura tip "teava n teava" sunt utilizabile mai ales n cazul unor consumuri mici si medii de agenti termici si constituie un tip modern de utilaj.Schimbatoarele de caldura "teava n teava" sunt construite din doua tevi coaxiale prin care circula cele doua fluide. Elementele sunt asamblate n serie prin legaturi fixe (sudura) sau demontabile, daca conditiile de exploatare impun sau nu curatirea spatiului din interiorul tevilor. Au o constructie relativ simpla si permit variatia marimii suprafetei de transfer prin adaugarea si eliminarea de elemente (fig.6).Fig.6. Schema functionala a schimbatorului de caldura tip "teava n teava" : a- schimbator de caldura tubular; b- schimbator de caldura compact (cu asezarea tevilor n serpentina); H- naltimea schimbatorului; D- diametrul serpentinei; L- lungimea tevilor; S- pasul serpentinei; d2e- diametrul tevii exterioare; d1e- diametrul tevii interioare; (diametre exterioare); t1',t''1- temperaturile, initiala si finala, ale produsului incalzit sau racit;t2', t2''- temperaturile, initiala si finala, ale agentului termic.La ncalzirea unui lichid pe seama caldurii cedate de aburul saturat care condenseaza, este indicat ca lichidul sa circule de jos n sus prin interiorul tevii, iar aburul (si condensatul) de sus n jos n spatiul inelar dintre cele doua conducte, condensatul evacundu-se pe la partea inferioara prin intermediul unui separator de condensat. n acest sistem se realizeaza o c