КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕПЛООБМЕННИКОВ. КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК. НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ.
Теплоиспользующие аппараты, применяемые в пищевых производствах для проведения теплообменных процессов, называют теплообменниками. Теплообменники характеризуются разнообразием конструкций, которое объясняется различным назначением аппаратов и условиями проведения процессов.
По принципу действия теплообменники делятся на рекуперативные, регенеративные и смесительные (градирни, скрубберы, конденсаторы смешения и т. д.).
В рекуперативных теплообменниках теплоносители разделены стенкой и теплота передается от одного теплоносителя к другому через разделяющую их стенку.
В регенеративных теплообменниках одна и та же теплообменная поверхность омывается попеременно горячим и холодным теплоносителями. При омывании горячим теплоносителем поверхность нагревается за счет его теплоты, при омывании поверхности холодным теплоносителем она охлаждается, отдавая теплоту. Таким образом, теплообменная поверхность аккумулирует теплоту горячего теплоносителя, а затем отдает ее холодному теплоносителю.
В смесительных аппаратах передача теплоты происходит при непосредственном взаимодействии теплоносителей.
Рекуперативные теплообменникив зависимости от конструкции разделяются на кожухотрубчатые, типа «труба в трубе», змеевиковые, пластинчатые, спиральные, оросительные и аппараты с рубашками. Особую группу составляют трубные выпарные аппараты.
Кожухотрубные теплообменники наиболее широко распространены в пищевых производствах.
Кожухотрубный вертикальный одноходовой теплообменник с неподвижными трубными решетками (рис. 14.11,а) состоит из цилиндрического корпуса, который с двух сторон ограничен приваренными к нему трубными решетками с закрепленными в них греющими трубами. Пучок труб делит весь объем корпуса теплообменника на трубное пространство, заключенное внутри греющих труб, и межтрубное. К корпусу прикреплены с помощью болтового соединения два днища. Для ввода и вывода теплоносителей корпус и днища имеют патрубки. Один поток теплоносителя, например жидкость, направляется в трубное пространство, проходит по трубкам и выходит из теплообменника через патрубок в верхнем днище. Другой поток теплоносителя, например пар, вводится в межтрубное пространство теплообменника, омывает снаружи греющие трубы и выводится из корпуса теплообменника через патрубок.
Рис. 14.11. Схема вертикального одно-ходового кожухотрубного теплообменника с неподвижными трубными решетками и размещение труб в трубной
решетке:
/ — корпус, 2 — трубная решетка, 3 — греющая труба, 4 — патрубок, 5 — днища, 6 — опорная лапа; 7 — болт; 8 — прокладка, 9 — обечайка
Теплообмен между теплоносителями осуществляется через стенки труб.
Греющие трубы соединены с трубной решеткой сваркой либо развальцованы в ней (см. узел Б на рис. 14.11,а). Греющие трубы изготовляют из стали, меди или латуни.
Размещают греющие трубы в трубных решетках несколькими способами: по сторонам и вершинам правильных шестиугольников (в шахматном порядке), по сторонам и вершинам квадратов (коридорное) и по концентрическим окружностям. Такие способы размещения обеспечивают создание компактной конструкции теплообменника. Шаг размещения труб зависит от внешнего диаметра трубы.