Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Самостоятельная работа №19

Устройство и принцип действия спиральных теплообменников

 

выполнил студент
группы 25 –ТВ
Привалов Сергей
проверил преподаватель
Цыганкова Елена Викторовна

 

 

Симферополь - 2016

Спиральный теплообменник был изобретен в двадцатых годах прошлого века для использования в целлюлозно-бумажной промышленности. Эти теплообменники впервые позволили обеспечить надежную теплопередачу между средами, содержащими твердые включения. В конце прошлого столетия конструкция спиральных теплообменников была радикально изменена и улучшена, и приобрела значительные преимущества по сравнению с первоначальной.

Устройство и принцип работы спирального теплообменника:
Два или четыре длинных металлических листа укладываются спиралью вокруг центральной трубы, образуя два или четыре однопроточных канала. Для того, чтобы обеспечить постоянную величину зазоров к одной стороне листов привариваются разделительные шипы. Центральная труба при помощи специальной перегородки разделена на две камеры, которые образуют входной и выходной коллектора. Скрученные спирали помещаются в цилиндрический кожух. Внешние концы спиральных листов привариваются вдоль образующей обечайки. Для выхода каналов наружу в местах фиксации краев каналов в кожухе просверливаются отверстия, которые герметично закрываются входным и выходным коллекторами с присоединительными патрубками.

Движение потоков в спиральных теплообменниках происходит по криволинейным каналам близким по форме к концентрическим окружностям. Направление векторов скоростей движения потоков постоянно претерпевают изменение. Геометрия каналов и разделительные шипы создают значительную турбулентность уже при низких скоростях потоков, при этом улучшается теплопередача и уменьшается загрязнение. Все это обуславливает компактность конструкции спиральных теплообменников, которые могут быть интегрированы с любой технологической линией, что значительно сокращает затраты на установку.
spiral_type1

Возможные конфигурации потоков:
- Противоток (наиболее часто);
- Перекрестные потоки (обычно в конденсаторах и испарителях);
- Параллельные потоки (редко);
- Комбинации вышеназванных.

Благодаря прочной и жесткой цельносварной конструкции, а так же тому, что спиральные теплообменники мало подвержены загрязнению, затраты на их обслуживание сведены до минимума. Спиральные теплообменники часто являются наиболее оптимальным и экономичным решением задач теплообмена. Поскольку геометрия каналов может быть изменена в широких пределах, спиральные теплообменники действительно оптимально адаптируются к требованиям Заказчика. Несмотря на изменяющиеся массовые расходы и различия в требуемых температурах, спиральный теплообменник зачастую позволяет осуществлять теплопередачу в одном и том же устройстве на разных режимах и неполной нагрузке. По сути, спиральные теплообменники представляют собой длинные щелевые однопроточные каналы, свернутые в спираль. Таким образом, в спиральных теплообменниках может быть достигнута практически любая тепловая длина взаимодействия двух сред, а значит и разность температур потоков меньше 3°С. При этом, в спиральных теплообменниках возможен нагрев или охлаждение "проблемных" технологических сред, для которых недопустимы резкие повороты потоков, провоцирующие блокировку каналов. В спиральных теплообменниках существует большое разнообразие вариантов изготовления разделительных перегородок центральной трубы. Каждый адаптирован к выполнению определенных задач и позволяет выбрать оптимальное решение для любого применения.

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 остановов 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;

Технические характеристики спиральных теплообменников:
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 крышки петлями.

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.)
- Целлюлозно-бумажная промышленность (Отработанные сульфатные и сульфитные растворы, водные растворы SO2, дезодорация при конденсировании)
- Сталелитейные, газоперерабатывающие и коксовые заводы (Бензол, промывные масла, раствор NH3, оросительные 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)
- Очистка муниципальных и химических сточных вод (Сброженный ил, термическая стерилизация, сточные и сбросные воды)
- Горнодобывающая промышленность (Алюминатные щелоки, бокситные суспензии, окислы магния)

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;

 

 

Список литературы:

1) http://www.reikon.ru/exchanger/spiral_type.html

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...