Курсовая работа по теплотехнике

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

ТЕПЛООБМЕННИКИ

Кожухотрубчатые теплообменники

Элементные (секционные) теплообменники

Двухтрубные теплообменники типа “труба в трубе”

Витые теплообменники

Погружные теплообменники

Оросительные теплообменники

Ребристые теплообменники

Спиральные теплообменники

Пластинчатые теплообменники

Графитовые теплообменники

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

РЕШЕНИЕ

1) ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА:

2) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА:

CПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Теплообменники

Процессы теплообмена имеют большое значение в химической, энергетической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности. В теплообменных аппаратах теплопередача от одной среды к другой через разделяющую их стенку обусловлена рядом факторов и является сложным процессом, который принято разделять на три элементарных вида теплообмена: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение. На практике эти явления не обособлены, находятся в каком-то сочетании и протекают одновременно. Для теплообменников наибольшее значение имеет конвективный теплообмен или теплоотдача, которая осуществляется при совокупном и одновременном действии теплопроводности и конвекции.Процессы теплообмена осуществляются в теплообменных аппаратах различных типов и конструкций.

По способу передачи тепла теплообменные аппараты делят на поверхностные и смесительные. В поверхностных аппаратах рабочие среды обмениваются теплом через стенки из теплопроводного материала, а в смесительных аппаратах тепло передается при непосредственном перемешивании рабочих сред.

Смесительные теплообменники по конструкции проще поверхностных: тепло в них используется полнее. Но они пригодны лишь в тех случаях, когда по технологическим условиям производства допустимо смешение рабочих сред.

Поверхностные теплообменные аппараты, в свою очередь, делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных аппаратах теплообмен между различными теплоносителями происходит через разделительные стенки. При этом тепловой поток в каждой точке стенки сохраняет одно и то же направление. В регенеративных теплообменниках теплоносители попеременно соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева. При этом направление теплового потока в каждой точке стенки периодически меняется. Рассмотрим рекуперативные поверхностные теплообменники непрерывного действия, наиболее распространенные в промышленности.

Погружные теплообменники

Теплообменники этого типа состоят из плоских или цилиндрических змеевиков (аналогично витым), погруженных в сосуд с жидкой рабочей средой. Вследствие малой скорости омывания жидкостью и низкой теплоотдачи снаружи змеевика погружные теплообменники являются недостаточно эффективными аппаратами. Их целесообразно использовать, когда жидкая рабочая среда находится в состоянии кипения или имеет механические включения, а также при необходимости применения поверхности нагрева из специальных материалов (свинец, керамика, ферросилид и др.), для которых форма змеевика наиболее приемлема.

Оросительные теплообменники

Оросительные теплообменники представляют собой ряд расположенных одна над другой прямых труб, орошаемых снаружи водой. Трубы соединяют сваркой или на фланцах при помощи «калачей». Оросительные теплообменники применяют главным образом в качестве холодильников для жидкостей и газов или как конденсаторы. 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. Оросительные теплообменники — довольно громоздкие аппараты; они характеризуются низкой интенсивностью теплообмена, но просты в изготовлении и эксплуатации. 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).

Ребристые теплообменники

Ребристые теплообменники применяют для увеличения теплообменной поверхности оребрением с той стороны, которая характеризуется наибольшими термическими сопротивлениями. Ребристые теплообменники (калориферы) используют, например, при нагревании паром воздуха или газов. Важным условием эффективного использования ребер является их плотное соприкосновение с основной трубой (отсутствие воздушной прослойки), а также рациональное размещение ребер.

Ребристые теплообменники широко применяют в сушильных установках, отопительных системах и как экономайзеры.

Пластинчатые теплообменники

Пластинчатые теплообменники - теплообменники, предназначенные для передачи тепла от среды с более высокой температурой(греющая среда) к среде с более низкой температурой (нагреваемая среда). Передача тепла осуществляется через тонкие гофрированные пластины из нержавеющей стали толщиной 0.5мм

Конструкция пластинчатого теплообменника довольно проста. При стяжке пакета пластин образуется ряд каналов, по которым текут жидкости принимающие участие в процессе теплообмена. Пластины пластинчатого теплообменника абсолютно одинаковы, они повернуты друг к другу на 180 градусов. Горячие и холодные каналы в пластинчатом теплообменнике расположены друг за другом. Для обеспечения процесса теплообмена жидкости в пластинчатом теплообменнике движутся, навстречу друг другу, и нагретая жидкость передает тепло через стенку пластины охлажденной жидкости. Резиновое уплотнение исключает смешивание жидкостей. Такая конструкция пластинчатого теплообменника позволяет быстро его модифицировать, увеличивая количества пластин, и тем самым увеличивая мощность пластинчатого теплообменника, так же можно легко заменить резиновые уплотнения или теплообменные пластины в случае необходимости. Пластины выпускаются разных типов и размеров. Высокий коэффициент теплопередачи пластинчатого теплообменника приводит к уменьшению количества пластин, а значит, к экономии.

Устройство пластинчатых теплообменников

Пластинчатые теплообменники состоят из отдельных гофрированных пластин, разделенных резиновыми прокладками, зажатых стяжными болтами между двумя стальными плитами. Пластины производятся из тонколистовой нержавеющей стали толщиной 0,5мм методом холодной штамповки. Резиновые прокладки для уплотнения, изготавливаются из пищевой термостойкой резиновой смеси EPDM. При помощи двух направляющих группа пластин устанавливается в нужное положение и стягивается стяжными болтами до необходимого размера, величина которого зависит от количества пластин в теплообменнике. Так же от количества пластин зависит итоговая мощность разборного пластинчатого теплообменника.

Преимущества пластинчатого теплообменника

Во-первых, они обладают компактностью (площадь при монтаже, обслуживании и ремонте меньше в 5 - 20 раз). Вовторых, имеют высокий коэффициент теплопередачи. Втретьих, имеют низкие теплопотери. Вчетвертых, имеют низкие потери давления. Впятых, низкие затраты при производстве монтажноналадочных, изоляционных и ремонтных работ. А также существует возможность разборки теплообменника при очистке, имеют возможность наращивания мощности добавлением пластин.

Благодаря своей простоте при монтаже может устанавливаться прямо на пол в тепловом пункте или на несущую конструкцию блочного теплопункта.

Области применения пластинчатого теплообменника

Пластинчатые применяются в системах отопления, горячего водоснабжения (ГВС), кондиционирования (коттеджи, сады, школы, бассейны, индивидуальные тепловые пункты (ИТП) жилых домов, центральные тепловые пункты (ЦТП) группы домов и микрорайонов). Широкое распространение пластинчатые теплообменники нашли в пищевой промышленности. Кроме того, пластинчатые теплообменники используют для различных технологических процессов (охлаждение масла и др.).

Лист6_Теплообменник_А2.dwg