ВСТУП

Тепловикористовуючі апарати, які використовуються в хімічній та харчовій промисловості для проведення теплообмінних процесів, називаються теплообмінниками. Процеси теплообміну мають велике значення в хімічній, металургійній, харчовій та іншій структурі промисловості.

В теплообмінних апаратах теплопередача від одного середовища до другого, через роздільну стінку, обумовлена великим числом факторів і є важким процесом, який прийнято розділяти на три різновиди теплообміну: теплопровідність, конвекцію і теплове випромінювання.

Теплообмінники відрізняються різноманітністю конструкції, яке пояснюється застосуванням апаратів і умовами проведення процесів.

За принципом дії теплообмінники поділяються на поверхневі та теплообмінники змішування. В поверхневих апаратах робочі середовищі обмінюються теплом через стінки з теплопровідного матеріалу, а в змішувальних апаратах тепло передається при безпосередньому перемішуванні робочих середовищ. Змішувальні теплообмінники за конструкцією простіше ніж поверхневі: тепло в них використовується майже повністю. Вони використовуються в тих випадках при яких необхідне (допустиме) безпосереднє перемішування робочих середовищ.

Поверхневі теплообмінні апарати, в свою чергу, поділяються на рекуперативні і регенеративні. В рекуперативних апаратах теплообмін між різними теплоносіями відбувається через роздільні стінки. При цьому тепловий потік в кожній точці зберігає одне й теж направлення. В регенеративних теплообмінниках теплоносії поперемінно стикаються з однією й тією поверхнею нагріву. При цьому напрям теплового потоку в кожній точці стінки періодично змінюється.

. Опис обєкта проектування

Обєктом нашого дослідження виступає один з рекуперативних теплообмінників - апарат типу «труба в трубі». Він складається із ряду зовнішніх труб більшого діаметру і розміщених всередині них труб меншого діаметру. Внутрішні і зовнішні труби елементів зєднанні один з одним послідовно за допомогою колін і патрубків.

Один з теплоносіїв рухається по внутрішній трубі, а інший по кільцевому каналі, створеному внутрішній і зовнішній трубами.

Теплообмін здійснюється через стінку внутрішньої труби. В цих теплообмінниках досягаються високі швидкості теплоносіїв як в трубах, так і в між трубному просторі.

При необхідності створення великих площ поверхонь теплопередачі теплообмінник роблять з декількох секцій, створюючи батарею.

Досягненням теплообмінникам типу «труба в трубі» є високий коефіцієнт теплопередачі внаслідок великої швидкості обох теплоносіїв, простота виготовлення.

Недоліками цих теплообмінників є насамперед громіздкість, висока металоємність, трудність очистки між трубчастого простору.

Теплообмінники «труба в трубі» використовуються при невеликих витратах теплоносіїв для теплообміну між двома рідинами і між рідиною і конденсуючим паром.

В моєму теплообміннику продукт (яблучне пюре з вмістом сухих речовин В=11%) рухається з позиції А до позиції Б,по трубках меншого діаметру, які зроблені з латуні, йому на протитечії рухається теплоносій (суха насичена пара тиском з позиції В до позиції Г по трубках більшого діаметру, які зроблені з чавуну. Температура на вході продукту (яблучного пюре) повинна бути 20°С на виході 60°С. Продуктивність апарату передбачається G=1,0 кг/с.

2. Місце та призначення підігрівника типу «Труба в трубі» в технологічній схемі

В консервному виробництві широко використовується підігрів пюреподібних та рідких продуктів для різноманітних цілей.

Ось ми можемо побачити процес, зображений в технологічній схемі виробництві яблучного пюре.

Рис 1. Технологічна схема виготовлення яблучного пюре

3. Розрахунок

Початкові дані:

Продуктивність апарату: G = 1,0 кг/с;

Продукт: яблучне пюре зі вмістом сухих речовин В=11%;

Температура продукту:

на вході в апарат t1 = 20°С;

на виході з апарату t2 = 60°С;

Теплоносій: суха насичена пара тиском Р = 0,28 МПа;г.п. = 131.2 °С; (2,стор 292, табл. 38)

3.1 Тепловий розрахунок

Густина пюре, яке містить В = 11% сухих речовин при температурі 20°С визначається за формулою:

При середній температурі продукту:

Густина складає: