Холодильники типа XT изготовляют двух типоразмеров, отличающихся поверхностью теплообмена (4,5 и 7,5 м2).

Практически на каждый 1 м3 емкости периодического пергонного куба требуется 3 м2 площади поверхности охлаждения. Для непрерывно действующих аппаратов устанавливают на каждые 100 л образующегося дистиллята 4 м2 площади поверхности охлаждения. Для обеспечения работы аппаратов НДТ-ЗМ, СВП-8,5 и других требуется поверхность теплообмена 30 м2 и более.

Рисунок 1.2. Теплообменник типа ТНВ

1 - камера дистиллята; 2 - трубный пучок; 3 - штуцеры ввода и вывода охлаждае­мого агента; 4 - паровая камера; 5 - корпус.

Теплообменник типа ТНВ (рисунок 1.2) используют качестве холодильника при комплектовании установок НДТ-ЗМ и др. Он состоит из трубного пучка 2, ограниченного с двух сторон неподвижными решетками, корпуса, верхней 4 и нижней 1 камеры, которые снабжены штуцерами для подвода пара и отвода дистиллята. На корпусе вварены штуцеры 3 для ввода, и вывода охлаждаемой воды.

Трубная часть, контактирующая с конденсирующимися парами, изготовляется из нержавеющей стали, а корпус - из обычной углеродистой стали.

Для эффективной работы теплообменной аппаратуры необходимо следить за своевременной очисткой от накипи и ила внешней поверхности труб.

Накипь уменьшает теплопроводность стенок труб, так как является плохим проводником тепла.

Целью работы было разработка конструкции теплообменника для конденсации паров воды и эфирного масла. Было проведено изучение состояние вопроса в эфиромасличной отрасли, изучены преимущества и недостатки существующих конструкций теплообменников в производстве [2]. Кроме того проведен анализ конструкций теплообменников в технической литературе и конструкций, предложенных изобретателями [8]. Проанализированы тенденции развитая конструкций теплообменников не только в нашей отрасли, но и в смежных отраслях, таких, как масложировая, молочная, химическая. [5] Основными направлениями явилось разработка конструкции теплообменника так, чтобы можно было производить замер температуры охлаждающей воды. Анализ показал, что для эфирномасличной отрасли, целесообразно применить недорогой и функциональный аппарат с улучшенной характеристикой конденсации паров эфирного масла и воды.

В данной работе разработан теплообменник, который позволяет производить замер температуры охлаждающей воды на выходе из теплообменника. Данная конструктивная доработка позволит вести процесс переработки в на более мягких технологических параметрах.

2. Описание аппарата

Рисунок 2.1. Теплообменник типа ТНВ (модернизированный)

Аппарат состоит из: 1 – камера дистиллята; 2 – пучок трубный; 3 – камера паровая; 5 – фланец соединительный; 6 – патрубок вывода охлаждающей воды; 7 - патрубок ввода охлаждающей воды; 8 – патрубок ввода дистиллята; 9 – корпус; 10 – указатель температуры охлаждающей воды.

Теплообменник типа ТНВ (модернизированный) используют в качестве холодильника при комплектовании установок НДТ-ЗМ и др. Он состоит из трубного пучка, ограниченного с двух сторон неподвижными решетками, корпуса, верхней и нижней камеры, которые снабжены штуцерами для подвода пара и отвода дистиллята. На корпусе вварены штуцеры для ввода, и вывода охлаждаемой воды.

В патрубке, на выходе охлаждающей воды, установлен указатель температуры для более точного ведения процесса.

Трубная часть, контактирующая с конденсирующимися парами, изготовляется из нержавеющей стали, а корпус - из обычной углеродистой стали.

Для эффективной работы теплообменной аппаратуры необходимо следить за своевременной очисткой от накипи и ила внешней поверхности труб.

Холодильник предназначен для конденсации паров, выходящих из перегонной аппаратуры, и охлаждения образовавшегося дистиллята до требуемой температуры. В холодильнике происходит процесс теплообмена через стенки трубок между конденсируемыми парами и охлаждаемым агентом (холодная вода). Обычно движение паров и охлаждаемой воды осуществляется по принципу противотока: если пары движутся сверху вниз, то охлаждаемая вода подается снизу вверх.

В эфирномасличной промышленности широко используют трубчатые холодильники вертикальные и горизонтальные (с небольшим уклоном труб по ходу движения сконденсировавшихся паров). В качестве горизонтальных холодильников используются поверхностные многоходовые конденсаторы при комплектовании непрерывно действующих аппаратов.

3. Инженерно - технологические расчеты

Расчет теплообменника, предназначенного для конденсации смеси паров воды и эфирного масла.

Условно принимаем кожухотрубный теплообменник типа ТНВ (вертикальный) с диаметром кожуха Dвн=300 мм, греющими трубами диаметром 25 x 2,5 мм из нержавеющей стали, с условной длиной трубного пучка Ну=2 м.

Задаемся температурой охлаждающей воды на входе tвн=20ºС и на выходе tвк=50ºС, распределяем теплоносители - пары в межтрубное пространство, и пары входящих веществ – в трубное.

1. Количество тепла, выделяемое при конденсации паров воды.

Расход паров воды, =250 кг/ч

Вт.

Теплота испарения (конденсации) при 1 атм. (процесс протекает при атмосферном давлении), при переохлаждении жидкой фазы до температуры tк=30ºС, r = Дж/кг

Вт.

2. Количество тепла, выделяемое при конденсации паров эфирного масла:

Вт,

При охлаждении жидкой фазы

Вт.

3. Общее количество тепла, выделяемое при конденсации смеси паров и переохлаждением жидкой фазы.

4. Расход охлаждающей воды

кг/с = 5,4 м3/ч.

5. Сечение аппарата

М2.

6. Сечение трубного пучка

м2

7. Число труб

шт

8. Проходное сечение трубного пучка

М2

9. Скорость воды в трубном пучке

М/с

– расход воды, /сек

– площадь трубного пучка, составляет 40% от общего сечения теплообменника,

10. Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке трубы

, где

С-коэффициент, учитывающий угол наклона теплообменника, при вертикальном расположении 0,942;

μ=0,282•10-3 Пас и λ=0,68 Вт/(м•град) –соответственно динамическая вязкость и теплопроводность конденсата (воды) при температуре пара.

R=2,26•106 Дж/кг –теплота испарения (конденсации).

– плотность конденсата (воды), 1000 кг/

– ускорение силы тяжести, 9,81 м/

Н – условная длинна трубного пучка, 2 м

– разность температур между паром и стенкой трубки, °С

ºС

ºС

Вт/(м2•град)

11. Коэффициент теплоотдачи от стенки к охлаждающей воде

, где

– внутренний диаметр трубы 0,02 м;

– плотность воды, 1000 кг/;

Μ = 0,73•10-3 –вязкость воды при средней температуры воды;

– скорость потока воды, м/сек.

ºС

Pr – критерий Прандтля, находим по таблице Pr=5

Nu – критерий Нуссельта

Вт/(м2•град)

Где: – внутренний диаметр трубы 0,02 м;

λ=0,63 Вт/(м град) – теплопроводность воды при температуре tср=35ºС.

12. Коэффициент теплопередачи практический

Где:

– коэффициент теплоотдачи от греющей смеси паров к стенке трубы, Вт/( град);

– коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к подогреваемому дистилляту, Вт/( град);

– толщина стенки трубы, 0,0025 м;

=17,5 Вт/(мּград)– теплопроводность стенки трубы.

Вт/(м2•град)

13. Полная разность температур

ºС

14. Поверхность теплообменника

м2

Где:

Q – количество тепла, передаваемое через поверхность теплообмена;

K – коэффициент теплопередачи;

– средняя разность температур;

15. Фактическая длина трубного пучка

м

4. Охрана труда и экология

Охрана окружающей среды – совокупность мероприятий, обеспечивающих оптимальное функционирование физических, химических и биологических параметров природных и антропогенных систем, в которых протекает труд, быт и отдых людей.