Решение экологических проблем на предприятиях пищевой промышленности

ВВЕДЕНИЕ

Для получения и поддержания температурного режима в химических, массообменных и прочих процессах химической технологии и защиты окружающей среды нужно осуществлять подвод или отвод тепловой энергии от рабочей среды.
В промышленности для выполнения подобных процессов обширно применяют кожухотрубчатые теплообменные аппараты, простые по конструкции, надежные в работе и могут иметь площадь поверхности теплообмена до 1000 м2.
При проектировании и разработке теплообменных аппаратов нужно, в основном, выполнять следующие задачи:
1. Установление тепловой нагрузки на аппарат.
2. Обоснованный выбор теплоносителя, который будет перемещаться по трубному пространству.
3. Подготовительный проектный расчет нужной поверхности теплообменника.
4. Подбор стандартного теплообменного аппарата и схемы движения теплоносителей через него.
5. Расчет кинетики теплопередачи в избранном аппарате и контроль наличия нужного запаса поверхности.
6. Гидравлический расчет теплообменника.
7. Конструирование теплообменного аппарата.
Целью выполнения проекта является закрепление обучающимися теоретических и практических знаний, полученных при выборе, расчете и проектировке кожухотрубчатого теплообменника. Выполняется расчет технологического процесса и аппаратов для его реализации и подбирается соответствующее стандартное технологическое оборудование.
Задачи курсового проекта:
1) Проявить умение самостоятельно решать практические и инженерные вопросы, связанные с развитием предприятий пищевой промышленности на основе современных технологий.
2) Разрабатывать и внедрять современные научные технологии в области производства продуктов рационального питания, обеспечивающие постоянное повышение его качества.
3) Внести предложения по организации контроля качества сырья и готовой продукции в ходе технологического процесса.
4) Оптимизировать процессы действующего, предлагать и проектировать новые технологические процессы и аппараты с целью повышения качества продукции, снижения отходности и затратности производственных процессов.

I Теоретическая часть

1. Общие сведения о кожухотрубчатых теплообменных аппаратах

1.1 Классификация кожухотрубчатых теплообменных аппаратов

В кожухотрубчатых теплообменниках поверхность теплообмена формируется трубками, закрепленными в трубных досках и расположенных в кожухе. Один теплоноситель перемещается внутри трубок, а второй омывает их с внешней стороны.
В зависимости от предназначения стандарты учитывают 4 вида кожухотрубчатых аппаратов, применяемых с разнообразными параметрами теплоносителей. Вид аппарата отмечают первой буквой:
И – испарители.
К – конденсаторы.
Х – холодильники.
Т – теплообменники.
Конструктивное выполнение аппарата, обеспечивающее компенсацию температурных деформаций его элементов, отмечено второй буквой условного обозначения. Примеры буквенных обозначений теплообменников:
ТН – теплообменник с недвижимыми трубными решетками.
ХК – холодильник с температурным компенсатором на кожухе.
ТП – теплообменник с головкой.плвающего типа.
ИУ – испаритель с U-образными трубками.
Третья буква в условном обозначении указывает исполнение:
Г – горизонтальное.
В – вертикальное.



1.2 Назначение и область применения проектируемого оборудования

Выбор приемлемой конструкции теплообменника - разрешимая задача, где применяется технико-экономическое сравнение нескольких типовых размеров аппаратов согласно заданным условиям или на основании критерия оптимизации.
На поверхность теплообмена и на относящуюся к ней долю капитальных затрат, а также на эксплуатационную стоимость, влияет недорекуперация теплоты.
Чем меньше величина недорекуперации теплоты, то есть чем меньше разность температур греющего теплоносителя на входе и нагреваемого теплоносителя на выходе при противотоке, тем больше поверхность теплообмена, тем лучше стойкость аппарата и меньше расходы на эксплуатацию.
Известно также, что с повышением числа и длины труб в пучке и убавлением диаметра труб уменьшается относительная стоимость 1 м2 поверхности кожухотрубчатого теплообменника, так как при этом снижается общая затрата металла на аппарат в расчете на единицу поверхности теплообмена. Следует иметь в виду, что с увеличением числа труб увеличивается вероятность нарушения плотности их крепления в трубной решетке, а с использованием труб небольшого диаметра возрастает их засоряемость и усугубляется чистка.
При выборе вида теплообменника имеется возможность руководствоваться следующими рекомендациями:
1. Если из-за большой поверхности теплообменника, его конструкция становится громоздкой, можно применить к установке многоходовой кожухотрубчатый теплообменник.
2. При подогреве жидкости паром рекомендуются многоходовые по трубному пространству, кожухотрубчатые аппараты, у которых пар подается в межтрубное пространство.
3. Для агрессивных химических сред и при незначительных тепловых производительностях экономически целесообразным являются рубашечные, оросительные и погружные теплообменники.
4. Если условия теплообмена по обе стороны теплопередающей поверхности резко различаются, то рекомендуются трубчатые ребристые теплообменники.