Файл: Нагревание. Сравнительный анализ устройства и принципов действия теплообменных аппаратов.docx
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 127
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, жидкого или газообразного топлива в специальных печах, используют, например, для обогрева сушилок.
Недостатками обогрева топочными газами являются: низкий коэффициент теплоотдачи, равный 60...120кДж/(м2 · ч · К), значительные температурные перепады и неравномерный нагрев; сложность регулирования температуры; окисление стенок аппаратов, а также наличие вредных продуктов сгорания, что делает недопустимым применение топочных газов для нагревания пищевых продуктов при непосредственном соприкосновении с ними.
Кроме топочных газов, полученных в специальной печи, используют также отработавшие газы от печей, котлов и т. д. температурой 300...500 °С. Применение отработавших газов не требует дополнительного расхода топлива, поэтому использование их для нагревания весьма рационально.
При нагревании электрическим током используют ток напряжением 220...380 В и частотой 50 Гц, токи высокой и сверхвысокой частоты (СВЧ) с частотой колебаний от нескольких сотен килогерц до тысяч мегагерц.
Нагревание продуктов электрическим током может осуществляться прямым и косвенным действием. При прямом воздействии электрического тока тело нагревается при прохождении через него электрического тока. При косвенном воздействии теплота выделяется при прохождении электрического тока по нагревательным элементам (ТЭН). Выделяющаяся при этом теплота передается материалу тепловым излучением, теплопроводностью и конвекцией. Нагревательные элементы изготовляют из проволоки или ленты нихрома (сплав, содержащий 20 % хрома, 30...80 % никеля, 0,5...50 % железа).
ТЭНы бывают разнообразной формы: цилиндрические, плоские, спиральные, круглые, кольцеобразные. ТЭНы устанавливают в электроплитах, мармитах, варочных котлах, фритюрницах, блинницах, в хлебопекарных печах.
В настоящее время большинство оборудования пищевой промышленности работает на электрическом токе, который практически вытеснил газовые приборы.
Нагревание токами высокой частоты основано на том, что при воздействии на диэлектрик, помещенный между пластинами конденсатора переменного электрического тока, его молекулы приходят в колебательное движение, при этом часть энергии затрачивается на преодоление трения между молекулами диэлектрика и превращается в теплоту, нагревая тело.
Для получения токов высокой частоты используют генераторы различных конструкций.
К достоинствам диэлектрического нагревания
относятся: непосредственное выделение теплоты в нагреваемом теле, равномерный быстрый нагрев всей массы продукта до требуемой температуры, простота регулирования процесса.
В последние годы широкое применение в пищевой технологии нашел нагрев в поле СВЧ, которое характеризуется сантиметровым диапазоном длин волн и частотой колебаний в тысячи мегагерц. СВЧ-нагрев используют в микроволновых печах для разогревания продуктов, выпечки и т. д., а также для обеззараживания сырья и продуктов.
В диэлектрике колебания молекул связаны с трением частиц между собой. В результате возникающего трения в массе продукта выделяется теплота. Чем больше частота электрического поля, тем больше генерируется в массе продукта
Терм излучение представляет собой сложный физический процесс из-за высокой оптической плотности и неоднородности облучаемых продуктов.
Тепловое излучение - это процесс подачи тепла в изделие инфракрасными генераторами: высокотемпературными обогревателями, кварцевыми лампами и зеркальными лампами.
Использование ИК-обогрева сокращает время обработки продуктов и улучшает качество продукции. Когда продукт облучается ИК-лучами, лучистая энергия преобразуется в тепло. Мощность нагрева зависит от спектральных характеристик генераторов излучения и облучаемого продукта.
Например, при сушке дынь продолжительность процесса в диапазоне ИК-излучения сокращается в 3...5 раз, при этом значительно улучшается качество продукции.
Инфракрасное излучение отличается от других типов электромагнитных колебаний частотой, длиной волны и скоростью распространения. Длина волны ИК-излучения находится в диапазоне 7,7·10-5...3,4·10-2 см (0,77...340 мкм).
Начнем с видов теплообменников по их использованию:
Теплообменник с плавающей головкой: устройство и принцип работы
Теплообменник с плавающей головкой - это тип трубопроводных устройств, предназначенных для охлаждения или нагрева рабочей среды. Процессы теплообмена, как правило, осуществляются с участием воды и пара (или другого газа). Особенностью конструкции плавучего теплообменника является возможность работы даже с сильно загрязненными жидкостями.
Эти теплообменники используются в химической, нефтегазовой, нефтеперерабатывающей, газовой, жилищной, пищевой, металлургической, пивных, перерабатывающих, перерабатывающих и других отраслях промышленности, а также в нефтегазовой, нефтеперерабатывающей и газовой промышленности.
Преимуществами данного аппарата, являются;
• Надежность.
• Универсальность в плане рабочей среды.
• Простота обслуживания.
• Длительная эксплуатация.
Недостатками обогрева топочными газами являются: низкий коэффициент теплоотдачи, равный 60...120кДж/(м2 · ч · К), значительные температурные перепады и неравномерный нагрев; сложность регулирования температуры; окисление стенок аппаратов, а также наличие вредных продуктов сгорания, что делает недопустимым применение топочных газов для нагревания пищевых продуктов при непосредственном соприкосновении с ними.
Кроме топочных газов, полученных в специальной печи, используют также отработавшие газы от печей, котлов и т. д. температурой 300...500 °С. Применение отработавших газов не требует дополнительного расхода топлива, поэтому использование их для нагревания весьма рационально.
При нагревании электрическим током используют ток напряжением 220...380 В и частотой 50 Гц, токи высокой и сверхвысокой частоты (СВЧ) с частотой колебаний от нескольких сотен килогерц до тысяч мегагерц.
Нагревание продуктов электрическим током может осуществляться прямым и косвенным действием. При прямом воздействии электрического тока тело нагревается при прохождении через него электрического тока. При косвенном воздействии теплота выделяется при прохождении электрического тока по нагревательным элементам (ТЭН). Выделяющаяся при этом теплота передается материалу тепловым излучением, теплопроводностью и конвекцией. Нагревательные элементы изготовляют из проволоки или ленты нихрома (сплав, содержащий 20 % хрома, 30...80 % никеля, 0,5...50 % железа).
ТЭНы бывают разнообразной формы: цилиндрические, плоские, спиральные, круглые, кольцеобразные. ТЭНы устанавливают в электроплитах, мармитах, варочных котлах, фритюрницах, блинницах, в хлебопекарных печах.
В настоящее время большинство оборудования пищевой промышленности работает на электрическом токе, который практически вытеснил газовые приборы.
Нагревание токами высокой частоты основано на том, что при воздействии на диэлектрик, помещенный между пластинами конденсатора переменного электрического тока, его молекулы приходят в колебательное движение, при этом часть энергии затрачивается на преодоление трения между молекулами диэлектрика и превращается в теплоту, нагревая тело.
Для получения токов высокой частоты используют генераторы различных конструкций.
К достоинствам диэлектрического нагревания
относятся: непосредственное выделение теплоты в нагреваемом теле, равномерный быстрый нагрев всей массы продукта до требуемой температуры, простота регулирования процесса.
В последние годы широкое применение в пищевой технологии нашел нагрев в поле СВЧ, которое характеризуется сантиметровым диапазоном длин волн и частотой колебаний в тысячи мегагерц. СВЧ-нагрев используют в микроволновых печах для разогревания продуктов, выпечки и т. д., а также для обеззараживания сырья и продуктов.
В диэлектрике колебания молекул связаны с трением частиц между собой. В результате возникающего трения в массе продукта выделяется теплота. Чем больше частота электрического поля, тем больше генерируется в массе продукта
Терм излучение представляет собой сложный физический процесс из-за высокой оптической плотности и неоднородности облучаемых продуктов.
Тепловое излучение - это процесс подачи тепла в изделие инфракрасными генераторами: высокотемпературными обогревателями, кварцевыми лампами и зеркальными лампами.
Использование ИК-обогрева сокращает время обработки продуктов и улучшает качество продукции. Когда продукт облучается ИК-лучами, лучистая энергия преобразуется в тепло. Мощность нагрева зависит от спектральных характеристик генераторов излучения и облучаемого продукта.
Например, при сушке дынь продолжительность процесса в диапазоне ИК-излучения сокращается в 3...5 раз, при этом значительно улучшается качество продукции.
Инфракрасное излучение отличается от других типов электромагнитных колебаний частотой, длиной волны и скоростью распространения. Длина волны ИК-излучения находится в диапазоне 7,7·10-5...3,4·10-2 см (0,77...340 мкм).
1.2 Современные теплообменные аппараты, их характеристики и конструктивные особенности. Принцип работы данных аппаратов.
Начнем с видов теплообменников по их использованию:
-
Кожухотрубные теплообменники- состоят из пучка труб, обьединенных в решетку с помощью пайки либо сварки.
-
Пластинчатые теплообменники-имеют площадь теплообмена, состоящую из пластин, соединенных термостойкими уплотнителями. Они же в свою очередь делятся на разборные, паяные, сварные, полусварные:
-
Пластинчатые разборные теплообменники-(состоит из отдельных пластин, разделенных резиновыми уплотнениями, двух торцевых камер, рамы и крепежных болтов).
-
Пластинчатые паяные теплообменники-(состоит из серии металлических гофрированных пластин из нержавеющей стали, соединенных между собой вакуумной пайкой с помощью медной или никелевой пайки).
-
Пластинчатые сварные теплообменники- они предназначены для использования при чрезвычайно высоких температурах и давлениях в установках, параметры которых не позволяют использовать уплотнения. Эти теплообменники отличаются высокой эффективностью, небольшими размерами и не требуют особого технического обслуживания. Материал пластин - нержавеющая сталь, титан, никелевые сплавы.
-
Пластинчатые полусварные теплообменники- подобно сварочным аппаратам, пластины свариваются в кассеты, но методом соединения кассет друг с другом с помощью паронитных соединений. Область применения - технические процессы с агрессивными средами. Полу сварной пластинчатый теплообменник выполнен в виде конструкции, состоящей из небольшого количества сварных модулей. А они, в свою очередь, соединены лазерной сваркой в виде пары пластин. Вся эта конструкция крепится винтами между торцевыми пластинами. Между каждым сварным модулем проложено резиновое уплотнение.
-
Спиральные теплообменники-(поверхность нагрева образуется двумя тонкими металлическими листами, приваренными к разделителю (керну) и свернутыми в виде спирали). В спиральном теплообменнике, в отличии от РПТО используются всего две пластины, свернутые вокруг керна в спираль и «упакованные» в сваренные кожух.
Теплообменник с плавающей головкой: устройство и принцип работы
Теплообменник с плавающей головкой - это тип трубопроводных устройств, предназначенных для охлаждения или нагрева рабочей среды. Процессы теплообмена, как правило, осуществляются с участием воды и пара (или другого газа). Особенностью конструкции плавучего теплообменника является возможность работы даже с сильно загрязненными жидкостями.
Эти теплообменники используются в химической, нефтегазовой, нефтеперерабатывающей, газовой, жилищной, пищевой, металлургической, пивных, перерабатывающих, перерабатывающих и других отраслях промышленности, а также в нефтегазовой, нефтеперерабатывающей и газовой промышленности.
Преимуществами данного аппарата, являются;
• Надежность.
• Универсальность в плане рабочей среды.
• Простота обслуживания.
• Длительная эксплуатация.