Proiectarea schimbătorului de căldură tip țeavă în țeavă utilizat pentru preîncălzirea uleiului brut

1. Documentarea de proiectare

1.1. Alegerea schemei bloc de obţinere a uleiului brut de floarea-soarelui.

Schimbătoarele de căldură

Schimbătoarele de căldură sunt aparate care servesc pentru efectuarea unor operaţii cu

transfer de căldură de la un fluid la altul. Aceste aparate au construcţia realizată prin delimitarea a două spaţii pentru circulaţia celor două fluide între care are loc transferul de căldură. Peretele care delimitează separarea celor două spaţii este suprafaţa de transfer de căldură.

Schimbătoare de căldură cu ţevi coaxiale

Aceste schimbătoare de căldură sunt folosite pentru cazurile când fluxurile termice care

trebuie să fie transmise sunt mici şi căldura fucţionează în regim staţionar.

Schimbătorul de căldură este construit din unul sau mai multe elemente care pot fi

asamblate în serie, în paralel sau chiar mixt.

Elementul de transfer de căldură practic este o ţeavă cu manta, mantaua fiind a doua

ţeavă coaxială cu prima şi sudate de aceasta.

Un fluid circulă în interiorul ţevii iar celălalt fluid circulă printre cele două ţevi

concentrice.

La asamblarea mai multor elemente pentru spaţiul fiecărui fluid trebuie să se facă

legăturile corespunzătoare pentru uşurarea curăţirii, legarea elementelor se realizează cu piese demontabile (curbe la 1800).

Circulaţia celor două fluide poate fi realizată în contracurent (caz normal) sau în curent

paralel.

Calculul termic se reduce la determinarea suprafeţelor de transfer de căldură în funcţie

de un flux termic stabilit pe bază de ecuaţii calorimetrice, de un coeficient total de transfer de căldură când cele două fluide sunt în convecţie forţată şi de o diferenţă de temperatură medie pentru regim staţionar.

Calculul dimensional se reduce la stabilirea lungimii totale cu schimbătorul de căldură

şi numarul de elemente din care este construit funcţie de suprafaţa de transfer de căldură şi diametrul mediu al ţevii interioare.

Schimbătoarele de căldură cu ţevi coaxiale (sau tip ţeavă în ţeavă) se utilizeză în

industria uleiului la operaţia de preîncălzire a uleiului brut în vederea operaţiei de desmucilaginare.

Operaţia de desmucilaginare

Uleiul brut eliberat de impurităţi grosiere prin operaţia de purificare preliminară conţine

substanţe mucilaginoase (fosfatide, albumine, hidraţi de carbon) substanţe sub formă coloidală, în suspensie, sau dizolvate.

Prezenţa mucilagiilor în ulei şi în special a fosfatidelor are urmatoarele influenţe în

cursul prelucrării acestuia:

- la depozitarea şi transportul uleiului brut fosfatidele hidratabile (85-90% din fosfatide) la un conţinut de umiditate a uleiului de 0,15 % se depun la fundul rezervoarelor şi a mijloacelor de transport;

- la neutralizare prezenţa fosfatidelor duce la creşterea pierderilor în ulei, datorită capacităţii lor de emulsionare precum şi la cresterea cantităţii de neutralizant;

- la albire prezenţa fosfatidelor duce la inactivarea pământului decolorat şi la reducerea stratului filtrant la filtrare;

- la dezodorizare prezenţa fosfatidelor duce la închiderea culorii uleiului şi la apariţia de miros dezagreabil.

Eliminarea fosfatidelor din ulei trebuie să se facă rapid şi cât mai complet, metodele de îndepartare fiind clasificate în:

- fizico-chimice: hidratarea şi tratamentul cu adsorbanţi;

- fizice: tratamentul termic;

- chimice: tratamentul cu acid sulfuric, acid citric, acid clorhidric, acid fosforic sau tratamentul alcalin;

- enzimatice.

1.2. Descrierea operaţiilor tip din schema bloc cu descrierea succintă a operaţiilor cu

menţinerea parametrilor tehnologici şi a utilajelor în care are loc operaţia.

Pentru obţinerea uleiului brut ca materie primă se utilizează seminţele de floarea-soarelui.

1.2.1. Seminţele de floarea-soarelui se compun din înveliş exterior, o pieliţă subţire şi miezul compus din două cotiledoane.

Cantitatea cea mai importantă de ulei şi de substanţe proteice se găseşte în celulele miezului. Coaja are o structură poroasă care îi permite să absoarbă o cantitate mare de ulei.

Compoziţia chimică a miezului, a cojii precum şi a seminţelor întregi este dată în tabelul următor:

Compoziţia,% Miez Coajă Seminţe întregi

Umiditate 7-9 13-15 9-11

Ulei 55-60 0,5-1 36-39

Substanţe proteice 26-29 1,5-4,5 17,5-20

Substanţe extractive neazotate 5-14 26-34 9-15

Celuloză 2-4 53-64 20-25

Cenuşă 3-4 1,8-2,1 2,5-3

În miezul de floarea-soarelui se găsesc urmatoarele substanţe proteice:

- albumine: 15,2-32,4 %

- globuline: 45,7-47,9 %

- gluteline: 7,8-19,1 %

- proteine insolubile: 8,5-13,5 %.

Seminţele de floarea-soarelui sunt standardizate, caracteristicile lor fiind cuprinse în STAS 726-59. Acest standard prevede clasificarea seminţelor după aspect, gust, conţinut de corpuri străine şi umiditate.