Să se proiecteze un pasteurizator cu plăci cu 5 zone folosit la pasteurizarea laptelui și cu o capacitate de 8000 litri pe oră

1.1.Introducere

Un schimbător de căldură este un echipament de transfer termic, care transmite căldura de la un mediu la altul. Transmiterea căldurii între cele două medii se poate face printr-un perete solid, care le separă, sau se poate face prin amestecarea mediilor.Dacă mediile sunt în contact cu peretele despărțitor pe fețe diferite, căldura trecând prin perete, schimbătorul este de tip recuperativ, iar dacă mediile sunt în contact succesiv cu aceeași față a peretelui, căldura acumulându-se în perete și fiind cedată celuilalt mediu ulterior, schimbătorul este de tip regenerativ. Transferul de căldură are loc întotdeauna, conform principiului al doilea al termodinamicii, de la mediul mai cald la cel mai rece.

Schimbătoarele de căldură se folosesc în procese de încălzire, topire, sublimare, fierbere, vaporizare, condensare, răcire și solidificare.Ele își găsesc o largă aplicabilitate în instalațiile de încălzire, refrigerare, climatizare, distilare (în industria chimică și petrochimică), în centralele termice, termoficare și ca anexe ale mașinilor termice. Un exemplu foarte cunoscut este radiatorul autovehiculelor, unde fluidul cald (apa de răcire a motorului) transferă o parte din căldura evacuată din motor unui fluid rece (aerul din mediul ambiant).

1.2.Clasificarea schimbatoarelor de caldura

1. In functie de modul de realizare al trasferului de caldura:

- Schimbatoare de caldura cu contact indirect:

a) schimbator recuperativ teava in teava

Fig.1

b) schimbator recuperativ cu tevi si manta

Fig.2

c) schimbator de caldura cu placi:

cu garnituri sudate

Fig.3 Fig.4

d) Schimbator de caldura spiral: sectiuni si montaj;

e) Schimbator regenerativ cu umplutura fixa;

f) Schimbator regenerativ rotativ;

g) Schimbator cu strat fluidizat.

Fig.5

- Schimbatoare de caldura cu contact direct:

a) fara umplutura

b) cu umplutura

Fig.6

2. In functie de tipul constructiv:

Schimbatoare de caldura recuperative

Tubulare Plane Cu suprafete extinse

Teava in teava Cu tevi si manta Cu serpentine Cu placi Spirale Lamelare Cu placi nervurate Cu tevi nervurate

Schimbatoare de caldura regenerative

Cu umplutura fixa Cu umplutura mobila

Rotative Cu strat mobil Cu strat fluidizat

3. In functie de numarul de fluide:

• Schimbatoare cu 2 fluide (marea majoritate);

• Schimbatoare cu 3 fluide;

• Schimbatoare cu mai mult de 3 fluide.

4. In functie de starea de agregare a agentilor termici:

• Aparate fara schimbarea starii de agregare a agentilor termici;

• Aparate cu schimbarea starii de agregare a unui agent termic;

• Aparate cu schimbarea starii de agregare a ambilor agenti termici.

5. In functie de capacitatea aparatului:

• Schimbatoare compacte

• Schimbatoare necompacte

6. In functie de modul de realizare a curgerii:

a) contracurent;

b) echicurent;

c) curent incrucisat cu ambele fluide amestecate;

d) curent incrucisat cu un fluid amestecat si celalalt neamestecat;

e) curent incrucisat cu ambele fluide neamestecate;

f) curgere compusa.

Fig.7

7. In functie de destinatie (scop): preincalzitoare; racitoare; vaporizatoare; generatoare de vapori; racitoare frigarifice; condensatoare; boilere,etc.

8. In functie de material:

• Metalice (fonta,otel,cupru,alama,otel inoxidabil,tita, etc.)

• Nemetalice (ceramice,sticla,grafit sau materiale plastice).

1.3.Tipuri de schimbatoare de caldura

Principalele tipuri de schimbatoare de caldura sunt :

a) Multitubulare-sunt construite in principiu dintr-un fascicul de tevi, montate in doua placi tubulare si inchise intr-o manta prevazuta cu capace;

Fig.8

b) Cu placi- sunt realizate prin imbinarea de placi care realizeaza intre ele spatii prin care circula agentii care schimba caldura. Acesti agenti ocupa alternativ spatiile dintre placile schimbatorului de caldura, astfel incat sa nu se amestece intre ei. In consecinta, spatiile dintre placi trebuie sa fie etansate fata de exterior si fata de spatiile in care se gasc alti agenti. De asemenea sistemul de etansare trebuie sa permita trecerea agentilor dintr-un spatiu in altul, uneori prin traversarea spatiilor destinate altor agenti. Aceste schimbatoare trebuie sa aiba cel putin doua placi, ca in cazul unor tipuri de vaporizatoare.