Schimbătoare de caldură tubulare

1. Introducere

Multe procese tehnologice din diferite ramuri ale industriei alimentare sunt însoțite de încălzirea sau răcirea produselor. Pentru realizarea acestor procese tehnologice, se folosesc schimbătoarele de căldură.

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.

Produsele care se încălzesc, nu sunt asemănătoare, ele se deosebesc prin compoziția chimică proprie, prin modul diferit de comportare față de materialul din care se execută schimbătorul de căldură.

În majoritatea cazurilor, aceste produse au o reacție acidă sau alcalină, de aceea și schimbătoarele de căldură pentru asemena produse se construiesc din oțel inoxidabil, sau din alte materiale anticorozive.

Schimbătoarele de căldură se clasifică în două grupe:

schimbătoare superficiale;

schimbătoare de amestec.

Schimbătoarele superficiale sunt împărțite în:

schimbătoare de recuperare;

schimbătoare de regenerare.

Schimbătoarele de căldură superficile pot fi împărțite în aparate cu manta și tuburi, cu serpentină, lamelare și de tipul “țeavă în țeavă”.

2. Schița utilajului

Schema funcțională a schimbătorului de căldură tip "țeavă în țeavă" : H- înălțimea schimbătorului; L- lungimea țevilor; f- flanșă; t_1^', t_1^''- temperaturile, inițială și finală, ale produsului încălzit sau răcit; t_2^', t_2^''- temperaturile, inițială și finală, ale agentului termic.