1.Введение

Теплотехника — общетехническая дисциплина, изучающая методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты, а также принцип действия и конструктивные особенности тепло- и парогенераторов тепловых машин, агрегатов и устройств. Теоретическими разделами теплотехники, в которых исследуются законы превращения и свойства тепловой энергии, а также процессы распространения теплоты являются техническая термодинамика и теория теплообмена. В развитии теплотехники и её теоретических основ большая заслуга принадлежит российским учёным. Д. И. Менделеев провёл фундаментальные работы по общей теории теплоёмкостей и установил существование для каждого вещества критической температуры. М. В. Ломоносов создал основы молекулярно-кинетической теории вещества и установил взаимосвязь между тепловой и механической энергией.

Целью данной курсовой работы является:

• Закрепление полученных студентами теоретических знаний о распространении тепла в пространстве конвекцией, теплопроводностью и при теплопередаче.

• Приобретение практических навыков в расчётах коэффициентов теплоотдачи при течении жидкостей и газов, а также при конденсации влажного насыщенного пара в теплообменных аппаратах.

• Обучение правилам и приёмам использования теории подобия в гидродинамических и тепловых процессах.

• Освоение методов расчёта теплообменных аппаратов.

• Закрепление знаний в области устройства теплообменных аппаратов.

2.Исходные данные

3.Описание спирального теплообменника

Теплообменник спиральный - это теплообменник, в котором поверхность нагрева образуется двумя тонкими металлическими листами, приваренными к разделительной перегородке (керну) и свёрнутыми в виде спиралей. Спиральные теплообменники – аппараты, состоящие из 2-х каналов прямоугольного сечения, образованных свернутыми в спирали двух листов металла. Листы служат поверхностями теплообмена. Внутренние концы спиралей соединены разделительной перегородкой, а расстояние между ними фиксируется штифтами.

Изготавливают их вертикальными или горизонтальными с шириной спирали 0,2-1,5 м, поверхностью нагрева 3,2-100 м² и расстоянием между листами 8-12 мм.

Предельное давление 1 МПа.

Достоинства:

• Компактность;

• Пониженное по сравнению с кожухотрубчатыми многоходовыми теплообменниками гидравлическое сопротивление;

• Значительная интенсивность теплообмена при повышенных скоростях теплоносителей.

Недостатки:

• Сложность изготовления и ремонта;

• Невозможность их применения при давлении рабочих сред свыше 10 кгс/см²;

• Относительная сложность обеспечения герметичности.

3.1Устройство и принцип работы.

Два или четыре длинных металлических листа укладываются спиралью вокруг центральной трубы, образуя два или четыре однопроточных канала. Для того, чтобы обеспечить постоянную величину зазоров к одной стороне листов привариваются разделительные шипы.

Центральная труба при помощи специальной перегородки разделена на две камеры, которые образуют входной и выходной коллектора. Скрученные спирали помещаются в цилиндрический кожух.

Внешние концы спиральных листов привариваются вдоль образующей обечайки. Для выхода каналов наружу в местах фиксации краев каналов в кожухе просверливаются отверстия, которые герметично закрываются входным и выходным коллекторами с присоединительными патрубками.

Движение потоков в спиральных теплообменниках происходит по криволинейным каналам близким по форме к концентрическим окружностям. Направление векторов скоростей движения потоков постоянно претерпевают изменение.

Геометрия каналов и разделительные шипы создают значительную турбулентность уже при низких скоростях потоков, при этом улучшается теплопередача и уменьшается загрязнение.

Все это обуславливает компактность конструкции спиральных теплообменников, которые могут быть интегрированы с любой технологической линией, что значительно сокращает затраты на установку.

Идея оказалась очень удобной, так как позволяет изменять расстояние между листами стали в зависимости от степени вязкости или загрязненности теплоносителей, участвующих в теплообмене в спиральном теплообменнике. Подобная идея позволила проводить чистку спиральных теплообменников простым способом, открывая крышки с обоих сторон теплообменной поверхности и промывая на просвет всю теплообменную поверхность.

Таким образом, спиральные теплообменники получили широкое распространение в различных отраслях промышленности, где требуется теплообмен между средами с высокой степенью вязкости и загрязнения, включая среды содержащие в объеме твердые волокна или частицы разного условного диаметра.

Вся конструкция помещается в цилиндрический корпус. Наружные концы листов привариваются вдоль коллекторов, образуя оставшиеся два входной и выходной патрубки с боковой стороны корпуса.