Жылу процестерінің аппараттары

Ш. Есенов атындағы колледжі

Реферат

Тақырыбы: Жылу процестерінің аппараттары

2024 жыл

Жоспар:

• Кіріспе
• Негізгі бөлім. Жұмыс принципі бойынша жылу алмастырғыштардың түрлері
• Қорытынды
• Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

 Кіріспе:

 Жылу процестерінің аппараттары әртүрлі өнеркәсіптік процестерде жылу алмасуды қамтамасыз ету үшін қолданылады. Оларға жылу алмастырғыштар, қазандықтар, конденсаторлар, буландырғыштар, және басқа да құралдар жатады. Осы аппараттардың түрлері мен жұмысы туралы қысқаша мәліметтер:

 Жылу алмастырғыштар (Heat Exchangers):

 Жылу алмастырғыштар – бұл екі немесе одан да көп ағындар арасындағы жылу алмасуды қамтамасыз ететін құрылғылар. Олардың негізгі түрлері:

 • Қабықша және түтікше (Shell and Tube): Мұнда жылу бір ағыннан екіншісіне түтікшелер мен қабықша арқылы беріледі.

 • Пластинкалы жылу алмастырғыш (Plate Heat Exchanger): Жылу алмасу пластиналар арқылы жүзеге асырылады, бұл түрі жоғары жылу тиімділігімен ерекшеленеді.

 • Регенеративті жылу алмастырғыш (Regenerative Heat Exchanger): Жылуды уақытша сақтайтын және кейін басқа ағынға беретін материалдар пайдаланылады.

 • Қазандықтар (Boilers):

 Қазандықтар суды немесе басқа сұйықтықтарды қыздыру үшін қолданылады. Олар:

 • Бумен жұмыс істейтін қазандықтар (Steam Boilers): Су буға айналып, түрлі өндірістік процестерде қолданылады.

 Су қыздырғыш қазандықтар (Water Heating Boilers): Тұрмыстық және өнеркәсіптік қажеттіліктер үшін суды қыздыруға арналған.

 • Конденсаторлар (Condensers):

 Конденсаторлар бу немесе газ тәріздес заттарды сұйық күйге айналдыру үшін қолданылады. Олар жиі салқындату циклдарында қолданылады, мысалы, электр станцияларында.

 • Буландырғыштар (Evaporators):

 Буландырғыштар сұйықтықтарды қыздырып, буға айналдыру үшін қолданылады. Олар, мысалы, химиялық өнеркәсіпте кеңінен қолданылады.

 • Салқындатқыш мұнаралар (Cooling Towers):

 Салқындатқыш мұнаралар ыстық суды салқындату үшін қолданылады. Олар жылу алмасу арқылы суды салқындатады, бұл процесс әдетте электр станцияларында және үлкен өндірістік кешендерде қолданылады.

 Әрбір аппараттың нақты қолдану саласы мен ерекшеліктері әртүрлі болады. Бұл аппараттар өнеркәсіптік процестердің тиімділігін арттыруға және энергияны үнемдеуге көмектеседі

 Жылу алмастырғыш — бір денеден екінші денеге жылу беретін құрылғы. Жылу алмастырғыш аппаратында әр түрлі жылу процестері өтеді: температура өзгеруі, булану, қайнау, еру, қоюлану және т.б. Мұндай аппараттар тамақ өнеркәсібініңкөптеген салаларында қолданылады. Жұмыс атқару реті бойынша Жылу алмастырғыш беттік немесе араластырушы болып бөлінеді. Беттік аппараттарда жылу тасымалдағыштар қатты жылу өткізгіш қабаттармен (жылыту беттерімен) бөлінген. Араластырғыш жылу алмастырғыштарда жылу және масса алмасу процестері сұйық немесе газтәріздес жылу тасымалдағыштардыңараласуы арқылы өтеді. Жылу тасымалдау және өткізу орталарына су буы, ыстық су, май, арнайы тұздар ерітіндісі, кейбір органикалық сұйықтар, отын газдарыжатады.

 Негізгі бөлім

 Жұмыс принципі бойынша жылу алмастырғыштардың түрлері

 Араластыру немесе жанасу. Агрегацияның әртүрлі күйлерінде (сұйық, газ тәріздес, қатты және т.б.) ортаны қыздыру және салқындату үшін арналған. Олар медианы араластыруды қамтиды. Олар суды жылытуға, ағынды суларды тазартуға, энергетикалық кешендерге және т.б. қазандықтарға орнатылады. Араластырғыш жылу алмастырғыштың ең жарқын және әйгілі мысалы - жылу электр станцияларында орнатылған салқындатқыш мұнаралар. Олардың міндеті - ауа арқылы суды салқындату.

 Рекуперативті немесе беткі. Дизайн құрылғы арқылы өткен кезде медианың араласуына жол бермейтін металл бөлімді қамтиды. Бұл алдыңғы түрден басты айырмашылығы.

 Регенеративті. Олардың жұмыс принципі: жылыту беті бар және оған кезекпен ыстық және суық орта әсер етеді. Жылу алмастырғыштың бұл түрінің артықшылығы - энергияны айтарлықтай үнемдеу.

 Қолданылуы және конструкциясы бойынша жылу алмастырғыштардың жіктелуі

 Бұл параметрге негізделген көптеген құрылғылар бар, біз ең танымалдарына тоқталамыз.

 Қабық пен түтік - ішіне құбырлар бумасы орналастырылған қаптамадан тұрады. Бір орта түтіктер арқылы, екіншісі жылу алмасуды қамтамасыз ететін корпус арқылы қозғалады. Құрылғылар жылу электр станцияларында, криогендік, химиялық, ядролық кәсіпорындарда, ауаны баптау және тоңазытқыш жүйелерінде қолданылады.

 Пластина – жылу тасымалдағыш беті пластиналар арқылы бейнеленген, олардың арасындағы байланыстырушы элементтер жоғары және төмен температураға төзімді тығыздағыштар болып табылады. Олар тұрғын үй-коммуналдық шаруашылықта орталықтандырылған жылытуды ұйымдастыру үшін, химия және тамақ өнеркәсібінде, жабдықты салқындатқыш ретінде және т.б.

 Спираль - цилиндрлік қаптамаға салынған, спиральға оралған металл қаңылтырлардан тұратын құрылғылар. Сұйықтықпен, газбен, бумен қолданылады. Олардың артықшылығы - өзін-өзі тазарту әсері, бұл оларды тұтқырлығы жоғары тасымалдағыштармен пайдалануға мүмкіндік береді. Спирт, металлургия, мұнай өңдеу және басқа да кәсіпорындарда орнатылған.

 Бұралған - концентрлі катушкалар бар жылу алмастырғыштар, орта түтік аралық кеңістік пен құбырлар арқылы қозғалады. Негізгі артықшылығы - жұмыс ортасына ешқандай шектеулер жоқ.

 Жылуалмастыру және буландыру аппараттарының типтік конструкциялары. Қозғаушы күші температуралар айырмасы болып табылатын жылуалмасу процестері түрлі типтегі және конструктивтікті орындалудағы жылуалмастыру аппараттарында атқарылады. Жылуды алмастыру тәсілі бойынша жылуалмастыру аппараттары беттік және араластырушы болып түрленеді. Беттік тәсілде жылулық алмасуға қатысушы жұмысшы орталардағы жылу беруді немесе жылуәкетуді жылуөткізгіштегі жоғары материалдардан жасалған қабырғалар арқылы іске асырса, ал араластырушы жылуалмастырғыштарда жылудың берілуі жұмысшы орталардың бір-біріменен тікелей әрекеттелуі барысында жүреді.

 Тәсілдің нақтылы қолданылуы жылуалмасушы орталардың араласа алатындығында, яғни технологиялық шарт.

 Беттік жылуалмастыру аппараттары рекуперативті және регенеративті болып бөлінеді. Рекуперативті аппараттарда түрлі жылуалмастырғыштар арасында жүретін жылуалмасу бөліп тұрған қабырға арқылы жүреді. Мұнда қабырғаның әрбір алмастыру беті бірлігінде жылулық ағын бағытын өзгертпейді. Регенеративті жылуалмастырғыштарда жылутасмалдаушы орталар қыздыру бетіменен кезектесе жанасады. Мұнда жылулық ағынның бағыты жылуалмастыру бетінің әрбір нүктесінде мезгілді ауысып отырады.

 Өнеркәсіпте ауқымды қолданыс тапқаны, бұл үздіксіз әсердегі рекуперативті беттік жылуалмастыру аппараттары, және де бұл аппараттар бірқатар белгілеріне қарай бірнеше түрге бөлінеді.

 - Жұмысшы орталардың қозғалу бағытына қарай бағыттас, қарсы, қиылысқан және аралас ағысты болып түрленеді.

 - Құбырлы кеңістіктегі жұмысшы орталардың жүрістер санына қарай біржүрісті немесе көпжүрісті болып түрленеді.

 - Конструкторлық материалының бетіне қарай аппараттар болат және бейболатты (мысалы, графитті және т.б.) болып түрленеді.

 - Жылуалмасу аппараттарын қабылдаудада ескерілуге тиісті белгілері, бұл жылуалмасу бетінің конфигурациясы, жинақталуы, конструктивтік қатаңдығы және т.б.

 Жылуалмасу аппараттарының жалпылама белгілері бойынша топтастырылған схемасы 1 суретте келтірілген.

 Жылуалмастыру аппараттарының арасындағы өнеркәсіп кәсіпорындарында кең таралғаны қаптамақұбырлы жылуалмастыру аппараттары, және де бұл конструкциядағы жылуалмастырғыштар құрлымдық үйлестірілуіне қарай келесідегідей белгіленеді: ТН-жылжымайтын құбырлы торлы; ТК-қаңқадағы температуралық компенсаторлы; ТП-толқымалы бүршікті; ТС-толқымалы бүршіктегі сальникті; ТУ-U-тәріздес жылуалмастырушы құбырлы.

 Технологиялық тағайындалуына қарай қоздырғыш, суытқыш, конденсатор және қайнатқыш бола алады.

 1 сурет. Жылуалмастыру аппараттарының топтастырылу схемасы.

 Жылутасмалдаушы орталардың қозғалу жылдамдығын арттыру, осыған орай жылуалмасу коэффициентін арттыру мақсатында қаптамақұбырлы жылуалмастыру аппараттары көпжүрісті етіп жасалады.

 Жартылай қатаң конструкциядағы жылуалмастырғыштар 10-15 мм дейінгі температуралық деформациялануды компенсациялай алады, және де құбыраралық кеңістіктегі шартты қысым 0,25 МПа аспайды. Жылуалмастырғыштардың бөлшектері мен жинақ бірліктерін жұмысшы орталардың параметрлері мен қасиеттеріне орай түрлі маркадағы болаттардан, түсті қорытпалардан, бейметалдардан және бейметаллдық материалдардан (фторопласт, көмірліграфит және т.б.) дайындалады.

 Аппарат қаңқасын цилиндрлік қабық түрінде табақшалы прокаттан жалаңқабатты және астарқабатты етіп дайындайды.

 Құбырлық тор құбырларда теңбүйірлі үшбұрыш немесе квадрат жоталарында құбырларды бекіту үшін саңылау ойылған тұтас немесе құрамалы диска болып келеді. Құбырлы торда құбырлар тегіс немесе сақиналы канавкалы саңылауда розвальцовкалануменен, розвальцовкалап ұшын жиектеумен, пісіріп дәнекерлеп немесе желімдеп бекітеді.

 Жазық бетті жылуалмастырғыштарға қатысты конструкциясының бірі бұл пластиналы жылуалмастырғыш. Аппарат және плпстиналардан, пластиналарды біріктіруші екі плитадан, және біріктіруші горизонтал штангадан, гайкадан, төлкеден және бүйірлік керменрден тұрады. Аппарат тірекке және плитаға орнатылады.

 Жылуалмасу беті арасында, 3-6 мм арна пластиналар жұбы орнатылады. Пластиналар 0,7 мм- дейінгі қалыңдықтағы жұқақабырғалы табақшадан штампталып жасалған. Бұл аппараттарда жылутасмалдағыштар қарсы, бағыттас және аралас ағыста қозғалады. Аппараттың басқа типтегі жылуалмастырғыштарға қарағандағы артықшылығы: жылуалмасудың қарқындылығы (К≥3800 КТ/м²); аз гидравликалық кедергінің болуы; дайындалуының қарапайымдылығы, монтаждау және жылуалмасу бетін ластантазалаудың ыңғайлылығы. Аппараттың кемшілігіне оның үлкен қысымда (1 МПа аспайтын) және температурада (150 °С дейінгі) жұмсақ химиялық және термиялық төзімді төсем материалын қабылдаудың қиындығымен түсіндірілетін сенімсіз жұмысы.

 Спиральді жылуалмастырғыштар, өздігінде спираль түрінде оралған және бөліп тұрушы бөгетке (кернаға) пісіріліп бекітілген жұқа металл табақша болып келеді. Табақшаларға қатаңдық пен тұрақтылық беру, және арақашықтығын бекіту мақсатында спиральдар арасында қашықтандырушы бабышкалар бекітілген. Спиральдік орам бүйірлік беттерінде екі қақпаққа пісіріліп бекітілген.

 Спиральді жылуалмастырғыштар жинақылығымен, аз гидравликалық кедергісіменен, сондай-ақ жылутасмалдағыштардың үлкен жылдамдықтарындағы жылуалмасудың елеулі қарқындылығыменен ерекшеленеді.

 Бұл жылуалмастырғыштардың кемшілігіне дайындалуы мен жөндеудің күрделілігін, жұмысшы орталардың қысымы 1 Мпа асқан жағдайда қолданаалмау мүмкіндігін келтіруге болады.

 Сонымен қатар химия, мұнайхимия және сыбайлас өнеркәсіп кәсіпорындарында жылуалмасу процесі үшін ауамен суыту аппараттарында (АСА) жиі қолданады.

 Рекуперативті жылуалмастырғыштардың негізгі түрлерінің схемалары

 Қаптамақұбырлы жылуалмастырғыш

 Біржүрісті тік: 1-қақпақ; 2-құбырлы тор; 3-қаңқа; 4-тірек; 5- құбырлар.

 Қорытынды:

 Жылу процесінің аппараттары өнеркәсіптің көптеген салаларында маңызды рөл атқарады. Олар тиімді жылу алмасуды, энергияны үнемдеуді және өндірістік процесстердің жалпы тиімділігін қамтамасыз етеді. Түрлі жылу алмастырғыштар, қазандықтар, конденсаторлар, радиаторлар, буландырғыштар және реакторлар сияқты құрылғылардың әрқайсысы өзіне тән ерекшеліктерімен және қолдану салаларымен ерекшеленеді.

 Бұл аппараттарсыз өнеркәсіптік өндіріс, әсіресе химиялық, мұнай-химиялық, энергетикалық және тамақ өнеркәсібі, қазіргі деңгейдегі тиімділік пен өнімділікті қамтамасыз ете алмайды. Сондықтан жылу процесінің аппараттарын дұрыс таңдау, жобалау және пайдалану өнеркәсіптік жүйелердің тиімді және қауіпсіз жұмыс істеуіне тікелей әсер етеді.

 Қорытындылай келе, жылу процесінің аппараттары қазіргі заманғы өнеркәсіптің негізгі компоненттері болып табылады және олардың тиімділігі мен сенімділігі жалпы өндіріс тиімділігіне үлкен ықпал етеді.

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі:

 1 Ахбердиев Ә., Молдабеков Ш. М. Химиялық технологияның негізгі процестері және аппараттары, 1-ші бөлім. Алматы, 1993, РБК, 302 б.

 2 Ахбердиев Ә. С. Химиялық технологияның негізгі процестері және аппараттары, 2-ші бөлім, Алматы, 1994, РБК, 183 б.

 3 Павлов К. Ф., Романков П. Г.,Носков А. А. Химиялық технологияның процестері және аппараттары пәнінің мысалдары мен есептері (біпініші, екінші, төртінші, бесінші, алтыншы, тоғызыншы, оныншы тарауларының қазақ тіліндегі аудармалары). Шымкент, 1992-2000 ж.ж.

 4 Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии, 9-е изд., М., Химия, 1973, 750 с.

 5 Павлов К. Ф., Романков П. Г.,Носков А. А.Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии, Л., Химия, 1987, 576 с.