Design af varmevekslere. Diagram over pladevarmevekslerens funktionsprincip

Skal og rør varmeveksler- Dette er en enhed til at udveksle varme mellem to forskellige strømme. Det ene medium opvarmes på grund af det andets kølemiddel. To forskellige medier kan ændre deres aggregeringstilstand, men blanding sker ikke under overførslen af ​​energi. Varmeudveksling sker gennem enhedens vægge. Rør er ofte ribbet for at øge varmeoverførslens overfladeareal.

Typer af varmevekslere

Der er varmevekslere forskellige typer. Deres diameter kan variere fra 159 til 3000 mm. Maksimalt tryk - 160 kg/cm2. Længden kan variere fra flere tiere til 10.000 mm. Typer af enheder:

1. Med indbyggede gitre lavet i form af et rør.
2. Designet af en skal-og-rør-varmeveksler kan omfatte en temperaturkompensator.
3. En enhed udstyret med et flydende hoved.
4. Med U-formet enhed.
5. Kombineret. Den har en kompensator og et indbygget flydende hoved.

I denne video lærer du, hvordan varmevekslere klassificeres:

Designet af en skal-og-rør varmeveksler, som indeholder rørplader, har en stiv kobling af alle elementer. Sådanne enheder bruges oftest i olie- eller kemisk industri. Denne type enhed tegner sig for cirka tre fjerdedele af det samlede marked. I denne type svejses rørplader indefra til kroppens vægge og fastgøres til dem med en stiv kobling varmevekslerrør. Dette undgår enhver forskydning af alle bestanddele inde i sagen.

En skal-og-rør varmeveksler kompenserer for forlængelse på grund af varme ved langsgående kompression eller ved hjælp af specielle fleksible indsatser i ekspandere. Dette er en semi-stiv struktur.

En enhed med et flydende hoved betragtes som meget mere avanceret. Det flydende hoved er et specielt bevægeligt gitter. Den bevæger sig gennem hele rørsystemet sammen med dækslet. En sådan enhed er dyrere, men også meget mere pålidelig.

Der er single-pass og multi-pass varmevekslere

For en enhed med et U-formet rørsystem er to ender svejset til et gitter. Rotationsvinklen er 180°, og radius er fra 4 rørdiametre. Takket være dette design kan rørene inde i huset frit forlænges.

Der er single-pass og multi-pass varmevekslere. Valget afhænger af bevægelsesretningen af ​​kølevæsken inde i apparatet. I et enkelt gennemløb bevæger fyldstoffet sig langs den korteste vej. Mest lysende eksempel denne type enhed - Dette er en BNP vandvarmer, som bruges i varmeanlæg. En sådan enhed bruges bedst på steder, hvor en høj varmeoverførselshastighed ikke er nødvendig (forskellen mellem temperaturen miljø og varmebæreren er minimal).

Multi-pass-enheder har specielle tværgående skillevægge. De giver omdirigering af kølevæskestrømmen. Anvendes hvor der kræves høje varmeoverførselshastigheder. Rørformede enheder er også opdelt i enkeltstrøm, krydsstrøm og modstrøm.

Så varmeveksleren kan betjenes i ekstreme forhold, i stedet for det sædvanlige stålrør brug glas eller grafit. Huset er tætnet ved hjælp af tætninger.

Funktionsprincip

Enheden har et ret simpelt funktionsprincip. En skal- og rørvarmeveksler adskiller mediet. Der er ingen blanding af produkter inde i strukturen. Varmeoverførsel sker langs væggene af de rørformede elementer, som adskiller kølemidler. Den ene holder er placeret inde i rørene, og den anden tilføres under tryk ind i mellemrørsrummet. Samlede tilstande begge energibærere kan være forskellige. Det kan være gas, damp eller væske.

Funktionsprincip skal og rør varmeveksler består i de normale processer med energioverførsel mellem væsker og forskellige gasser. For at øge koefficienten for termisk energioverførsel anvendes ret høje bevægelseshastigheder af produkter inde i strukturen. For damp eller gas genererer de fra 8 til 25 m/s. Til flydende kølemidler minimumshastigheden er 1,5 m pr. sekund.

Varme passerer gennem væggene på denne enhed

Design af et skal-og-rør-apparat

Den største fordel ved en skal-og-rør varmeveksler og hovedårsagen dens popularitet ligger i høj pålidelighed designs. Det inkluderer fordelerkamre, som er udstyret med rør. Et cylindrisk hus, et bundt af rør og et vist antal riste er også tilvejebragt. Hele strukturen er suppleret med dæksler, der er placeret i enderne. Sættet indeholder understøtninger, der giver dig mulighed for at placere enheden i et vandret plan. Der er også et beslag til montering af enheden hvor som helst i rummet.

For at øge varmeudvekslingen mellem kølevæsken anvendes rør, der er dækket med specielle ribber. Hvis opgaven er at reducere varmeoverførslen, så er kroppen dækket af en form for varmeisolerende lag. På denne måde kan du øge produktets akkumulerende egenskaber markant. Der anvendes specielle designs, hvor det ene rør er placeret i det andet.

Der anvendes tyk stålplade (fra 4 mm) til fremstilling af kappen. For at producere riste tages oftest det samme materiale, men dets tykkelse er meget større (fra 2 cm). Hovedelementet er et bundt af rør lavet af et materiale, der har høj varmeledningsevne. Dette bundt er fastgjort på den ene eller begge sider på rørplader.

Fordele og ulemper

Disse enheder har flere fordele, hvilket sikrer tilstrækkelig konkurrenceevne på markedet varmevekslersystemer. De vigtigste fordele ved udstyret:

1. Designet giver fremragende modstand mod hydrauliske stød. Lignende systemer har ikke denne egenskab.
2. Skal- og rørvarmevekslere er i stand til at fungere under ekstreme forhold eller med produkter, der er ret stærkt forurenede.
3. De er meget nemme at bruge. Nem at udføre mekanisk rengøring udstyr, det er planlagt Vedligeholdelse. Udstyret har høj vedligeholdelsesevne.

Denne varmeveksler har både fordele og ulemper

På trods af alle fordelene har denne enhed også ulemper. Disse bør overvejes inden køb. Afhængigt af den påtænkte anvendelse kan andre lignende systemer være påkrævet. Ulemper ved enheden:

1. Effektiviteten er lavere end for pladeprodukter. Dette skyldes, at skal-og-rør-vekslere har mindre overfladeareal til at overføre varme.
2. Det har store størrelser. Det booster det endelige omkostninger, samt driftsomkostninger.
3. Varmeoverførselskoefficienten er meget afhængig af, hvor hurtigt midlet bevæger sig.

På trods af alle deres mangler har skal-og-rør-enheder fundet deres niche på varmevekslermarkedet. De forbliver populære og bruges i mange industrier.

Anvendelsesområde

Skal- og rørprodukter bruges som en del af forsyningsnetværk Bolig og kommunale tjenester. De bruges også i varmestationer til at levere varmt vand beboelsesbygninger. Individuelle varmepunkter har visse fordele i forhold til central varme- og vandforsyning: de leverer varme til bygninger og andre objekter meget mere effektivt end et centraliseret varmenetværk.

Varmevekslere af denne type bruges også i olie-, kemi- og gasindustrien. De bruges inden for termisk kraftteknik, hvor kølemidler har høje temperaturoverførselshastigheder. Og det er ikke alle de industrier, hvor sådant udstyr bruges. Det kan findes i reboiler-fordampere eller i luftvarmevekslerkondensatorkølere, destillationskolonner. Det har fundet anvendelse i ølproduktion og fødevareindustrien.

Betjening af enheden

Den rørformede varmeveksler har en høj levetid. For at det kan udføre sin rolle effektivt og tjene i lang tid, er det nødvendigt at udføre planlagt vedligeholdelse rettidigt. Oftest er enheden fyldt med væske, der ikke har gennemgået filtreringsstadierne. Dette fører til gradvis tilstopning af rørene, hvilket forhindrer kølevæsken i at bevæge sig frit gennem hele systemet. Det er nødvendigt at udføre rettidigt og systematisk mekanisk rengøring alle elementer i skal- og rørproduktet. Det er også nødvendigt at vaske komponenterne under højt tryk.

Hvis der er behov for at reparere et rørformet apparat, er det første skridt at udføre diagnostiske foranstaltninger. Dette giver dig mulighed for at opdage de vigtigste problemer. Den mest sårbare del er rørene, som oftest er beskadiget. Diagnostik udføres ved hjælp af hydrauliske test.

Alt termisk energiudvekslingsudstyr er ret lunefuldt. Dette inkluderer skal-og-rør-enheder. Når der foretages indgreb i strukturen til reparationer, skal det tages i betragtning, at dette kan påvirke varmeledningskoefficienten og følgelig varmeudveksling mellem medier. Mange virksomheder og enkeltpersoner køb flere installationer på én gang, så du hurtigt kan oprette forbindelse til en anden enhed.

Det er vigtigt at huske, at der kan opstå visse vanskeligheder ved regulering af udstyr baseret på kondensat. Absolut alle ændringer medfører en stigning eller et fald i varmeoverførslen. Du skal også tage højde for, at ændringen i arealet sker ikke-lineært.

Tegninger af varmevekslere i Compass

På denne side kan du download tegninger i Kompasprogrammet diverse varmevekslere for et symbolsk beløb el

Du kan sende din tegning. Det vil blive lagt på vores hjemmeside. Ved at gøre det vil du yde en uvurderlig service til næste generation af studerende.

Kun tegninger af høj kvalitet offentliggøres. Fortrinsret gives til 3D-tegninger.

Download et sæt 3D-tegninger af en pladevarmeveksler med detaljer for kun 100 rubler.

Download et sæt tegninger af en vandret varmeveksler i 3d.

3D-modellen sendes med en konstruktionshistorik, som giver dig mulighed for selvstændigt at ændre dimensionerne på 3D-samlingen.

Download et sæt tegninger af en vandret kølervarmeveksler med detaljer.

____________________________

Download tegningen af ​​varmeveksleren og varmelegemet.

____________________________

Download tegningen af ​​varmeveksleren og den sekundære dampvarmer.

____________________________

Download tegningen af ​​varmevekslerfordamperen i produktionen af ​​sekundær damp.

____________________________

Download tegningen af ​​varmeveksleren og fødevandvarmeren.

____________________________

Download tegningen af ​​varmeveksleren og kedlen af ​​stripningssøjlen.

____________________________

Download tegningen af ​​varmeveksleren og netværksvandvarmeren.

____________________________

Download tegningen af ​​varmeveksleren og overhederen.

____________________________

Download tegningen for vandøkonomisatoren.

____________________________

Download en tegning af en dampkedel med detaljer.

____________________________

Download tegningen af ​​en salpetersyrevarmer.

____________________________

Download tegningen af ​​recuperatoren med detaljer.

____________________________

Download en tegning af en recuperator i produktionen af ​​højere alifatiske aminer med detaljer.

____________________________

Download tegningen af ​​en varmeveksler til en flydende ammoniakkøler.

____________________________

Download en tegning af en varmeveksler og aminkøler i produktionen af ​​højere alifatiske aminer.

Afhængigt af metoden til varmeoverførsel er der to hovedgrupper af varmevekslere:

• - Overfladevarmevekslere, hvor varmeoverførsel mellem varmevekslende medier sker gennem varmevekslingsoverfladen, der adskiller dem - en blank væg;
• - Blandevarmevekslere, hvor varme overføres fra et medie til et andet, når de er i direkte kontakt.

Regenerative varmevekslere bruges meget sjældnere, hvor flydende medier opvarmes på grund af deres kontakt med tidligere opvarmede medier. faste stoffer- en dyse, der fylder apparatet, periodisk opvarmet af et andet kølemiddel.

Designet af varmevekslere skal være enkelt, let at installere og reparere. I nogle tilfælde skal varmevekslerens udformning sikre mindst mulig forurening af varmevekslerfladen og være let tilgængelig for inspektion og rengøring.

Overførsel af energi i form af varme, der sker mellem kroppe, der har forskellige temperaturer kaldes varmeoverførsel.

Drivkraften for enhver varmevekslingsproces er temperaturforskellen mellem et mere opvarmet og et mindre opvarmet legeme, i nærværelse af hvilket varme spontant, i overensstemmelse med termodynamikkens anden lov, bevæger sig fra et mere opvarmet til et mindre opvarmet legeme.

De legemer, der er involveret i varmeveksling, kaldes kølemidler.

Hvor man kan downloade varmeveksler tegninger

• Søgeforespørgsel: tegning af en varmeveksler i Perm - giver dig mulighed for at downloade den i Perm og Perm-regionen, for eksempel til Perm National Research Polytechnic University.
• Søgeforespørgsel: tegning af en varmeveksler i Kazan - giver dig mulighed for at downloade den i Kazan, for eksempel for tekniske specialiteter fra Kazan National Research University.
• Søgeforespørgsel: tegning af en varmeveksler i Omsk - giver dig mulighed for at downloade den fra Omsk State Technical University.

Skal og rør varmevekslere

Disse varmevekslere er blandt de mest almindeligt anvendte overfladevarmevekslere. skal-og-rør varmeveksler af en stiv struktur, som består af et hus, eller hylster 1, og rørplader 2 svejset til det. Et bundt af rør 3 er fastgjort i rørpladerne (med pakninger og bolte).

I en skal-og-rør-varmeveksler bevæger et af de varmevekslende medier sig inde i rørene (i rørrummet), og det andet bevæger sig i mellemrørsrummet.

Medierne er normalt rettet i modstrøm til hinanden. I dette tilfælde ledes det opvarmede medium fra bunden til toppen, og mediet, der afgiver varme, rettes i den modsatte retning. Denne bevægelsesretning for hvert medium falder sammen med den retning, hvori dette medium har tendens til at bevæge sig under påvirkning af ændringer i dets tæthed, når det opvarmes eller afkøles.

Derudover med de angivne retninger for mediebevægelse, mere ensartet fordeling hastigheder og identiske varmeoverførselsforhold over apparatets tværsnitsareal. Ellers, for eksempel, når et koldere (opvarmet) medium tilføres ovenfra varmeveksleren, kan den mere opvarmede del af væsken, som er lettere, samle sig i den øvre del af apparatet og danne "stillestående" zoner.

Ved relativt lave væskestrømningshastigheder er hastigheden af ​​dens bevægelse i rørene lav, og som følge heraf er varmeoverførselskoefficienterne lave. For at øge sidstnævnte for en given varmevekslerflade kan rørens diameter reduceres, hvilket tilsvarende øger deres højde (længde). Imidlertid er varmevekslere med lille diameter og betydelig højde ubelejlige til installation, kræver høje lokaler og øget metalforbrug til fremstilling af dele, der ikke er direkte involveret i varmeveksling (enhedsbeklædning). Derfor er det mere rationelt at øge varmeoverførselshastigheden ved at bruge multi-pass varmevekslere.

I en multi-pass varmeveksler er huset 1, rørpladerne 2, rørene 3 og dækslerne 4 fastgjort i dem de samme som i en enkelt-pass varmeveksler opdelt i sektioner eller passager, gennem hvilke væsken bevæger sig sekventielt strømmer i varmevekslerens rørrum. Typisk udføres opdelingen i passager på en sådan måde, at alle sektioner indeholder omtrent det samme antal rør.

På grund af det mindre samlede tværsnitsareal af rørene placeret i én sektion sammenlignet med tværsnittet af hele rørbundtet, øges væskehastigheden i rørrummet i en multi-pass varmeveksler (i forhold til hastigheden i en enkelt-pas varmeveksler) med en faktor på lig med tallet flytter sig. I en fire-pass varmeveksler er hastigheden i rørene alt andet lige fire gange større end i en single-pass. For at øge hastigheden og forlænge mediets bevægelsesvej i mellemrørsrummet, anvendes segmentskillevægge 6 I vandrette varmevekslere er disse skillevægge også mellemstøtter for rørbundtet.

En stigning i varmevekslingsintensiteten i multi-pass varmevekslere er ledsaget af en stigning i hydraulisk modstand og et mere komplekst design af varmeveksleren. Dette dikterer valget af en økonomisk gennemførlig hastighed, bestemt af antallet af varmevekslerslag, som normalt ikke overstiger 5-6. Multi-pas varmevekslere fungerer efter blandet strømprincip, hvilket vides at føre til en vis reduktion Drivkraft varmeoverførsel sammenlignet med ren modstrømsbevægelse af medierne involveret i varmeoverførsel.

I single-pass og især multi-pass varmevekslere kan varmeoverførslen forringes på grund af frigivelse af luft og andre ikke-kondenserbare gasser opløst i væsken (eller dampen). For deres periodiske fjernelse er rensehaner installeret i den øvre del af varmevekslerhuset.

Single-pass og multi-pass varmevekslere kan være lodrette eller vandrette. Lodrette varmevekslere er lettere at betjene og optager et mindre produktionsareal. Horisontale varmevekslere er normalt lavet multi-pass og fungerer ved høje hastigheder af medierne involveret i varmeveksling for at minimere lagdelingen af ​​væsker på grund af forskellen i deres temperaturer og tætheder, samt for at eliminere dannelsen af ​​stillestående zoner.

Hvis den gennemsnitlige temperaturforskel mellem rørene og kappen i varmevekslere af en stiv struktur, dvs. med faste rørplader svejset til kroppen bliver væsentlig, så forlænges rør og kappe uensartet. Dette forårsager betydelig spænding i rørpladerne, kan forstyrre tætheden af ​​forbindelsen mellem rørene og pladerne og føre til ødelæggelse svejsninger, uacceptabel blanding af varmevekslende medier. Derfor, når temperaturforskellen mellem kappen og rørene er større end 500C, eller når rørene har en betydelig længde, anvendes skal-og-rør-varmevekslere af et ikke-stivt design, som tillader en vis bevægelse af rørene ift. apparatets krop.

For at reducere temperaturdeformationer forårsaget af den store temperaturforskel mellem rørene og kappen, den betydelige længde af rørene, samt forskellen i materialet af rørene og kappen, skal-og-rør varmevekslere med en linsekompensator anvendes, som har en linsekompensator 1 på kroppen, som er udsat for elastisk deformation. Dette design er enkelt, men kan anvendes ved lave overtryk i ringrummet (6 atm).

Download tegning Skal- og rørvarmevekslere med kompenserende enheder:

a - med en linsekompensator; b - med et flydende hoved; c - med U-formede rør; 1 - kompensator; 2 - bevægelig rørplade; 3 - U-formede rør.

Hvis det er nødvendigt at sikre store bevægelser af rør og kappe, anvendes en varmeveksler med et flydende hoved (fig. 1.2b). Den nederste rørplade er bevægelig, hvilket tillader hele rørbundtet at bevæge sig frit uanset apparatets krop. Dette forhindrer farlige temperaturdeformation rør og krænkelse af tætheden af ​​deres forbindelse med rørpladerne. Dog erstatning temperaturudvidelser opnået i I dette tilfælde på grund af kompleksiteten og vægten af ​​varmevekslerdesignet.

I en skal-og-rør-varmeveksler med U-formede rør fungerer rørene selv som kompenserende anordninger. Samtidig forenkles og forenkles designet af apparatet, som kun har én fast rørplade. Den ydre overflade af rørene kan let rengøres ved at fjerne hele røret fra apparatets krop. Derudover opnås der i varmevekslere af dette design, som er to- eller multi-pass, ret intens varmeveksling. Ulemper ved U-rør varmevekslere: Vanskelige at rengøre indre overflade rør, vanskeligheden ved at placere et stort antal rør i en rørplade.

I den kemiske industri anvendes også varmevekslere med dobbeltrør På den ene side af apparatet er der to rørgitre, og i det ene gitter er der et bundt rør med mindre diameter, åbent i begge ender, og i det andet gitter. der er rør større diameter med lukkede venstre ender, installeret koncentrisk i forhold til rørene. Mediet bevæger sig gennem de ringformede mellemrum mellem rørene og fjernes fra mellemrørsrummet gennem rørene. Et andet medium bevæger sig fra top til bund langs mellemrørsrummet i varmevekslerhuset og vasker rørene udefra. I varmevekslere af dette design kan rørene forlænges under indflydelse af temperatur, uanset varmevekslerlegemet.

Skal- og rørvarmeveksler med dobbeltrør:

Elementære varmevekslere. For at øge bevægelseshastigheden af ​​mediet i ringrummet uden brug af skillevægge, der gør rengøring af apparatet vanskelig, anvendes elementære varmevekslere. Hvert element i en sådan varmeveksler er en simpel skal-og-rør varmeveksler. De opvarmede og afkølede medier passerer successivt igennem individuelle elementer, bestående af et bundt rør i et hus med lille diameter. En varmeveksler bestående af sådanne elementer (gennemløb) tillader et betydeligt overtryk i mellemrørsrummet; det kan betragtes som en modifikation af en multi-pass shell-og-rør varmeveksler.

I elementære varmevekslere nærmer den gensidige bevægelse af medier sig et effektivt skema med ren modstrøm. Men på grund af opdelingen af ​​den samlede varmevekslerflade i individuelle elementer, bliver designet mere besværligt, og prisen på varmeveksleren stiger.

Dobbeltrørs varmevekslere

Varmevekslere af dette design, også kaldet rør-i-rør varmevekslere, består af flere rørformede elementer forbundet i serie, dannet af to koncentrisk arrangerede rør. Det ene kølemiddel bevæger sig gennem de indvendige rør, og det andet gennem det ringformede mellemrum mellem de indre rør og de ydre rør. Indvendige rør(normalt med en diameter på 57-108 mm) er forbundet med ruller, og eksterne rør med en diameter på 76-159 mm er forbundet med rør.

Takket være det lille tværsnit af det vanskelige og mellemrørsrum i to-rørs varmevekslere, selv ved lave strømningshastigheder, ganske høje hastigheder væsker, normalt lig med 1-1,5 m/sek. Dette gør det muligt at opnå højere varmeoverførselskoefficienter og opnå højere termiske belastninger pr. masseenhed af apparatet end i skal-og-rør varmevekslere. Med stigende kølevæskehastigheder mindskes muligheden for forureningsaflejring på varmeveksleroverfladen.

Samtidig er disse varmeveksler-tegninger mere besværlige end skal-og-rør-tegninger og kræver mere metalforbrug pr. enhed varmeveksleroverflade, som i enheder af denne type kun er dannet af indvendige rør.

Download tegning dobbeltrørs varmevekslere kan fungere effektivt ved lave kølevæskestrømningshastigheder, samt ved høje tryk. Hvis der kræves en stor varmevekslingsoverflade, er disse enheder lavet af flere parallelle sektioner.

Batterivarmevekslere

Nedsænkelige varmevekslere download. I en nedsænkelig spolevarmeveksler bevæger faldende væske, gas eller damp sig langs en spiralspiral lavet af rør med en diameter på 15-75 mm, som er nedsænket i en væske placeret i enhedens krop. På grund af det store volumen af ​​huset, hvori spolen er placeret, er væskehastigheden i huset ubetydelig, hvilket forårsager lave værdier af varmeoverførselskoefficienten uden for spolen. For at øge den øges væskehastigheden i huset ved at installere et internt glas i det, men samtidig reduceres det anvendelige volumen af ​​apparatets krop betydeligt. Samtidig har et stort volumen væske, der fylder huset, i nogle tilfælde også en positiv værdi, da det sikrer mere stabil drift af varmeveksleren under regimeudsving. Spolerørene er fastgjort til strukturen.

I varmevekslere af denne type er spolerne ofte også lavet af lige rør forbundet med ruller. Ved høje strømningshastigheder af mediet, der bevæger sig langs en spole af lige rør, ledes det først til en fælles kollektor, hvorfra det kommer ind i parallelle sektioner af rør og også fjernes gennem en fælles kollektor. Med dette parallel forbindelse sektioner falder hastigheden og længden af ​​strømningsvejen falder, hvilket fører til et fald i apparatets hydrauliske modstand.

Varmeoverførslen i røret mellem dykvarmevekslere er lav-intensitet, da varme overføres næsten ved fri konvektion. Derfor fungerer varmevekslere af denne type ved lave termiske belastninger. På trods af dette, er nedsænkningsvarmevekslere fundet at være ganske bred anvendelse på grund af enhedens enkelhed, lave omkostninger, tilgængelighed til rengøring og reparation, samt nem betjening ved høje tryk og i kemisk aktive miljøer. De bruges til opvarmning af overflader op til 10-15 m2. Download tegningen af ​​den dykvarmeveksler.

Hvis mættet vanddamp bruges som varmemiddel i en nedsænkelig varmeveksler, bør forholdet mellem spolens længde og dens diameter ikke overstige en vis grænse; for eksempel, ved et damptryk på 2 105-5 105 N/m2 (2-5 atm), bør dette forhold ikke være mere end 200-275. Ellers vil ophobningen af ​​dampkondensat i den nederste del af spolen forårsage et signifikant fald i varmeoverførselsintensiteten med en betydelig stigning i hydraulisk modstand.

Vandingsvarmevekslere

En sådan varmeveksler består af spoler lavet af lige rør placeret over hinanden, som er forbundet med hinanden med ruller. Rørene er sædvanligvis anbragt i parallelle lodrette sektioner med fælles manifolder til tilførsel og udledning af det afkølede medium. Ovenfra vandes spolerne med vand, jævnt fordelt i form af dråber og vandløb ved hjælp af en tagrende med takkede kanter. Spildevand udledes fra en gryde installeret under spolen. Sprinklervarmevekslere bruges primært som køleskabe og kondensatorer, hvor omkring halvdelen af ​​varmen fjernes ved fordampning af kølevandet. Som et resultat er vandforbruget kraftigt reduceret i forhold til dets forbrug i andre typer køleskabe. Relativt lavt vandforbrug - vigtig værdighed kunstvandingsvarmevekslere, som derudover også er kendetegnet ved deres enkelhed i design og lette rengøring af rørenes ydre overflade.

På trods af det faktum, at varmeoverførselskoefficienterne i kunstvandingsvarmevekslere, der fungerer efter krydsstrømsprincippet, er noget højere end dem for nedsænkelige, er deres væsentlige ulemper: omfangsrig, ujævn befugtning af rørenes ydre overflade, hvis nedre ender , med et fald i vandingsvandstrømningshastigheden, er meget dårligt fugtet og deltager praktisk talt ikke i varmevekslingen. Derudover omfatter ulemperne ved disse varmevekslere: korrosion af rør med luftilt, tilstedeværelsen af ​​dråber og stænk, der kommer ind i det omgivende rum.

På grund af fordampningen af ​​vand, som stiger med utilstrækkelig vanding, installeres varmevekslere af denne type oftest på udendørs; de er indhegnet træriste(persienner), hovedsageligt for at minimere medrivende vandsprøjt.

Vandingsvarmevekslere fungerer ved lave varmebelastninger, og deres varmeoverførselskoefficienter er ikke høje. De er ofte lavet af kemisk resistente materialer.

Beskrivelse af kondensatordesign

Fordelen ved skal-og-rør-kondensatorer er muligheden for at skabe høje og jævne identiske hastigheder af både kølemidler og dermed høje varmeoverførselskoefficienter. Deres ulemper omfatter høj hydraulisk modstand og betydeligt metalforbrug.

De mest anvendte er skal-og-rør-kondensatorer, der anvendes til varmeveksling mellem strømme i forskellige aggregeringstilstande (damp-væske, væske-væske, gas-gas, gas-væske). Enheden består af et bundt rør placeret inde i et cylindrisk legeme (skal) svejset af stålplade, sjældnere støbt. Rørene rulles til to rørplader eller svejses til dem, afhængigt af konstruktionsmaterialernes egenskaber. Oftest bruges rør med diametre: 25x2; 38X2; 57x2,5 mm; deres længde når normalt 6 m. Rørene placeres i et bundt i et skakternet mønster, langs hjørnerne af en ligesidet trekant, med et trin t = (1,25-1,30) dн, hvor dн - Udvendig diameter rør Enheden er udstyret med to aftagelige dæksler med beslag til indløb og udløb af kølevæsken, der bevæger sig inde i rørene. Rør- og mellemrørsrummene er adskilt. Den anden kølevæske bevæger sig i mellemrørsrummet, udstyret med indløbs- og udløbsfittings. Som regel indeholder strømmen, der bevæger sig gennem rørene, suspenderede faste partikler (for at lette rengøringen), er under højt tryk (for ikke at tynge kroppen) eller har aggressive egenskaber (for at beskytte kroppen mod korrosion) .

Design af et skal-og-rør-køleskab fra:

• huse;
• rør;
• rør ark;
• dækker;
• fittings til ind- og udgang fra rørrummet;
• beslag til ind- og udgang fra mellemrørsrummet;
• tværgående skillevægge af mellemrørsrummet;
• støtteben til henholdsvis lodrette og vandrette positioner af apparatet.

Varm væske kommer ind i et rørrum bestående af rør. Det kolde kølemiddel kommer ind i ringrummet som et resultat af kontakten mellem to kølemidler med forskellige varmestrømme, opstår varmeveksling og varmestrømme er nivelleret, hvorved den indstillede tilløbstemperatur for varm eller kold kølevæske bestemmes. Kølemidler kommer ind i rørrummet ved hjælp af fitting 6 og ind i mellemrørsrummet - en fitting. Apparatet har elliptiske dæksler og en bund apparatet er fastgjort ved hjælp af støtteben 8. Rørene er fastgjort til rørpladen 8 ved afblænding.

Gennemstrømningsarealet af mellemrørsrummet er betydeligt større (nogle gange 2 gange) end det samlede åbne tværsnit af rørene, derfor, ved samme volumetriske strømningshastigheder af kølemidler, varmeoverførselskoefficienten fra siden af ​​mellemrørsrummet viser sig at være lavere. For at eliminere dette fænomen tyr de til at øge kølevæskehastigheden ved at placere forskellige skillevægge i mellemrørsrummet. Skal-og-rør-enheder er placeret lodret eller vandret i henhold til lokale forhold; hvis det er nødvendigt at forlænge kølevæskebanen, kan de forbindes i serie, og hvis det er umuligt at placere det nødvendige antal rør i et hus, er de forbundet parallelt. For at forlænge kølevæskens vej for at øge deres hastighed og intensivere varmeoverførslen bruges multi-pass-enheder. Takket være skillevæggen 1 i topdækslet 2 passerer kølevæsken således i et apparat med to gennemløb først gennem rørene kun gennem halvdelen af ​​bundtet og i den modsatte retning gennem den anden halvdel af bundtet.

Nem fremstilling, vedligeholdelse, god præstationsegenskaber og pålideligheden af ​​designet gør det recuperative eller skal-og-rør-apparat til en af ​​de mest almindelige typer varmeudstyr. Følgende arbejdsmedier kan bruges: gas, vand, damp, luft, olie osv. Jo højere deres popularitet er, jo oftere står specialister over for behovet for at foretage beregninger til deres valg. Fremskridtet står heldigvis ikke stille. Der blev udviklet et program til udvælgelse af recuperatorer. Lad os fortælle dig mere om det.

Ris. 1 Skal og rør diagram
varmeveksler

Hvad går beregningen af ​​en skal-og-rør-varmeveksler ud på? Til bestemmelse af varmevekslerfladen og kølevæskens sluttemperaturer. Hvad er det baseret på? Under forberedelse varmebalance recuperator i henhold til et givet skema (se fig. 1) og bestemmelse af varmeoverførselskoefficienten.

Indledende data:

• starttemperaturer for begge medier (opvarmning og opvarmet), deres tryk og massestrøm.
• fysiske egenskaber for kølemidler (viskositet, tæthed, termisk ledningsevne osv.).
• sluttemperaturen for et af temperaturmedierne.

Overfladeberegning.

Programmet bestemmer termisk kraft recuperator fra varmebalanceligningen.

Varmebalanceligning

• Q = Av* Ϭt.
• G - mediets massestrøm, kg/s.
• Ϭt - ændring i omgivelsestemperatur, °C.

Vi erstatter den resulterende effekt i varmeoverførselskoefficientligningen og finder ud fra den varmeoverfladen (varmeveksler) m2.

• F = Q / k ∆t.
• Q - termisk effekt, allerede bestemt ud fra varmebalanceligningen, W.
• k er varmeoverførselskoefficienten gennem skillevæggen, W/m2K, bestemt ved en ret kompleks beregning.
• ∆t – gennemsnitlig temperaturforskel, som bestemmes af bevægelsesmønsteret for opvarmnings- og opvarmede medier (modstrøm, fremadstrøm), °C.

Efter at have bestemt varmevekslerens varmeoverflade fra den sidste ligning, vælges en mulighed med lignende egenskaber fra databasen over standardrecuperatorer.

Ris. 2

Beregningen beskrevet ovenfor var foreløbig. Herefter begynder den sværeste og mest langvarige fase - verifikationsberegningen af ​​skal-og-rør-varmeveksleren. Strømningssektionerne for varme og opvarmede medium beregnes, varmevekslerens styrke beregnes, mediets flowmønster ændres og alt genberegnes på ny. I sidste ende bestemmer programmet sikkerhedsfaktoren for varmefladen.

Denne reserve er nødvendig i tilfælde af, at belastningen på varmeveksleren pludselig ændrer sig (dårlig drift af fødepumperne, slamdannelse i rørene, en del af rørbundtet skulle tilproppes til reparation). Til sidst vil programmet beregne massen af ​​recuperatoren. Dette er praktisk - der er straks arbejde for bygherrerne (en opgave for fonde er udstedt).

Programmet bruger metoden med adskillige iterationer til at finde optimale muligheder og viser den som en liste. Selvom ingen mulighed for et typisk kondensatorkredsløb passer dig, vil du have en beregning i dine hænder, som indeholder alle data til udvikling af et arbejdsprojekt.

Tidligere blev dette arbejde udført manuelt, du kan gøre det nu, men det tager lang tid at vælge optimal ordning ingen vil - de vil vælge den første, der passerer ved temperatur. Så hvorfor bekymre dig i flere dage, hvis programmet vil give dig en beregning af en skal-og-rør-varmeveksler på bogstaveligt talt minutter?

Skal og rør varmeveksler. Design og funktionsprincip

Lad os overveje en skal-og-rør-varmeveksler, hvis tegning vi ser i figur 2. Lad os beskrive dens design og observere rækkefølgen af ​​dens samling.

Ris. 3

• Rør med afstandsgitre forudinstalleret på dem svejses mellem rørgitrene. Sidstnævnte fjerner ikke kun rørene i bundtet, de gør også varmeveksleren multi-pass, hvilket øger dens termiske effektivitet af dets kredsløb. Dette design danner rørsystem recuperator.
• To fittings er svejset til huset - medium indløb og udløb. Flanger svejses til enderne af huset.
• Tilslutninger til tilførsel og udløb af mediet er svejset ind i bunden af ​​rekuperatoren. Flangerne svarende til husflangerne er svejset.
• Rørsystemet indsættes i kappen. Rørplader klemmes fast mellem flangerne på bunden og huset, forsegles med pakninger og forbindes med bolte eller tappe (se fig. 3). Dette gør det muligt nemt at reparere skal-og-rør-varmevekslere: løsn flangeforbindelsen og fjern rørbundtet.

Varmemediet kan cirkulere i mellemrørsrummet, eller det kan gå gennem rørsystemet. Begge varianter af ordningen er lige sandsynlige. Det hele afhænger af fysiske egenskaber miljø og nem installation af forsyningsrørledninger. Skal-og-rør-varmevekslerdiagrammet er inkluderet i programberegningen.

Kompensation for termisk udvidelse

En skal-og-rør-varmeveksler, hvis driftsprincip altid er baseret på overførsel af varme fra varmemediet til det opvarmede medium gennem en skillevæg, har et punkt, der i høj grad påvirker dens design. I tilfælde af, at temperaturerne på opvarmningen og det opvarmede medium er meget forskellige, skal designet sørge for kompensation for temperaturudvidelser. Hvis dette ikke gøres, vil huset udvide sig hurtigere end rørbundtet (eller omvendt). Dette vil føre til deformation af rørene, hvilket betyder, at reparationer er uundgåelige. Mulige muligheder løsninger er vist i fig. 4

Ris. 4

I og II - opvarmning og opvarmet medium.

• 1 - recuperatorhus.
• 2 - rørsystem.
• 3 - kompensator.
• 4 - hovedet af rørsystemet.

a) Varmeveksler med linsekompensator, hvortil to uafhængige dele af huset er svejset. Dette design (kredsløb) er kun egnet til recuperatorer med lave temperaturer og tryk. Hvis du leverer kølemidler med høje parametre til det, kan det ikke undgås at stoppe for reparationer (driften af ​​en tynd kompensator under sådanne forhold er umulig). Skal- og rørvarmeveksler, hvis tegning er vist i fig. 2 gælder specifikt for linsevarmevekslere.

b) Recuperator med flydende hoved. Rørsystemet spændes kun på den ene side mellem kroppens flanger og dækslet (nederst). På den anden side er enderne af rørene svejset ind i et separat kammer (hoved), som ikke er stift forbundet med kroppen. På denne måde kan rørbundtet og kroppen forlænges uafhængigt af hinanden. Reparation i dette tilfælde vil ikke være et problem - rørsystemet trækkes ud sammen med hovedet.

c) Varmeveksler med rør U form. Låget, hvor varmemediet kommer ind, er delt af en skillevæg i to kamre. Princippet, som varmevekslingen er baseret på: medium I kommer ind i et kammer og langs halvdelen af ​​de U-formede rør, der passerer gennem hele skal-og-rør-varmeveksleren, vender tilbage til det andet kammer i indløbsdækslet. Medium II kommer ind i den ene dyse i huset, cirkulerer i mellemrørsrummet og kommer ud gennem den anden dyse. Huset og rørsystemet udvider sig uafhængigt af hinanden.

Beregningsprogrammet for en skal-og-rør-varmeveksler kræver klart formulerede startdata. For at recuperatoren kan fungere fejlfrit og stopper for reparationer for at være sjældne, er det nødvendigt med et korrekt defineret kredsløb.

Der er flere funktioner, der er meget vigtige for beregningen. Det her:

• Kølevæskehastighed. Så for flydende kølemidler ω = 0,6...6 m/s, for gasformige kølemidler ω = 3-30 m/s. Jo højere hastighed, desto højere termisk effekt af varmeveksleren. Men samtidig stiger energiforbruget (belastningen) på fødepumpen, som skal "skubbe" mediet igennem systemet. Oftest er hastigheder bevidst undervurderet.
• Når du vælger rørbundtets diameter og materiale, skal du overveje:
  • vand (damp) kvalitet. Slag og kalk vil reducere varmeoverførslen og varmeafgivelsen fra rekuperatoren.
  • hvordan dårligere forhold, hvor varmeveksleren vil fungere, jo bedre stål, som den vil være lavet af, skal være. Hvis du skal lave syrevask, så kan du ikke gøre det uden rustfrit stål. Bedre tid bruge penge på fremstilling i stedet for konstant at stoppe recuperatoren for reparationer.
• Størrelsesbegrænsninger. Dens dimensioner bør ikke overstige de maksimalt mulige transportdimensioner.
• Vedligeholdelse. Efter installationen skal der være plads nok foran recuperatoren, så skal-og-rør-varmevekslerne kan repareres (fjern rørsystemet fra huset). Svejsernes arbejde kræver også råderum. Hvis dette ikke er muligt, er designet (kredsløbet) vist i fig. 5.
• Brugervenlighed. Dens design skal give fri adgang til ventiler, kontrolanordninger og flanger.
• Fremstillingsteknologi. Selve arbejdet (teknologien) og rækken af ​​materialer pålægger visse begrænsninger. Så det vil for eksempel være meget svært at finde en plade med en tykkelse på 9 mm, mens 10 mm kan købes hos enhver virksomhed. Det er dyrt at lave mange dele. Det er tilrådeligt at ændre sådanne designelementer med det samme. Etc.

Ris. 5

I første omgang er forkert beregning af recuperatoren og valget af en uhensigtsmæssig ordning hovedårsagerne til, at varmeveksleren repareres. Beregningsprogram varmevekslere vil fremskynde beregningsprocessen betydeligt og reducere fejlprocenten til nul. Programmets enkle grænseflade vil være forståelig selv for en nybegynder lommeregner.

Plade varmevekslere bruges i varmtvandsforsyning, aircondition, varmesystemer i private hjem og virksomheder, i varmepunkter og netværk som varmeovne, køleskabe eller kondensatorer. Varmevekslere udfører varmeoverførsel mellem forskellige medier, for eksempel damp-væske, damp-gas-væske, væske-væske, gas-gas. Varme overføres fra et varmt medium (kølevæske) til et koldt.

Strukturelt er varmevekslerne en rekuperativ varmeveksler med et system af korrugerede prægede plader, tæt presset mod hinanden.

Standardstørrelserne af varmevekslere er beskrevet i GOST 15518-87 "Pladevarmevekslere. Typer, parametre og hoveddimensioner."

Tekniske parametre for brug af pladevarmevekslere:

• varmevekslerareal 1-800 m2
• driftstryk- ikke lavere end 0,002 MPa
• temperatur af arbejdsmedier - -70°С...+200°С

Driftsprincip og design af pladevarmevekslere

Kølevæsken og det opvarmede medium bevæger sig mod hinanden langs plader, der er trukket sammen til en pakke. Pladerne i pakken har samme størrelser. Pladerne er placeret i forhold til hinanden roteret 180°C. Spaltekanaler dannes mellem de bearbejdede pakker med plader placeret på rammen. Væsker bevæger sig gennem disse kanaler. Der er således en veksling af kanaler, gennem hvilke kølevæsken bevæger sig i den ene retning og det opvarmede medium i den anden. Kanalernes tæthed sikres af en gummikonturpakning på hver plade. Pakningen er installeret i fire riller: gennem to riller tilføres/udledes væsker; de to andre huller giver blanding af to væsker med forskellige temperaturer. I tilfælde af et muligt gennembrud af rillerne kommer den utætte væske ud gennem drænrillerne.

Den snoede bevægelse af væsker skaber turbulens i strømme. Intensiteten af ​​varmevekslingen stiger på grund af temperaturforskellen fra modstrømmen af ​​to forskellige væsker. Hydraulisk modstand samtidig ret lavt. Dannelsen af ​​kalk under varmeoverførsel minimeres ved brug af korrosionsbestandige materialer (galvaniseret stål, titanium, aluminium) behandlet ved koldstempling. Pakninger er traditionelt fremstillet af gummibaserede polymerer (naturlige eller syntetiske).

Tegning af pladevarmeveksler

1-fast plade, 2-top guide, 3-bevægelig plade, 4-stativ, 5, 6-plade pakker, 7-bund guide, 8-tie bolte

Typer af pladevarmevekslere

Strukturelt findes pladevarmevekslere i to hovedtyper:

1. pladevarmevekslere med pakning
2. ikke-adskillelige pladevarmevekslere (loddet, svejset)

De mest almindeligt anvendte er pladevarmevekslere med pakning, hvis design er beskrevet ovenfor.

Pladevarmevekslere kan fremstilles i flere designs: single-pass, double-pass, three-pass.

Flowbevægelse i enkelt-, dobbelt- og tre-pas varmevekslere

Fordele ved pladevarmevekslere

• varmeoverførselsfladen er 99-99,8% af varmevekslerens samlede overfladeareal
• høj varmeoverførselskoefficient
• genbrugelig
• nem installation, pga fastgørelseselementer er placeret på den ene side af varmeveksleren
• mulighed for at ændre bredden og antallet af kanaler for at reducere hydrauliske tab
• muligheden for at øge varmevekslerfladen for at øge varmeoverførslen ved at installere yderligere plader

Afhængigt af metoden til varmeoverførsel er der to hovedgrupper af varmevekslere:

1) overfladevarmevekslere, hvor varmeoverførsel mellem varmevekslende medier sker gennem varmevekslerfladen, der adskiller dem - en blank væg;

2) blanding af varmevekslere, hvor varme overføres fra et medium til et andet, når de er i direkte kontakt.

Regenerative varmevekslere bruges meget sjældnere i den kemiske industri, hvor opvarmning af flydende medier sker på grund af deres kontakt med tidligere opvarmede faste stoffer - en dyse, der fylder apparatet, periodisk opvarmet af et andet kølemiddel.

Overfladevarmevekslere er de mest almindelige, og deres design er meget forskelligartet. Nedenfor betragtes typiske, for det meste normaliserede designs af overfladevarmevekslere og almindelige blandekondensatorer.

Kemisk teknologi bruger varmevekslere lavet af de fleste forskellige metaller(kulstof- og legeret stål, kobber, titanium, tantal osv.), samt fra ikke-metalliske materialer, såsom grafit, teflon osv. Materialevalget dikteres hovedsageligt af dets korrosionsbestandighed og varmeledningsevne, og design af varmeveksleren afhænger væsentligt af egenskaberne af det valgte materiale.

Designet af varmevekslere skal være enkelt, let at installere og reparere. I nogle tilfælde skal varmevekslerens udformning sikre mindst mulig forurening af varmevekslerfladen og være let tilgængelig for inspektion og rengøring.

Rørformede varmevekslere

Skal og rør varmevekslere. Disse varmevekslere er blandt de mest almindeligt anvendte overfladevarmevekslere. I fig. VSH-11 EN viser en skal-og-rør varmeveksler af stiv konstruktion, som består af et hus eller et hus 1, og rørplader svejset til det 2. Et bundt rør er fastgjort i rørpladerne 3. Dæksler er fastgjort til rørpladerne (på pakninger og bolte) 4.

I en skal-og-rør varmeveksler, et af de varmevekslende medier jeg bevæger sig inde i rørene (i rørrummet), og den anden II- i mellemrørsrummet.

Medierne er normalt rettet i modstrøm til hinanden. I dette tilfælde ledes det opvarmede medium fra bunden til toppen, og mediet, der afgiver varme, rettes i den modsatte retning. Denne bevægelsesretning for hvert medium falder sammen med den retning, hvori dette medium har tendens til at bevæge sig under påvirkning af ændringer i dets tæthed, når det opvarmes eller afkøles.

Derudover opnås med de angivne retninger for mediebevægelse en mere ensartet fordeling af hastigheder og identiske varmeoverførselsforhold over apparatets tværsnitsareal. Ellers, for eksempel, når et koldere (opvarmet) medium tilføres ovenfra varmeveksleren, kan den mere opvarmede del af væsken, som er lettere, samle sig i den øvre del af apparatet og danne "stillestående" zoner.

Rør i gitter er normalt jævnt placeret langs omkredsen af ​​regelmæssige sekskanter, det vil sige langs hjørnerne af ligesidede trekanter (fig. VIII-12, a), mindre ofte er de placeret i koncentriske cirkler (fig. VIII-12, b).

I nogle tilfælde, når det er nødvendigt at sikre bekvem rengøring af den ydre overflade af rørene, placeres de langs omkredsen af ​​rektangler (fig. VIII-12, c). Alle disse metoder rørplaceringer forfølger ét mål - at sikre den mest kompakte placering af den nødvendige varmevekslerflade inde i apparatet. I de fleste tilfælde opnås den største kompakthed ved at placere rørene langs omkredsen af ​​almindelige sekskanter.

Ris. VIII -12. Metoder til placering af rør i varmevekslere:

a - langs omkredsen af ​​regelmæssige sekskanter; b - langs koncentriske cirkler;

V- langs omkredsen af ​​rektangler (korridorarrangement)

Rør fastgøres i riste oftest ved afbrænding (fig. VIII -13, EN, b), og en særlig stærk forbindelse (nødvendig i tilfælde af drift af apparatet ved forhøjet tryk) opnås ved at installere huller i rørpladerne med ringformede riller, som fyldes med rørmetal under afbrændingsprocessen (fig. VIII -13, b). Derudover bruger de fastgørelse af rør ved svejsning (Fig. VIII -13, c), hvis rørmaterialet ikke kan trækkes ud og en stiv forbindelse af rør med rørpladen er tilladt, samt lodning (Fig. VIII - 13, d), anvendes hovedsagelig til at forbinde kobber- og messingrør. Lejlighedsvis bruger de tilslutning af rør til nettet ved hjælp af tætninger (fig. VIII -13, d), muliggør fri langsgående bevægelse af rør og mulighed for hurtig udskiftning. En sådan forbindelse kan reducere den termiske deformation af rør betydeligt (se nedenfor), men er kompleks, dyr og ikke pålidelig nok.

Varmeveksleren vist i fig. VIII-11, EN, er envejs. Ved relativt lave væskestrømningshastigheder er hastigheden af ​​dens bevægelse i rørene til sådanne varmevekslere lav, og derfor er varmeoverførselskoefficienterne lave. For at øge sidstnævnte for en given varmevekslerflade kan rørens diameter reduceres, hvilket tilsvarende øger deres højde (længde). Imidlertid er varmevekslere med lille diameter og betydelig højde ubelejlige til installation, kræver høje lokaler og øget metalforbrug til fremstilling af dele, der ikke er direkte involveret i varmeveksling (enhedsbeklædning). Derfor er det mere rationelt at øge varmeoverførselshastigheden ved at bruge multi-pass varmevekslere.

I en multi-pass varmeveksler (fig. VIII-11, b) hus 1, rørplader 2, rør forstærket i dem 3 og låg 4 identisk med dem vist i fig. VIII-11, EN. Ved hjælp af tværgående skillevægge 5 installeret i varmevekslerdækslerne er rørene opdelt i sektioner eller passager, langs hvilke væsken, der strømmer i varmevekslerens rørrum, bevæger sig sekventielt. Typisk udføres opdelingen i passager på en sådan måde, at alle sektioner indeholder omtrent det samme antal rør.

På grund af det mindre samlede tværsnitsareal af rørene placeret i én sektion sammenlignet med tværsnittet af hele rørbundtet, øges væskehastigheden i rørrummet i en multi-pass varmeveksler (i forhold til hastigheden i en enkelt-pass varmeveksler) et antal gange svarende til antallet af passager. I en fire-pass varmeveksler (fig. VIII-11, b) er hastigheden i rørene alt andet lige fire gange højere end i en enkelt-pass. For at øge hastigheden og forlænge bevægelsesbanen for mediet i annulus (fig. VIII-11, b) tjene som segmentelle partitioner 6. I vandrette varmevekslere er disse skillevægge også mellemstøtter til rørbundtet.

En stigning i varmevekslingsintensiteten i multi-pass varmevekslere er ledsaget af en stigning i hydraulisk modstand og et mere komplekst design af varmeveksleren. Dette dikterer valget af en økonomisk gennemførlig hastighed, bestemt af antallet af varmevekslerslag, som normalt ikke overstiger 5-6. Multi-pas varmevekslere fungerer efter princippet om blandet strøm, hvilket som bekendt fører til et lille fald i varmeoverførslens drivkraft sammenlignet med den rene modstrømsbevægelse af de medier, der er involveret i varmevekslingen. I single-pass og især multi-pass varmevekslere kan varmeoverførslen forringes på grund af frigivelse af luft og andre ikke-kondenserbare gasser opløst i væsken (eller dampen). For deres periodiske fjernelse er rensehaner installeret i den øvre del af varmevekslerhuset.

Single-pass og multi-pass varmevekslere kan være lodrette eller vandrette. Lodrette varmevekslere er lettere at betjene og optager et mindre produktionsareal. Horisontale varmevekslere er normalt lavet multi-pass og fungerer ved høje hastigheder af medierne involveret i varmeveksling for at minimere lagdelingen af ​​væsker på grund af forskellen i deres temperaturer og tætheder, samt for at eliminere dannelsen af ​​stillestående zoner.

Hvis den gennemsnitlige temperaturforskel mellem rørene og kappen i varmevekslere med en stiv struktur, det vil sige med faste rørplader svejset til kroppen, bliver signifikant (ca. lig med eller større end 50 ° C), så rørene og kappen forlænges ulige. Dette forårsager betydelig belastning i rørene

Ris. VIII-14. Skal og rør varmevekslere med kompenserende

enheder:

A - med linsekompensator; b - med et flydende hoved; c - med U-formede rør;

1 - kompensator; 2 - bevægelig rørplade; 3 - U-formede rør.

riste, kan forstyrre tætheden af ​​forbindelsen af ​​rør med riste, føre til ødelæggelse af svejsninger og uacceptabel blanding af varmevekslende medier. Derfor, når temperaturforskellen mellem rørene og foringsrøret er større end 50°C, eller når rørene har en betydelig længde, anvendes skal-og-rør-varmevekslere af et ikke-stivt design, som tillader en vis bevægelse af rør i forhold til apparatets hus.

For at reducere temperaturdeformationer forårsaget af den store temperaturforskel mellem rørene og kappen, den betydelige længde af rørene, samt forskellen i materialet i rørene og kappen, skal-og-rør varmevekslere med en all-in -en kompensator anvendes (fig. VIII-14, a), som har en linsekompensator 1, udsat for elastisk deformation. Dette design er enkelt, men kan anvendes til små overtryk i ringrummet, normalt ikke over 6 10 6 N/m 2 (6 på).

Hvis det er nødvendigt at sikre store bevægelser af rør og foringsrør, skal du bruge en varmeveksler med et flydende hoved (fig. VIII-14, b). Bundrørsplade 2 er bevægelig, hvilket gør det muligt for hele bundtet af rør at bevæge sig frit uanset enhedens krop. Dette forhindrer farlig temperaturdeformation af rørene og forstyrrelse af tætheden af ​​deres forbindelse med rørpladerne. Imidlertid opnås kompensation for temperaturudvidelse i dette tilfælde ved at gøre varmevekslerdesignet mere komplekst og tungere.

I en skal-og-rør-varmeveksler med U-formede rør (fig. VIII-14, c) er selve rørene 3 udføre funktionen af ​​kompenserende enheder. Samtidig forenkles og forenkles designet af apparatet, som kun har én fast rørplade. Den ydre overflade af rørene kan let rengøres ved at fjerne hele røret fra apparatets krop. Derudover opnås der i varmevekslere af dette design, som er to- eller multi-pass, ret intens varmeveksling. Ulemper ved varmevekslere med U-formede rør: besvær med at rense den indvendige overflade af rørene, besvær med at placere et stort antal rør i rørpladen.

Stålskal-og-rør varmevekslere er standardiseret i henhold til GOST 9929-67.

I I den kemiske industri anvendes også varmevekslere med dobbeltrør (fig. VIII-15). På den ene side af apparatet er der to rørgitre, og et bundt rør er fastgjort i gitter 1 2 mindre diameter, åben i begge ender og i gitteret 3 - rør 4 større diameter med lukkede venstre ender, installeret koncentrisk i forhold til rørene 2. onsdag jeg bevæger sig langs de ringformede mellemrum mellem rørene 2 Og 4 og fjernes fra varmevekslerens mellemrør gennem rør 2. Andet miljø II bevæger sig fra top til bund langs mellemrørsrummet i varmevekslerhuset og vasker rørene 4 uden for. I varmevekslere af dette design kan rørene forlænges under indflydelse af temperatur, uanset varmevekslerlegemet.

Elementære varmevekslere. For at øge bevægelseshastigheden af ​​mediet i ringrummet uden brug af skillevægge, der gør rengøring af apparatet vanskelig, anvendes elementære varmevekslere. Hvert element i en sådan varmeveksler er en simpel skal-og-rør varmeveksler. De opvarmede og afkølede medier passerer sekventielt gennem separate elementer, der består af et bundt rør i et hus med lille diameter. En varmeveksler bestående af sådanne elementer (gennemløb) tillader et betydeligt overtryk i mellemrørsrummet; det kan betragtes som en modifikation af en multi-pass shell-og-rør varmeveksler.

I elementære varmevekslere nærmer den gensidige bevægelse af medier sig et effektivt skema med ren modstrøm. Men på grund af opdelingen af ​​den samlede varmevekslerflade i individuelle elementer, bliver designet mere besværligt, og prisen på varmeveksleren stiger.

Dobbeltrørs varmevekslere. Varmevekslere af dette design, også kaldet rør-i-rør varmevekslere, består af flere rørformede elementer forbundet i serie, dannet af to koncentrisk arrangerede rør (fig. VIII-16). En kølevæske bevæger sig gennem de indvendige rør 1 , og den anden - langs det ringformede mellemrum mellem den indre 1 og den ydre 2 rør. Indvendige rør (normalt 57-108 i diameter mm) er forbundet med ruller 3 og ydre rør med en diameter på 76-159 mm,- rør 4.

Ris. VIII-16. To-rørs varmeveksler: 1 - indvendige rør;

2 - udvendige rør; 3 - kalach; 4 - rørgren.

På grund af de små tværsnit af røret og mellemrørsrummet i to-rørs varmevekslere opnås, selv ved lave strømningshastigheder, ret høje væskehastigheder, normalt lig med 1-1,5 m/sek. Dette gør det muligt at opnå højere varmeoverførselskoefficienter og opnå højere termiske belastninger pr. masseenhed af apparatet end i skal-og-rør varmevekslere. Med stigende kølevæskehastigheder mindskes muligheden for forureningsaflejring på varmeveksleroverfladen.

Samtidig er disse varmevekslere mere omfangsrige end skal-og-rør-varmevekslere og kræver et større forbrug af metal pr. enhed varmeveksleroverflade, som i enheder af denne type kun er dannet af interne rør.

Dobbeltrørsvarmevekslere kan fungere effektivt ved lave kølevæskestrømningshastigheder såvel som ved høje tryk.

Hvis der kræves en stor varmevekslingsoverflade, er disse enheder lavet af flere parallelle sektioner.