Teraz przyjrzymy się właściwościom technicznym i zasadzie działania wymienników płaszczowo-rurowych, a także obliczeniom ich parametrów i cech wybranych przy zakupie.

Wymienniki ciepła zapewniają proces wymiany ciepła pomiędzy cieczami, z których każda ma różne temperatury. Obecnie wymiennik ciepła płaszczowo-rurowy znalazła zastosowanie z dużym sukcesem w różnych gałęziach przemysłu: chemicznym, naftowym, gazowniczym. Nie ma trudności w ich wytwarzaniu, są niezawodne i mają możliwość wytworzenia dużej powierzchni wymiany ciepła w jednym aparacie.

Otrzymali tę nazwę ze względu na obecność osłony, która się ukrywa rury wewnętrzne.

Urządzenie i zasada działania

Konstrukcja: konstrukcja wiązek rur osadzonych w płytach rurowych (siatkach) pokryw, osłon i wsporników.

Zasada działania wymiennika płaszczowo-rurowego jest dość prosta. Polega na przepływie zimnych i gorących chłodziw różnymi kanałami. Wymiana ciepła zachodzi dokładnie pomiędzy ściankami tych kanałów.

Zasada działania wymiennika płaszczowo-rurowego

Zalety i wady

Obecnie wymienniki ciepła płaszczowo-rurowe są poszukiwane przez konsumentów i nie tracą swojej pozycji na rynku. Wynika to ze znacznej liczby zalet, jakie posiadają te urządzenia:

1. Wysoka odporność na. Dzięki temu łatwo wytrzymują zmiany ciśnienia i wytrzymują duże obciążenia.
2. Nie wymaga czystego środowiska. Oznacza to, że mogą pracować z cieczą niskiej jakości, która nie została poddana wstępnej obróbce, w przeciwieństwie do wielu innych typów wymienników ciepła, które mogą pracować tylko w niezanieczyszczonym środowisku.
3. Wysoka wydajność.
4. Odporność na zużycie.
5. Trwałość. Przy odpowiedniej pielęgnacji zespoły płaszczowo-rurowe będą działać przez wiele lat.
6. Bezpieczeństwo użytkowania.
7. Łatwość konserwacji.
8. Praca w agresywnym środowisku.

Biorąc pod uwagę powyższe zalety, możemy powiedzieć o ich niezawodności, wysokiej wydajności i trwałości.

Płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła w przemyśle

Pomimo duża liczba Pomimo zauważonych zalet płaszczowo-rurowych wymienników ciepła, urządzenia te mają również szereg wad:

• rozmiar i znaczna waga: ich rozmieszczenie wymaga pomieszczenia o znacznych rozmiarach, co nie zawsze jest możliwe;
• wysokie zużycie metalu: jest to główny powód ich wysokiej ceny.

Rodzaje i typy wymienników płaszczowo-rurowych

Płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła są klasyfikowane w zależności od kierunku przepływu chłodziwa.

Według tego kryterium rozróżnia się następujące typy:

• bezpośrednie;
• przeciwprąd;
• skrzyżowanie dróg

Liczba rurek znajdujących się w sercu osłonki wpływa bezpośrednio na prędkość, z jaką będzie się poruszać substancja, a prędkość ma bezpośredni wpływ na współczynnik przenikanie ciepła.

Biorąc pod uwagę te cechy, wymienniki ciepła płaszczowo-rurowe dzielą się na następujące typy:

• z kompensatorem temperatury obudowy;
• ze stałymi rurkami;
• z pływającą głowicą;
• z rurkami w kształcie litery U.

Model z rurami w kształcie litery U składa się z jednego arkusza rurowego, w który wspawane są te elementy. Dzięki temu zaokrąglona część rury może swobodnie opierać się na tarczach obrotowych w obudowie, a jednocześnie może rozszerzać się liniowo, co pozwala na stosowanie ich w dużych zakresach temperatur. Aby wyczyścić U-rurki, należy usunąć z nimi całą sekcję i użyć specjalnych środków chemicznych.

Obliczanie parametrów

Przez długi czas wymienniki ciepła płaszczowo-rurowe uważano za najbardziej kompaktowe spośród istniejących. Pojawiły się jednak takie, które są trzy razy bardziej kompaktowe niż płaszczowo-rurowe. Ponadto cechy konstrukcyjne takiego wymiennika ciepła prowadzą do występowania naprężeń termicznych w wyniku różnic temperatur pomiędzy rurami a obudową. Dlatego przy wyborze podobna jednostka Bardzo ważne jest dokonanie prawidłowego obliczenia.

Wzór do obliczania powierzchni płaszczowo-rurowego wymiennika ciepła

F – powierzchnia wymiany ciepła;
t av – średnia różnica temperatur pomiędzy chłodziwa;
K – współczynnik przenikania ciepła;
Q to ilość ciepła.

Dla obliczenia termiczne wymiennik ciepła płaszczowo-rurowy wymaga następujących wskaźników:

• maksymalne zużycie wody grzewczej;
• właściwości fizyczne chłodziwa: lepkość, gęstość, przewodność cieplna, temperatura końcowa, pojemność cieplna wody w temperaturze średniej.

Zamawiając płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła, ważne jest, aby wiedzieć, co właściwości techniczne to ma:

• ciśnienie w rurach i obudowie;
• średnica obudowy;
• wykonanie (poziomo\pionowo);
• rodzaj arkuszy sitowych (ruchome/stałe);
• Klimatyczne wykonanie.

Samodzielne dokonanie kompetentnych obliczeń jest dość trudne. Wymaga to zatem wiedzy i głębokiego zrozumienia całej istoty procesu jego pracy Najlepszym sposobem zwróci się do specjalistów.

Działanie rurowego wymiennika ciepła

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła jest urządzeniem charakteryzującym się długą żywotnością i trwałością dobre parametry operacja. Jednak, jak każde inne urządzenie, wymaga planowej konserwacji, aby zapewnić wysoką jakość i długotrwałe działanie. Ponieważ w większości przypadków wymienniki płaszczowo-rurowe pracują z cieczą, która nie została wstępnie oczyszczona, rury urządzenia prędzej czy później zatykają się i tworzy się na nich osad, utrudniając swobodny przepływ płynu roboczego.

Aby nie doszło do spadku wydajności urządzenia oraz aby zespół płaszczowo-rurowy nie uległ uszkodzeniu, należy go systematycznie czyścić i myć.

Dzięki temu będzie mógł realizować jakość pracy przez długi czas. Po upływie terminu przydatności urządzenia zaleca się wymianę na nowe.

Jeśli zajdzie potrzeba naprawy rurowego wymiennika ciepła, należy najpierw zdiagnozować urządzenie. Pozwoli to zidentyfikować główne problemy i określić zakres prac do wykonania. Jego najsłabszą częścią są lampy, a najczęściej głównym powodem naprawy jest uszkodzenie lampy.

Do diagnozowania wymiennika płaszczowo-rurowego stosuje się metodę testu hydraulicznego.

W obecnej sytuacji konieczna jest wymiana rur, a jest to proces pracochłonny. Konieczne jest zaślepienie uszkodzonych elementów, co z kolei zmniejsza powierzchnię wymiany ciepła. Przeprowadzanie renowacja, należy koniecznie wziąć pod uwagę fakt, że każda, nawet najmniejsza ingerencja może spowodować zmniejszenie wymiany ciepła.

Teraz wiesz, jak działa wymiennik płaszczowo-rurowy, jakie ma typy i funkcje.

Historia płaszczowo-rurowych wymienników ciepła

Urządzenia tego typu powstały już na początku XX wieku, kiedy elektrownie cieplne potrzebowały wymienników ciepła o dużej powierzchni wymiany ciepła i zdolnych do pracy pod odpowiednio wysokim ciśnieniem.

Obecnie wymienniki ciepła płaszczowo-rurowe stosowane są jako podgrzewacze wstępne, skraplacze i parowniki. Doświadczenie wieloletniej eksploatacji oraz liczne udoskonalenia konstrukcyjne doprowadziły do ​​znaczących udoskonaleń w ich konstrukcji.

Następnie, na początku ubiegłego wieku, zaczęto powszechnie stosować wymienniki ciepła płaszczowo-rurowe przemysł naftowy. Trudne warunki rafinacja ropy naftowej wymagała podgrzewaczy i chłodnic masy olejowej, skraplaczy i wyparek poszczególnych frakcji ropy naftowej i cieczy organicznych.

Wysokie temperatury i ciśnienia, w jakich pracował sprzęt, właściwości samego oleju i jego frakcji doprowadziły do ​​​​szybkiego zanieczyszczenia poszczególne części urządzenia. W związku z tym wymienniki ciepła musiały takie posiadać cechy konstrukcyjne, co zapewni łatwość czyszczenia i ewentualnej naprawy.

Opcje wykonania

Z czasem wymienniki płaszczowo-rurowe stały się powszechnie stosowane. Zadecydowała o tym prostota i niezawodność konstrukcji, a także duża liczba możliwe opcje konstrukcje dostosowane do różnych warunków pracy, m.in.:

pionowa lub pozioma konstrukcja wymiennika ciepła, wrzenie lub kondensacja, jednofazowy przepływ chłodziwa po gorącej lub zimnej stronie aparatu;

możliwy zakres ciśnienia roboczego od podciśnienia do dość wysokich wartości;

w konsekwencji możliwość zmiany spadków ciśnienia w szerokim zakresie po obu stronach powierzchni wymiany ciepła duża liczba opcje projektowania.

możliwość spełnienia wymagań dotyczących naprężeń termicznych bez znacznego zwiększania kosztu urządzenia;

rozmiary urządzeń - od małych do największych, aż do 6000 m²;

materiały można wybrać w zależności od korozji, ciśnienia i warunki temperaturowe, biorąc pod uwagę ich odpowiednie koszty;

powierzchnie wymiany ciepła można stosować zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz rur;

możliwość dostępu do wiązki rur w celu naprawy lub czyszczenia.

Jednak przy szerokim spektrum zastosowań płaszczowo-rurowych wymienników ciepła przy wyborze najbardziej odpowiednie opcje w każdym konkretnym przypadku nie należy wykluczać poszukiwania alternatywnych opcji.

składniki

Elementy płaszczowo-rurowych wymienników ciepła: wiązki rur montowane w arkuszach rurowych, pokrywy, osłony, rury, komory i podpory. Przestrzenie rurowe i międzyrurowe w nich najczęściej oddzielone są przegrodami.

Schematy i typy obwodów

Schematy ideowe najczęściej stosowanych typów wymienników płaszczowo-rurowych przedstawiono na rysunku:

Obudowa wymiennika ciepła jest spawana z rury blachy stalowe. Różnica pomiędzy osłonami polega przede wszystkim na sposobie połączenia osłony z blachą sitową oraz z pokrywami. Grubość ścianki obudowy dobiera się w zależności od ciśnienia roboczego medium i jego średnicy, ale ogólnie przyjmuje się, że wynosi co najmniej 4 mm. Pokrywy lub dennice przyspawane są do krawędzi obudowy za pomocą kołnierzy. Wsporniki aparatury mocowane są na zewnątrz obudowy.

W wymiennikach płaszczowo-rurowych całkowity efektywny przekrój przestrzeni międzyrurowej jest zwykle 2-3 razy większy niż odpowiedni przekrój rur. Dlatego niezależnie od różnicy temperatur pomiędzy czynnikami chłodzącymi i ich stanem fazowym, całkowity współczynnik przenikania ciepła jest ograniczony powierzchnią przestrzeni międzyrurowej i pozostaje niski. Aby go zwiększyć, instaluje się przegrody, co zwiększa prędkość chłodziwa i zwiększa efektywność wymiany ciepła.

Mocowanie wiązki rur w arkuszach sit odbywa się różnymi metodami: poprzez frezowanie, rozszerzanie, uszczelnianie, spawanie lub mocowania dławnicowe. Arkusze rurowe są przyspawane do obudowy (typy 1 i 3) lub przykręcone śrubami pomiędzy pokrywą a kołnierzami obudowy (typy 2 i 4) lub przykręcone tylko do kołnierza (typy 5 i 6). Materiałem na kratę jest zwykle blacha stalowa, której grubość musi wynosić co najmniej 20 mm.

Te wymienniki ciepła różnią się konstrukcją: sztywne (typ 1 i 10), półsztywne (typ 2, 3 i 7) i niesztywne (typ 4, 5, 6, 8 i 9), w zależności od sposobu przepływu chłodziwa - wieloprzepływowe i jednoprzepływowe, o przepływie bezpośrednim, krzyżowym i przeciwprądowym oraz w zależności od sposobu ułożenia - pionowe, poziome i nachylone.

Rysunek 1 przedstawia jednociągowy wymiennik ciepła o sztywnej konstrukcji z prostymi rurami. Obudowa jest sztywno połączona z rurami za pomocą kratek; nie ma możliwości kompensacji wydłużeń termicznych. Konstrukcja takich urządzeń jest prosta, ale można je stosować tylko wtedy, gdy różnica temperatur pomiędzy wiązką rur a korpusem nie jest zbyt duża (do 50°C). Ponadto współczynnik przenikania ciepła w urządzeniach tego typu jest niski, ponieważ prędkość chłodziwa w przestrzeni międzyrurowej jest mała.

W wymiennikach płaszczowo-rurowych przekrój przestrzeni międzyrurowej jest zwykle 2-3 razy większy niż odpowiedni przekrój rur. Dlatego na ogólny współczynnik przenikania ciepła wpływa nie tyle różnica temperatur chłodziw czy ich stan fazowy, wręcz przeciwnie, jest on ograniczony przez powierzchnię przestrzeni międzyrurowej i pozostaje niski. Aby ją zwiększyć, w przestrzeni międzyrurowej wykonuje się przegrody, co nieznacznie zwiększa prędkość przepływu chłodziwa, a tym samym zwiększa efektywność wymiany ciepła.

Przegrody zainstalowane w przestrzeni międzyrurowej, zwiększające prędkość przepływu chłodziwa, zwiększają współczynnik przenikania ciepła.

W wymiennikach ciepła para-ciecz para zwykle przepływa pomiędzy rurami, a ciecz przepływa rurami. W takim przypadku różnica temperatur pomiędzy rurami a ścianą obudowy jest zwykle bardzo duża, co wymaga montażu różnego rodzaju kompensatorów. W takich przypadkach stosuje się soczewkę (typ 3), mieszek (typ 7), dławnicę (typ 8 i 9) oraz kompensatory.

Skutecznie eliminują również jednokomorowe wymienniki ciepła z rurami w kształcie litery W lub częściej U naprężenia termiczne w metalu. Wskazane jest stosowanie ich przy wysokich ciśnieniach chłodziw, ponieważ w urządzeniach wysokie ciśnienie Mocowanie rur w kratach jest operacją kosztowną i skomplikowaną technologicznie. Jednakże wymienniki ciepła z rurami giętymi również nie są powszechnie stosowane ze względu na trudności w uzyskaniu rur o różnych promieniach gięcia, trudności w wymianie rur giętych oraz problemy napotykane podczas ich czyszczenia.

Bardziej zaawansowana jest konstrukcja wymiennika ciepła, która zapewnia sztywne mocowanie jednego arkusza sitowego i swobodny ruch drugiego. W tym przypadku montowana jest dodatkowa pokrywa wewnętrzna, która jest bezpośrednio połączona z systemem rur (typ 6). Nieznaczny wzrost kosztu urządzenia, związany ze zwiększeniem średnicy korpusu i wykonaniem drugiego, dodatkowego dna, uzasadniony jest niezawodnością działania i prostotą konstrukcji. Takie urządzenia nazywane są wymiennikami ciepła z „pływającą głowicą”.

Wymienniki krzyżowe (typ 10) charakteryzują się podwyższonym współczynnikiem przenikania ciepła, ponieważ płyn chłodzący w przestrzeni międzyrurowej przemieszcza się po wiązce rur. W niektórych typach takich wymienników ciepła, gdy w pierścieniu zastosowano gaz, a w rurach ciecz, współczynnik przenikania ciepła można dodatkowo zwiększyć poprzez zastosowanie rur z żebrami poprzecznymi.

Zasada działania wymienników płaszczowo-rurowych:

Rodzaje wymienników płaszczowo-rurowych:

podgrzewacze wody;
chłodnice wody i oleju do sprężarek i silników wysokoprężnych;
podgrzewacze pary i wody;
chłodnice oleju różne rodzaje turbiny, prasy hydrauliczne, układy pompowe i kompresorowe, transformatory mocy;
Chłodnice i grzejniki powietrza;
chłodziarki i podgrzewacze mediów spożywczych;
chłodnice i grzejniki stosowane w przemyśle petrochemicznym;
podgrzewacze wody w basenach;
parowniki i skraplacze agregatów chłodniczych.

Zakres i zakres

Wymienniki płaszczowo-rurowe znajdują zastosowanie w chłodniach przemysłowych, przemyśle petrochemicznym, chemicznym, spożywczym, do pomp ciepła w instalacjach uzdatniania wody i kanalizacji.

Wymienniki płaszczowo-rurowe stosowane są w przemyśle chemicznym i cieplnym do wymiany ciepła pomiędzy czynnikami chłodniczymi ciekłymi, gazowymi i parowymi w procesach termochemicznych i są dziś urządzeniami najczęściej stosowanymi.

Zalety:

Niezawodność eksploatacyjnych wymienników płaszczowo-rurowych:

Płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła z łatwością wytrzymują nagłe zmiany temperatury i ciśnienia. Wiązki rur nie ulegają zniszczeniu pod wpływem wibracji i wstrząsów hydraulicznych.

Niskie zanieczyszczenie urządzeń

Rury tego typu wymienników ciepła są mało zanieczyszczone i można je dość łatwo oczyścić metodą kawitacyjno-udarową, chemiczną lub – w przypadku urządzeń rozbieralnych – mechaniczną.

Długa żywotność

Żywotność jest dość długa - do 30 lat.

Możliwość dostosowania do różnych środowisk

Wymienniki płaszczowo-rurowe stosowane współcześnie w przemyśle przystosowane są do pracy z szeroką gamą mediów technologicznych, m.in. wodą sanitarną, morską i rzeczną, produktami naftowymi, olejami, mediami aktywnymi chemicznie, a nawet najbardziej środowiska agresywne praktycznie nie zmniejszają niezawodności wymienników ciepła.

Wymiennik ciepła płaszczowo-rurowy (płaszczowo-rurowy) poziomy

Rurowy wymiennik ciepła

Firma NORMIT posiada szeroką gamę kolejka wymienniki ciepła, które mogą zaspokoić wszelkie wymagania różne rodzaje przemysł. Jesteśmy gotowi zapewnić naszym Klientom sprzęt europejskiej jakości w rozsądnych cenach.

Zamiar

Płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła służą do wymiany ciepła i procesów termochemicznych pomiędzy różnymi cieczami, parami i gazami – zarówno bez zmiany, jak i ze zmianą stanu ich skupienia. Można stosować wymienniki płaszczowo-rurowe

jak skraplacze, grzejniki i parowniki. Obecnie konstrukcja wymiennika ciepła, w wyniku specjalnych udoskonaleń uwzględniających doświadczenie eksploatacyjne, stała się znacznie bardziej zaawansowana.

Zalety wymienniki płaszczowo-rurowe:

• Niezawodność
• Wysoka wydajność
• Ścisłość
• Szeroki zakres zastosowań
• Duża powierzchnia wymiany ciepła
• Nie niszczy struktury produktu
• Łatwe czyszczenie i konserwacja
• Brak „martwych stref”
• Może być wyposażony w myjnię CIP
• Niskie koszty energii
• Bezpieczne użytkowanie dla personelu

Płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła są jednymi z najczęściej używanych urządzeń w tej dziedzinie, głównie ze względu na ich niezawodna konstrukcja oraz różnorodne możliwości projektowania zgodnie z różne warunki operacja.

Dane techniczne może ulec zmianie w zależności od wymagania technologiczne Klient:

• przepływy jednofazowe, wrzenie i kondensacja na gorąco i zimne strony wymiennik ciepła w wersji pionowej lub poziomej
• zakres ciśnienia od podciśnienia do wysokich wartości
• Bardzo zróżnicowane spadki ciśnienia po obu stronach dzięki szerokiej gamie opcji
• spełnienie wymagań dotyczących naprężeń termicznych bez znaczącego zwiększania kosztu urządzenia
• rozmiary od małych do bardzo dużych (5000 m2)
• możliwość zastosowania różne materiały zgodnie z wymaganiami dotyczącymi kosztów, korozji, temperatury i ciśnienia
• zastosowanie opracowanych powierzchni wymiany ciepła zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz rur, różnych wzmacniaczy itp.
• możliwość demontażu wiązki rur do czyszczenia i naprawy.

Opis

Wymienniki płaszczowo-rurowe składają się z wiązek rur zamontowanych w arkuszach rur, osłonach, pokrywach, komorach, dyszach i wspornikach. Przestrzenie rurowe i międzyrurowe w tych urządzeniach są wydzielone, a każdą z nich można podzielić przegrodami na kilka przejść.

Powierzchnia wymiany ciepła urządzeń może wynosić od kilkuset centymetrów kwadratowych do kilku tysięcy metry kwadratowe. Tak, kondensator turbina parowa o mocy 150 MW składają się z 17 tys. rur o łącznej powierzchni wymiany ciepła około 9000 m 2 .

Obudowa płaszczowo-rurowego wymiennika ciepła to rura spawana z jednej lub więcej blach stalowych. Osłony różnią się od siebie przede wszystkim sposobem połączenia z pokrywami i ścianą sitową. Grubość ścianki osłony zależy od ciśnienia czynnika roboczego i średnicy osłony, ale przyjmuje się, że wynosi ona co najmniej 4 mm. Do cylindrycznych krawędzi obudowy przyspawane są kołnierze w celu połączenia z pokrywami lub denkami. Wsporniki aparatu mocowane są do zewnętrznej powierzchni obudowy.

Konstrukcja rurowa wymienników płaszczowo-rurowych wykonana jest z rur prostych lub zakrzywionych (w kształcie litery U lub W) o średnicy od 12 do 57 mm. Preferowane są rury stalowe bez szwu.

W wymiennikach płaszczowo-rurowych Powierzchnia przepływu przestrzeni międzyrurowej jest 2-3 razy większa niż powierzchnia przepływu wewnątrz rur. Dlatego przy jednakowych natężeniach przepływu chłodziw o tym samym stanie fazowym współczynniki przenikania ciepła na powierzchni przestrzeni międzyrurowej są niskie, co zmniejsza ogólny współczynnik przenikania ciepła w aparacie. Montaż przegród w przestrzeni międzyrurowej wymiennika płaszczowo-rurowego pomaga zwiększyć prędkość chłodziwa i poprawić efektywność wymiany ciepła.

Poniżej znajdują się schematy najpopularniejszych urządzeń:

Płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła mogą mieć konstrukcję sztywną, niesztywną i półsztywną, jednoprzebiegowe i wieloprzebiegowe, z przepływem bezpośrednim, przeciwprądowym i krzyżowym, poziome, nachylone i pionowe.

W jednociągowym wymienniku ciepła z prostymi rurami o sztywnej konstrukcji, płaszcz i rury są połączone ścianami sitowymi, dlatego nie ma możliwości kompensacji rozszerzalności cieplnej. Urządzenia tego typu są proste w konstrukcji, ale można je stosować jedynie przy stosunkowo niewielkich różnicach temperatur pomiędzy korpusem a wiązką rur (do 50 o C). Mają niski współczynnik przenikania ciepła ze względu na małą prędkość chłodziwa w przestrzeni międzyrurowej.

W wymiennikach płaszczowo-rurowych powierzchnia przepływu przestrzeni międzyrurowej jest 2-3 razy większa niż powierzchnia przepływu rur. Dlatego przy tym samym natężeniu przepływu chłodziw mają takie same stan skupienia, współczynniki przenikania ciepła na powierzchni przestrzeni międzyrurowej są niskie, co zmniejsza współczynnik przenikania ciepła w aparacie. Montaż przegród w przestrzeni międzyrurowej pozwala na zwiększenie prędkości przepływu chłodziwa i zwiększenie współczynnika przenikania ciepła.

W wymiennikach ciepła para-ciecz para zwykle przepływa w przestrzeni międzyrurowej, a ciecz przez rury. Różnica temperatur pomiędzy ścianką obudowy a rurami jest zwykle znaczna. Aby skompensować różnicę wydłużeń cieplnych, pomiędzy obudową a rurami instaluje się kompensatory soczewkowe, dławnicowe lub mieszkowe.

Aby wyeliminować naprężenia w metalu spowodowane wydłużeniami termicznymi, produkowane są również jednokomorowe wymienniki ciepła z giętymi rurami w kształcie U i W. Nadają się do stosowania przy wysokich ciśnieniach chłodziwa, ponieważ produkcja komór wodnych i mocowanie rur w arkuszach rur w aparatach wysokociśnieniowych są operacjami złożonymi i kosztownymi. Jednakże urządzenia z giętymi rurami nie mogą się rozpowszechnić ze względu na trudność w wytwarzaniu rur o różnych promieniach gięcia, trudność wymiany rur i niedogodności związane z czyszczeniem giętych rur.

Urządzenia kompensacyjne są trudne w produkcji (membrany, mieszki, z wygiętymi rurami) lub mało niezawodne w działaniu (soczewka, dławnica). Konstrukcja wymiennika ciepła jest bardziej zaawansowana ze sztywnym mocowaniem jednego arkusza rurowego i swobodnym ruchem drugiej płyty wraz z osłoną wewnętrzną system rur. pewien wzrost kosztu urządzenia ze względu na zwiększenie średnicy korpusu i wykonanie dodatkowego dna jest uzasadniony prostotą i niezawodnością działania. Urządzenia te nazywane są wymiennikami ciepła z „pływającą głowicą”. Wymienniki krzyżowe charakteryzują się podwyższonym współczynnikiem przenikania ciepła na powierzchni zewnętrznej, co wynika z przemieszczania się czynnika chłodzącego po wiązce rur. Przy przepływie krzyżowym różnica temperatur między chłodziwami jest zmniejszona, jednak przy wystarczającej liczbie odcinków rur różnica w porównaniu z przepływem przeciwprądowym jest niewielka. W niektórych konstrukcjach takich wymienników ciepła, gdy w przestrzeni międzyrurowej przepływa gaz, a ciecz w rurach, w celu zwiększenia współczynnika przenikania ciepła stosuje się rury z żebrami poprzecznymi.

Powszechne stosowanie wymienników płaszczowo-rurowych i ich konstrukcje nie powinny wykluczać stosowania wymienników ciepła o powierzchni skrobakowej i wymienników ciepła typu „rura w rurze” w przypadkach, gdy ich zastosowanie okaże się bardziej akceptowalne z punktu widzenia cech technologicznych i ekonomicznych.

Specyfikacja techniczna:

Model	NORMIT Rurka Heatex 1	NORMIT Rurka Heatex 2	NORMIT Rurka Heatex 3	NORMIT Rurka Heatex 4
Powierzchnia wymiany ciepła, m2
Materiał	AISI 304
Liczba rur, szt
Temperatura, °C	Do 200

Wymiary:

Wymiary całkowite, mm	A	B	C
NORMIT Rurka Heatex 1		1500
NORMIT Rurka Heatex 2		1900
NORMIT Rurka Heatex 3		2200
NORMIT Rurka Heatex 4		2600

PŁASZCZOWE I RUROWE WYMIENNIKI CIEPŁA.

Wymienniki ciepła typu sztywnego (Rys. 8.3.2) mają cylindryczny korpus 1 , w którym zamontowana jest wiązka rur 2, zamocowane w arkuszach rurowych 4, w których rury są mocowane poprzez kielichowanie lub spawanie. Korpus urządzenia zamykany jest pokrywami 5 I 6. Przegrody instalowane są wewnątrz obudowy 3, utworzenie określonego kierunku przepływu i zwiększenie jego prędkości w obudowie (ryc. 8.3.4).

Ryż. 8.3.2. Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła twardy typ:

1 - obudowa (obudowa); 2 - rura; 3 - przegroda poprzeczna; 4 - arkusz rurowy; 5 - pokrywa; 6 - pokrywa (skrzynka rozdzielcza); 3,8 - przegrody podłużne odpowiednio w skrzynce przyłączeniowej i obudowie.

Ryż. 8.3.3. Wymiennik płaszczowo-rurowy z kompensatorem soczewkowym na obudowie.

Aby wydłużyć drogę cieczy w korpusie, wiązki rur wyposaża się w przegrody poprzeczne z blachy stalowej o grubości 5 mm i większej. Odległość między przegrodami wynosi od 0,2 m do 50 D N – średnica zewnętrzna rura wymiany ciepła. Kształt geometryczny przegród i ich kształty wzajemne porozumienie określić charakter ruchu przepływu przez korpus wymiennika ciepła.

Ryż. 8.3.4. Rodzaje przegród poprzecznych:

I – z wycięciem sektorowym zapewniającym przepływ płynu po linii śrubowej;

II – z wycięciem szczelinowym zapewniającym ruch przypominający falę;

III – z wycięciem segmentowym;

IV – okrągły, zapewniający ruch od obwodu do środka i odwrotnie.

Przegrody poprzeczne łączone są ze sobą za pomocą rur dystansowych dociskanych do nich wspólnymi prętami (zwykle czterema). Oprócz przeznaczenia technologicznego, przegrody poprzeczne pełnią także funkcję pośredniego podparcia wiązki rur, zapobiegając jej wyginaniu się przy ustawieniu aparatu w poziomie.

Jeden z czynników wymiany ciepła przepływa przez rury, a drugi wewnątrz obudowy pomiędzy rurami. Do rur wprowadzane jest medium bardziej zanieczyszczone, a także medium o niższym współczynniku przenikania ciepła, ponieważ czyszczenie zewnętrznej powierzchni rur jest trudne, a prędkość przemieszczania się medium w przestrzeni międzyrurowej jest mniejsza niż w rurkach.

Ponieważ temperatury mediów wymiany ciepła są różne, korpus i rury ulegają różnym wydłużeniom, co prowadzi do dodatkowych naprężeń w elementach wymiennika ciepła. Przy dużej różnicy temperatur może to prowadzić do deformacji, a nawet zniszczenia rur i obudowy, zakłócenia gęstości roztłaczania itp. Dlatego Wymienniki ciepła typu twardego stosuje się, gdy różnica temperatur pomiędzy wymienianymi czynnikami nie przekracza 50°C.

Wymienniki ciepła z kompensatorem soczewkowym na obudowie (Rys. 8.3.3) służą do zmniejszania naprężeń temperaturowych w urządzeniach typu sztywnego. Takie wymienniki ciepła mają na korpusie kompensator soczewkowy, w wyniku którego odkształcenie zmniejsza siły termiczne w korpusie i rurach. Spadek ten jest tym większy, im bardziej większa liczba soczewki przy kompensatorze.

Wymienniki ciepła z głowicą pływającą (Rys. 8.3.5) znalazł najwięcej szerokie zastosowanie. W urządzeniach tych jeden koniec wiązki rur jest zamocowany w blasze rurowej połączonej z korpusem (na rysunku po lewej), a drugi może swobodnie poruszać się względem korpusu przy zmianie temperatury na długości rur. Eliminuje to naprężenia temperaturowe w konstrukcji i pozwala na pracę przy dużych różnicach temperatur w mediach wymiany ciepła. Dodatkowo istnieje możliwość oczyszczenia wiązki rurek i korpusu aparatu, co ułatwia wymianę rurek wiązek. Jednak konstrukcja wymienników ciepła z głowicą pływającą jest bardziej złożona, a głowica pływająca nie jest dostępna do kontroli podczas pracy urządzenia.

Ryż. 8.3.5. Wymiennik płaszczowo-rurowy z głowicą pływającą:

1 – obudowa; 2.3 – komory wlotowe i wylotowe (pokrywy); 4 – wiązka rurowa; 5 – arkusze rurowe; 6 – pływająca osłona głowy; 7 – przegrody; 8 – zaciski do mocowania pokrywy; 9 – podpory; 10 – fundament; 11 – przegrody prowadzące międzyrurowe; 12 – przesuwna podpora wiązki rur; I, II – wejście i wyjście płynu grzewczego; III, IV – wejście i wyjście ogrzanego przepływu.

Przegrody zamontowane w komorze rozdzielczej oraz w głowicy pływającej zwiększają liczbę skoków w wiązce rurowej. Pozwala to zwiększyć prędkość przepływu i współczynnik przenikania ciepła do wewnętrznej ściany rur.

Przestrzeń międzyrurową urządzeń z głowicą pływającą wykonuje się zwykle jednoprzebiegowo. Za pomocą dwóch pociągnięć w korpusie instalowana jest podłużna przegroda. Jednak w tym przypadku wymagana jest specjalna uszczelka pomiędzy przegrodą a obudową. Powierzchnia wymiany ciepła wymienników płaszczowo-rurowych może wynosić 1200 m2 przy długościach rur od 3 do 9 m; ciśnienie warunkowe osiąga 6,4 MPa.

Wymienniki ciepła w kształcie litery U (Rys. 8.3.6) posiadają wiązkę rur, której rurki są wygięte w kształcie łacińskiej litery u, a oba końce są zamocowane w blasze sitowej, co zapewnia swobodne rozciąganie rur niezależnie od korpusu. Takie wymienniki ciepła służą do wysokie ciśnienie krwi. Medium wprowadzane do probówek musi być wystarczająco czyste, ponieważ czyszczenie wewnętrznej powierzchni probówek jest trudne.

Ryż. 8.3.5. Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła z pływającą głowicą.

Ryc.8.3.6. Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła z U-rurami

W zależności od liczby przegród podłużnych w obudowie i skrzynki rozdzielcze Wymienniki płaszczowo-rurowe dzielą się na jedno-, dwu- i wielociągowe, zarówno w rurze, jak i w przestrzeni międzyrurowej. Zatem na ryc. 8.3.2 wymiennik ciepła jest dwuciągowy zarówno w rurze, jak i w przestrzeni międzyrurowej, co uzyskuje się poprzez zamontowanie przegród podłużnych 7 I 8.

wymienniki ciepła typu „rura w rurze”.

W przeciwieństwie do urządzeń płaszczowo-rurowych, gdzie w osłonie umieszczona jest wiązka kilkuset rur, w urządzeniach tego typu każda rura ma swoją indywidualną osłonę (rys. 8.3.7). Wymiennik ciepła składa się z kilku takich sekcji połączonych kolektorami na wlocie i wylocie chłodziwa grzewczego. Urządzenia tego typu służą do podgrzewania lepkich i bardzo lepkich produktów naftowych (olej napędowy, olej opałowy, smoła).

Urządzenia typu „rura w rurze” są wykonane w sposób nierozłączny i składany. Pierwsze z nich stosowane są w środowiskach, które nie wytwarzają osadów w pierścieniu, rury zewnętrzne które są połączone rurami spawalniczymi. Połączenia rur wewnętrznych takich urządzeń mogą być sztywne (bliźniaki przejściowe 3 przyspawane do rur) i odłączalne (bliźniaki na kołnierzach, jak pokazano na rysunku). W systemie sztywnym wymiennik ciepła może być stosowany w środowiskach, w których różnica temperatur pomiędzy rurą zewnętrzną i wewnętrzną nie powinna przekraczać 50°C.

Ryż. 8.3.7. Przekrój czterociągowego nierozłącznego wymiennika ciepła typu rura w rurze:

1, 2 – rury zewnętrzne i wewnętrzne; 3 – bliźniaczy obrotowy; I, II – wlot i wylot chłodziwa grzewczego; III, IV – wejście i wyjście ogrzanego przepływu.

Ryż. 8.3.8. Przekrój jednoprzepływowego uszczelkowego wymiennika ciepła typu „rura w rurze”:

1 – rury zewnętrzne; 2 – rury wewnętrzne; 3 – pokrywa; 4 – bliźniaki obrotowe; 5 – przegroda; 6 – blacha tubowa; A – wlot i wylot bardziej zanieczyszczonego strumienia; B – wejście i wyjście mniej zanieczyszczonego strumienia

Urządzenia składane typu „rura w rurze” (ryc. 8.3.8) wykonane są z odcinków, w których rury zewnętrzne 4 zjednoczeni wspólną pokrywą 3, służą do zmiany przepływu chłodziwa z jednej rury zewnętrznej na drugą, a rury wewnętrzne są łączone za pomocą bliźniaków obrotowych na kołnierzach wewnątrz tej pokrywy. Z takich sekcji można składać baterię aparatu wieloprzepływowego, jeśli przepływ chłodziwa jest duży (10–200 t/h w rurze i do 300 t/h w przestrzeni międzyrurowej). Zaletą rozbieralnych urządzeń typu „rura w rurze” jest to, że można je regularnie (podobnie jak płaszczowo-rurowe) czyścić z osadów, a w przypadku uszkodzenia lub korozji można je wymienić na nowe.

Zazwyczaj w urządzeniach typu „rura w rurze” przez rury wewnętrzne dopuszczany jest przepływ bardziej zanieczyszczonego chłodziwa, a mniej zanieczyszczony kierowany jest przez przestrzeń międzyrurową.

W wymiennikach ciepła o konstrukcji składanej mogą mieć rury wewnętrzne na zewnątrz żebra zwiększające powierzchnię wymiany ciepła, a tym samym zwiększające efektywność wymiany ciepła. Składane wymienniki ciepła umożliwiają czyszczenie zewnętrznych i powierzchnie wewnętrzne rur, a także stosować żebrowane rury wewnętrzne. Dzięki temu możliwe jest znaczne zwiększenie ilości przekazywanego ciepła. Rysunek 8.3.9 przedstawia rury żebrowane.

Ryż. 8.3.9. Rury żebrowane:

a - spawane żebra w kształcie rynny; b - walcowane żebra; c - wytłaczane żebra; g - spawane żebra w kształcie kolca; d - żebra radełkowane.