W zależności od sposobu przekazywania ciepła wyróżnia się dwie główne grupy wymienników ciepła:
1) wymienniki powierzchniowe, w których przekazywanie ciepła pomiędzy ośrodkami wymiany ciepła następuje poprzez oddzielającą je powierzchnię wymiany ciepła – ścianę pustą;
2) mieszanie wymienników ciepła, w których ciepło jest przekazywane z jednego medium do drugiego, gdy są one w bezpośrednim kontakcie.
Regeneracyjne wymienniki ciepła stosowane są znacznie rzadziej w przemyśle chemicznym, w którym nagrzewanie mediów ciekłych następuje w wyniku ich kontaktu z wcześniej nagrzanymi ciałami stałymi – dyszą wypełniającą aparat, okresowo podgrzewaną innym czynnikiem chłodzącym.
Powierzchniowe wymienniki ciepła są najpowszechniejsze, a ich konstrukcje są bardzo zróżnicowane. Poniżej omówiono typowe, w większości znormalizowane konstrukcje powierzchniowych wymienników ciepła i popularnych skraplaczy mieszających.
W technologii chemicznej wykorzystuje się wymienniki ciepła wykonane z szerokiej gamy metali (stale węglowe i stopowe, miedź, tytan, tantal itp.), a także z materiałów niemetalicznych, takich jak grafit, teflon itp. Wybór materiału jest zależny od podyktowane jest głównie jego odpornością na korozję i przewodnością cieplną, a konstrukcja wymiennika ciepła w znacznym stopniu zależy od właściwości wybranego materiału.
Projekty wymienników ciepła powinny być proste, łatwe w montażu i naprawie. W niektórych przypadkach konstrukcja wymiennika ciepła musi zapewniać możliwie najmniejsze zanieczyszczenie powierzchni wymiany ciepła i być łatwo dostępna w celu kontroli i czyszczenia.
Rurowe wymienniki ciepła
Płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła. Te wymienniki ciepła należą do najczęściej stosowanych powierzchniowych wymienników ciepła. Na ryc. VSH-11 A przedstawia płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła o sztywnej konstrukcji, który składa się z obudowy lub obudowy 1, i przyspawane do niego arkusze rur 2. Wiązka rur jest zamocowana w arkuszach rur 3. Do blach sitowych mocowane są pokrywy (za pomocą uszczelek i śrub) 4.
W płaszczowo-rurowym wymienniku ciepła, jeden z mediów wymieniających ciepło I porusza się wewnątrz rur (w przestrzeni rurowej), a drugi II- w przestrzeni międzyrurowej.
Media są zwykle skierowane przeciwprądowo względem siebie. W tym przypadku nagrzany czynnik kierowany jest z dołu do góry, a czynnik oddający ciepło kierowany jest w przeciwnym kierunku. Ten kierunek ruchu każdego ośrodka pokrywa się z kierunkiem, w jakim to medium ma tendencję do przemieszczania się pod wpływem zmian jego gęstości podczas ogrzewania lub chłodzenia.Ponadto przy wskazanych kierunkach ruchu mediów uzyskuje się bardziej równomierny rozkład prędkości i identyczne warunki wymiany ciepła na powierzchni przekroju poprzecznego aparatu. W przeciwnym razie, np. gdy zimniejsze (ogrzane) medium będzie dostarczane znad wymiennika ciepła, bardziej ogrzana część cieczy, będąc lżejsza, może gromadzić się w górnej części aparatu, tworząc strefy „stoju”.
Rury w kratach są zwykle równomiernie rozmieszczone wzdłuż obwodów sześciokątów foremnych, tj. Wzdłuż wierzchołków trójkątów równobocznych (ryc. VIII-12, a), rzadziej układa się je w koncentryczne okręgi (ryc. VIII-12, b).
W niektórych przypadkach, gdy konieczne jest zapewnienie wygodnego czyszczenia zewnętrznej powierzchni rur, umieszcza się je wzdłuż obwodu prostokątów (ryc. VIII-12, c). Wszystko te metody rozmieszczenie rur ma jeden cel - zapewnienie najbardziej kompaktowego rozmieszczenia wymaganej powierzchni wymiany ciepła wewnątrz aparatu. W większości przypadków największą zwartość osiąga się poprzez ułożenie rur wzdłuż obwodów regularnych sześciokątów.
Ryż. VIII-12. Metody umieszczania rur w wymiennikach ciepła:
a - wzdłuż obwodów regularnych sześciokątów; b - wzdłuż koncentrycznych okręgów;
V- po obwodzie prostokątów (układ korytarzowy)
Wymiennik ciepła pokazany na rys. VIII-11, A, jest jednokierunkowy. Przy stosunkowo małych prędkościach przepływu płynu prędkość jego ruchu w rurach takich wymienników ciepła jest mała, a co za tym idzie, współczynniki przenikania ciepła są niskie. Aby zwiększyć tę ostatnią dla danej powierzchni wymiany ciepła, można zmniejszyć średnicę rur, odpowiednio zwiększając ich wysokość (długość). Jednak wymienniki ciepła o małej średnicy i znacznej wysokości są niewygodne w montażu, wymagają wysokich pomieszczeń i zwiększonego zużycia metalu do produkcji części nie biorących bezpośredniego udziału w wymianie ciepła (obudowa urządzenia). Dlatego bardziej racjonalne jest zwiększenie szybkości wymiany ciepła poprzez zastosowanie wielociągowych wymienników ciepła.
W wielociągowym wymienniku ciepła (ryc. VIII-11, B) obudowa 1, arkusze rurowe 2, wzmocnione w nich rury 3 i pokrywki 4 identyczne z tymi pokazanymi na rys. VIII-11, A. Za pomocą przegród poprzecznych 5 zamontowanych w pokrywach wymienników ciepła rury są podzielone na sekcje, czyli kanały, wzdłuż których sekwencyjnie przemieszcza się ciecz przepływająca w przestrzeni rurowej wymiennika ciepła. Zazwyczaj podział na przejścia odbywa się w taki sposób, aby wszystkie sekcje zawierały w przybliżeniu tę samą liczbę rur.
Ze względu na mniejsze całkowite pole przekroju poprzecznego rur umieszczonych w jednym odcinku w porównaniu do przekroju całej wiązki rur, prędkość płynu w przestrzeni rurowej wielociągowego wymiennika ciepła wzrasta (w stosunku do prędkości w jednociągowym wymienniku ciepła) o liczbę razy równą liczbie przejść. Zatem w czterociągowym wymienniku ciepła (ryc. VIII-11, b) prędkość w rurach, przy pozostałych czynnikach równych, jest czterokrotnie większa niż w wymienniku jednoprzebiegowym. Aby zwiększyć prędkość i wydłużyć drogę ruchu ośrodka w pierścieniu (ryc. VIII-11, B) pełnić funkcję przegród segmentowych 6. W wymiennikach poziomych przegrody te stanowią jednocześnie podporę pośrednią dla wiązki rur.
Wzrostowi intensywności wymiany ciepła w wielociągowych wymiennikach ciepła towarzyszy wzrost oporów hydraulicznych i bardziej złożona konstrukcja wymiennika ciepła. Narzuca to wybór ekonomicznie wykonalnej prędkości, określonej liczbą skoków wymiennika ciepła, która zwykle nie przekracza 5-6. Wieloprzebiegowe wymienniki ciepła działają na zasadzie prądu mieszanego, co jak wiadomo prowadzi do nieznacznego zmniejszenia siły napędowej wymiany ciepła w porównaniu do czysto przeciwprądowego ruchu mediów biorących udział w wymianie ciepła. W jednociągowych, a zwłaszcza wielociągowych wymiennikach ciepła, przenoszenie ciepła może ulec pogorszeniu w wyniku uwolnienia powietrza i innych nieskraplających się gazów rozpuszczonych w cieczy (lub parze). W celu ich okresowego demontażu w górnej części obudowy wymiennika ciepła montuje się kurki odpowietrzające.
Wymienniki ciepła jedno i wielociągowe mogą być pionowe lub poziome. Pionowe wymienniki ciepła są łatwiejsze w obsłudze i zajmują mniejszą powierzchnię produkcyjną. Poziome wymienniki ciepła są zwykle wykonane jako wielociągowe i pracują przy dużych prędkościach mediów biorących udział w wymianie ciepła, aby zminimalizować rozwarstwienie cieczy na skutek różnicy ich temperatur i gęstości, a także wyeliminować powstawanie stref zastoju.
Jeżeli średnia różnica temperatur pomiędzy rurami i obudową w wymiennikach ciepła o sztywnej konstrukcji, to znaczy z nieruchomymi ścianami rurowymi przyspawanymi do korpusu, stanie się znacząca (w przybliżeniu równa lub większa niż 50 ° C), wówczas rury i osłona wydłużać się nierównomiernie. Powoduje to znaczne naprężenia w rurach
Ryż. VIII-14. Wymienniki płaszczowo-rurowe z kompensacją
urządzenia:
A - z kompensatorem obiektywu; b - z pływającą głową; c - z rurami w kształcie litery U;
1 - kompensator; 2 - ruchomy arkusz rurowy; 3 - Rury w kształcie litery U.
kraty, mogą zakłócić szczelność połączenia rur z kratami, doprowadzić do zniszczenia spawów i niedopuszczalnego wymieszania mediów wymieniających ciepło. Dlatego też, gdy różnica temperatur pomiędzy rurami a płaszczem jest większa niż 50°C lub gdy rury mają znaczną długość, stosuje się wymienniki płaszczowo-rurowe o konstrukcji niesztywnej, umożliwiającej pewne ruchy rury rury względem obudowy aparatu.
Aby ograniczyć odkształcenia temperaturowe spowodowane dużą różnicą temperatur pomiędzy rurami a płaszczem, znaczną długością rur, a także różnicą w materiale rur i płaszcza, wymienniki płaszczowo-rurowe z pełnym -stosuje się jeden kompensator (ryc. VIII-14, a), który ma kompensator soczewki 1, podlegający odkształceniu sprężystemu. Konstrukcja ta jest prosta, ale ma zastosowanie w przypadku małych nadciśnień w pierścieniu, zwykle nie przekraczających 6 10 6 N/m 2 (6 Na).
Jeżeli konieczne jest zapewnienie dużych ruchów rur i płaszcza, stosuje się wymiennik ciepła z głowicą pływającą (ryc. VIII-14, B). Dolny arkusz rurowy 2 jest ruchoma, co pozwala na swobodne przemieszczanie się całej wiązki rur niezależnie od korpusu urządzenia. Zapobiega to niebezpiecznym odkształceniom temperaturowym rur i zakłóceniu szczelności ich połączenia z sitami. Jednakże kompensację wydłużeń temperatury osiąga się w w tym przypadku ze względu na złożoność i wagę konstrukcji wymiennika ciepła.
W płaszczowo-rurowym wymienniku ciepła z rurami w kształcie litery U (ryc. VIII-14, c) same rury 3 pełnić funkcję urządzeń kompensacyjnych. Jednocześnie konstrukcja aparatu, który ma tylko jeden nieruchomy arkusz rurowy, jest uproszczona i uproszczona. Zewnętrzną powierzchnię rur można łatwo oczyścić, wyjmując całą rurę z korpusu aparatu. Ponadto w wymiennikach ciepła tej konstrukcji, które są dwu- lub wielociągowe, osiąga się dość intensywną wymianę ciepła. Wady wymienników ciepła z rurami w kształcie litery U: trudność w czyszczeniu wewnętrznej powierzchni rur, trudność w umieszczeniu dużej liczby rur w blasze sitowej.
Stalowe wymienniki ciepła płaszczowo-rurowe są znormalizowane zgodnie z GOST 9929-67.
W
W przemyśle chemicznym stosuje się także wymienniki ciepła z rurami podwójnymi (ryc. VIII-15). Po jednej stronie aparatu znajdują się dwie siatki rurowe, a wiązka rur jest zamocowana w siatce 1 2
o mniejszej średnicy, otwarte na obu końcach i w siatce 3
- Rury 4
większa średnica z zamkniętymi lewymi końcami, montowana koncentrycznie względem rur 2.
Środa I przemieszcza się wzdłuż pierścieniowych przestrzeni pomiędzy rurami 2
I 4
i jest usuwany rurami z przestrzeni międzyrurowej wymiennika ciepła 2.
Inne środowisko II przemieszcza się z góry na dół wzdłuż przestrzeni międzyrurowej obudowy wymiennika ciepła, myjąc rury 4
poza. W wymiennikach ciepła tej konstrukcji rury mogą wydłużać się pod wpływem temperatury, niezależnie od korpusu wymiennika ciepła. Elementarne wymienniki ciepła. Aby zwiększyć prędkość ruchu ośrodka w pierścieniu bez stosowania przegród utrudniających czyszczenie aparatu, stosuje się elementarne wymienniki ciepła. Każdy element takiego wymiennika ciepła jest prostym wymiennikiem płaszczowo-rurowym. Ogrzane i ochłodzone media przechodzą kolejno przez oddzielne elementy składające się z wiązki rur w osłonie o małej średnicy. Wymiennik ciepła składający się z takich elementów (przepustów) pozwala na znaczne nadciśnienie w przestrzeni międzyrurowej; można to uznać za modyfikację wielociągowego wymiennika płaszczowo-rurowego.
W elementarnych wymiennikach ciepła wzajemny ruch mediów zbliża się do efektywnego schematu czystego przeciwprądu. Jednak ze względu na podział całkowitej powierzchni wymiany ciepła na poszczególne elementy, konstrukcja staje się bardziej uciążliwa i wzrasta koszt wymiennika ciepła.
Dwururowe wymienniki ciepła. Wymienniki ciepła tej konstrukcji, zwane także wymiennikami ciepła rura w rurze, składają się z kilku połączonych szeregowo elementów rurowych, utworzonych przez dwie koncentrycznie ułożone rury (rys. VIII-16). Jeden płyn chłodzący przepływa przez wewnętrzne rury 1 , a drugi - wzdłuż pierścieniowej szczeliny między wewnętrzną 1 a zewnętrzną 2 Rury. Rury wewnętrzne (zwykle o średnicy 57-108 mm) są połączone rolkami 3 i rurami zewnętrznymi o średnicy 76-159 mm,- Rury 4.
Ryż. VIII-16. Dwururowy wymiennik ciepła: 1 - rury wewnętrzne;
2 - rury zewnętrzne; 3 - kalach; 4 - gałąź rury.
Ze względu na małe przekroje rur i przestrzeni międzyrurowych w dwururowych wymiennikach ciepła, nawet przy małych przepływach, osiągane są dość duże prędkości płynu, zwykle rzędu 1-1,5 m/s. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie wyższych współczynników przenikania ciepła i osiągnięcie większych obciążeń cieplnych na jednostkę masy aparatu niż w wymiennikach płaszczowo-rurowych. Ponadto wraz ze wzrostem prędkości chłodziwa maleje możliwość osadzania się zanieczyszczeń na powierzchni wymiany ciepła.
Jednocześnie te wymienniki ciepła są bardziej nieporęczne niż wymienniki płaszczowo-rurowe i wymagają większego zużycia metalu na jednostkę powierzchni wymiany ciepła, którą w urządzeniach tego typu tworzą jedynie rury wewnętrzne.
Dwururowe wymienniki ciepła mogą działać wydajnie przy niskich natężeniach przepływu chłodziwa, a także przy wysokich ciśnieniach.
Jeśli wymagana jest duża powierzchnia wymiany ciepła, urządzenia te składają się z kilku równoległych sekcji.
Zainstalowany i gotowy do pracy zespół płytowego wymiennika ciepła ma niewielkie wymiary i wysoki poziom wydajność. Tak, konkretny powierzchnia robocza takie urządzenie może osiągnąć 1500 m 2 /m 3. Konstrukcja takich urządzeń obejmuje zestaw płyt falistych, które są oddzielone od siebie uszczelkami. Uszczelki tworzą uszczelnione kanały. Medium oddające ciepło przepływa w przestrzeni pomiędzy wnękami, a wewnątrz wnęk znajduje się ośrodek pochłaniający ciepło lub odwrotnie. Płyty są zamontowane na ramie pręta i są ściśle względem siebie umieszczone.
Każda płyta wyposażona jest w następujący zestaw przekładek:
- uszczelka obwodowa ograniczająca kanał dla chłodziwa i dwa otwory dla jego wlotu i wylotu;
- dwie małe uszczelki izolujące dwa pozostałe otwory narożne umożliwiające przepływ drugiego chłodziwa.
Zatem konstrukcja ma cztery oddzielne kanały dla wejścia i wyjścia dwóch mediów biorących udział w procesach wymiany ciepła. Urządzenie tego typu jest w stanie rozprowadzać przepływy we wszystkich kanałach równolegle lub sekwencyjnie. Zatem w razie potrzeby każdy przepływ może przejść przez wszystkie kanały lub określone grupy.
Do zalet tego typu Urządzenia przypisuje się zwykle intensywności procesu wymiany ciepła, zwartości, a także możliwości pełna analiza urządzenie do celów czyszczenia. Wady obejmują konieczność starannego montażu w celu zachowania szczelności (w wyniku dużej liczby kanałów). Dodatkowo wadami tej konstrukcji jest tendencja do korozji materiałów, z których wykonane są uszczelki oraz ograniczona odporność termiczna.
W przypadkach, gdy możliwe jest zanieczyszczenie powierzchni grzewczej jednym z czynników chłodzących, stosuje się jednostki, których konstrukcja składa się z płyt spawanych parami. Jeśli zanieczyszczenie ogrzewanej powierzchni jest wykluczone z obu chłodziw, spawane są nieusuwalne wymienniki ciepła(takie jak na przykład urządzenie z falistymi kanałami i ruchem krzyżowym chłodziw).
Zasada działania płytowego wymiennika ciepła
Płytowy wymiennik ciepła do oleju napędowego
| Nazwa | Gorąca strona | Zimna strona |
|---|---|---|
| Zużycie (kg/h) | 37350,00 | 20000,00 |
| Temperatura na wlocie (°C) | 45,00 | 24,00 |
| Temperatura na wylocie (°C) | 25,00 | 42,69 |
| Strata ciśnienia (bar) | 0,50 | 0,10 |
| Transfer ciepła (kW) | 434 | |
| Właściwości termodynamiczne: | Olej napędowy | Woda |
| Ciężar właściwy (kg/m3) | 826,00 | 994,24 |
| 2,09 | 4,18 | |
| Przewodność cieplna (W/m*K) | 0,14 | 0,62 |
| Średnia lepkość (mPa*s) | 2,90 | 0,75 |
| Lepkość na ściance (mPa*s) | 3,70 | 0,72 |
| Rura wlotowa | B4 | F3 |
| Rura wylotowa | F4 | B3 |
| Konstrukcja ramy/płyty: | ||
| 2x68 + 0x0 | ||
| Układ płyt (przejście*kanał) | 1x67 + 1x68 | |
| Liczba talerzy | 272 | |
| 324,00 | ||
| Materiał płyty | 0,5 mm AL-6XN | |
| NITRIL | / 140 | |
| 150,00 | ||
| 16,00 / 22,88 PED 97/23/EC, Kat II, Modul Al | ||
| 16,00 | ||
| Typ ramy / wykończenie | IS nr 5 / kategoria C2 | RAL5010 |
| Kołnierz DN 150 St.37PN16 | ||
| Kołnierz DN 150 St.37PN16 | ||
| Objętość cieczy (l) | 867 | |
| Długość ramy (mm) | 2110 | |
| Maksymalna liczba talerzy | 293 | |
Płytowy wymiennik ciepła do ropy naftowej
| Nazwa | Gorąca strona | Zimna strona |
|---|---|---|
| Zużycie (kg/h) | 8120,69 | 420000,00 |
| Temperatura na wlocie (°C) | 125,00 | 55,00 |
| Temperatura na wylocie (°C) | 69,80 | 75,00 |
| Strata ciśnienia (bar) | 53,18 | 1,13 |
| Transfer ciepła (kW) | 4930 | |
| Właściwości termodynamiczne: | Para | Surowy olej |
| Ciężar właściwy (kg/m3) | 825,00 | |
| Ciepło właściwe (kJ/kg*K) | 2,11 | |
| Przewodność cieplna (W/m*K) | 0,13 | |
| Średnia lepkość (mPa*s) | 20,94 | |
| Lepkość na ściance (mPa*s) | 4,57 | |
| Stopień zanieczyszczenia (m²*K/kW) | 0,1743 | |
| Rura wlotowa | F1 | F3 |
| Rura wylotowa | F4 | F2 |
| Konstrukcja ramy/płyty: | ||
| Układ płyt (przejście*kanał) | 1x67 + 0x0 | |
| Układ płyt (przejście*kanał) | 2x68 + 0x0 | |
| Liczba talerzy | 136 | |
| Rzeczywista powierzchnia grzewcza (m²) | 91.12 | |
| Materiał płyty | 0,6 mm AL-6XN | |
| Materiał uszczelki / maks. tempo. (°C) | WITON | / 160 |
| Maks. temperatura projektowa(C) | 150,00 | |
| Maks. ciśnienie operacyjne/test (bar) | 16,00 / 22,88 PED 97/23/EC, Kat III, Modul B+C | |
| Maks. różnica ciśnień (bar) | 16,00 | |
| Typ ramy / wykończenie | IS nr 5 / kategoria C2 | RAL5010 |
| Połączenia strony gorącej | Kołnierz DN 200 St.37PN16 | |
| Dołączam zimna strona | Kołnierz DN 200 St.37PN16 | |
| Objętość cieczy (l) | 229 | |
| Długość ramy (mm) | 1077 | |
| Maksymalna liczba talerzy | 136 | |
Płytowy wymiennik ciepła
Płytowy wymiennik ciepła na propan
| Nazwa | Gorąca strona | Zimna strona |
|---|---|---|
| Zużycie (kg/h) | 30000,00 | 139200,00 |
| Temperatura na wlocie (°C) | 85,00 | 25,00 |
| Temperatura na wylocie (°C) | 30,00 | 45,00 |
| Strata ciśnienia (bar) | 0,10 | 0,07 |
| Transfer ciepła (kW) | 3211 | |
| Właściwości termodynamiczne: | Propan | Woda |
| Ciężar właściwy (kg/m3) | 350,70 | 993,72 |
| Ciepło właściwe (kJ/kg*K) | 3,45 | 4,18 |
| Przewodność cieplna (W/m*K) | 0,07 | 0,62 |
| Średnia lepkość (mPa*s) | 0,05 | 0,72 |
| Lepkość na ściance (mPa*s) | 0,07 | 0,51 |
| Stopień zanieczyszczenia (m²*K/kW) | ||
| Rura wlotowa | F1 | F3 |
| Rura wylotowa | F4 | F2 |
| Konstrukcja ramy/płyty: | ||
| Układ płyt (przejście*kanał) | 1x101 + 0x0 | |
| Układ płyt (przejście*kanał) | 1x102 + 0x0 | |
| Liczba talerzy | 210 | |
| Rzeczywista powierzchnia grzewcza (m²) | 131,10 | |
| Materiał płyty | 0,6 mm AL-6XN | |
| Materiał uszczelki / maks. tempo. (°C) | NITRIL | / 140 |
| Maks. temperatura projektowa (C) | 150,00 | |
| Maks. ciśnienie robocze/test. (bar) | 20,00 / 28,60 PED 97/23/EC, Kat IV, Modul G | |
| Maks. różnica ciśnień (bar) | 20,00 | |
| Typ ramy / wykończenie | IS nr 5 / kategoria C2 | RAL5010 |
| Połączenia strony gorącej | Kołnierz DN 200 AISI 316 PN25 DIN2512 | |
| Połączenia strony zimnej | Kołnierz DN 200 AISI 316 PN16 | |
| Objętość cieczy (l) | 280 | |
| Długość ramy (mm) | 2107 | |
| Maksymalna liczba talerzy | 245 | |
Opis płytowo-żebrowych wymienników ciepła
Właściwa powierzchnia robocza tego urządzenia może sięgać 2000 m2/m3. Zaletami takich konstrukcji są:
- możliwość wymiany ciepła między trzema lub więcej czynnikami chłodzącymi;
- lekka waga i głośność.
Strukturalnie wymienniki ciepła płytowo-żebrowe składają się z cienkich płyt, pomiędzy którymi znajdują się arkusze faliste. Arkusze te są przylutowane do każdej płyty. W ten sposób chłodziwo dzieli się na małe strumienie. Urządzenie może składać się z dowolnej liczby płytek. Płyny chłodzące mogą przemieszczać się:
- przepływ bezpośredni;
- przepływ krzyżowy.
Istnieć następujące typyżeberka:
- falisty (pofałdowany), tworzący falistą linię wzdłuż przepływu;
- nieciągłe żebra, tj. przesunięte względem siebie;
- łuszczące się żebra, tj. posiadające szczeliny wygięte w jedną lub różne strony;
- kolczasty, tj. wykonane z drutu, które można ułożyć w szachownicę lub korytarz.
Żebrowane lamelowo wymienniki ciepła wykorzystywane jako regeneracyjne wymienniki ciepła.
Blokowe grafitowe wymienniki ciepła: opis i zastosowanie
Wymienniki ciepła wykonane z grafitu charakteryzują się następującymi właściwościami:
- wysoka odporność na korozję;
- wysoki poziom przewodności cieplnej (może dochodzić do 100 W/(m·K)
Dzięki określone cechy wymienniki ciepła tego typu znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle chemicznym. Najszerzej stosowane są urządzenia z grafitu blokowego, których głównym elementem jest blok grafitowy w kształcie równoległościanu. Blok posiada nie przecinające się otwory (pionowe i poziome), które służą do przemieszczania chłodziw. Konstrukcja wymiennika ciepła z grafitu blokowego może obejmować jeden lub więcej bloków. Dwukierunkowy ruch chłodziwa odbywa się poprzez poziome otwory w bloku, co jest możliwe dzięki bocznym metalowym płytkom. Płyn chłodzący przepływający przez pionowe otwory wykonuje jeden lub dwa ruchy, co zależy od konstrukcji pokryw (górnej i dolnej). W wymiennikach ciepła z powiększonymi powierzchniami bocznymi płyn chłodzący przemieszczający się pionowo może wykonać dwa lub cztery przejścia.
Grafitowy wymiennik ciepła, impregnowany polimerem fenolowym, typu pierścieniowego blokowego, o powierzchni wymiany ciepła 320 m 2
Wymiennik ciepła typu blokowego z grafitowym pierścieniem dla H2SO4
| Chłodnica | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Nazwa | Wymiar | Gorąca strona | Zimna strona | ||
| Wejście | Wyjście | Wejście | Wyjście | ||
| Środa | H2SO4 (94%) | Woda | |||
| Konsumpcja | m³/godz | 500 | 552,3 | ||
| Temperatura robocza | °C | 70 | 50 | 28 | 40 |
| Fiz. Nieruchomości | |||||
| Gęstość | g/cm3 | 1,7817 | 1,8011 | 1 | |
| Ciepło właściwe | kcal/kg°C | 0,376 | 0,367 | 1 | |
| Lepkość | cP | 5 | 11,3 | 0,73 | |
| Przewodność cieplna | kcal/hm°C | 0,3014 | 0,295 | 0,53 | |
| Pochłaniane ciepło | kcal/godz | 6628180 | |||
| Skorygowana średnia różnica temperatur | °C | 25,8 | |||
| Spadek ciśnienia (dopuszczalny/obliczony) | kPa | 100/65 | 100/45 | ||
| Współczynnik przenikania ciepła | kcal/hm²°C | 802,8 | |||
| Współczynnik zanieczyszczenia | kcal/hm²°C | 5000 | 2500 | ||
| Warunki projektowe | |||||
| Ciśnienie projektowe | bar | 5 | 5 | ||
| Obliczona temperatura | °C | 100 | 50 | ||
| Specyfikacja/materiały | |||||
| Wymagana powierzchnia wymiany ciepła | m² | 320 | |||
| Uszczelki, materiał | teflon (fluoroplastik) | ||||
| Bloki, materiał | Grafit impregnowany polimerem fenolowo-aldehydowym | ||||
| Wymiary (średnica×długość) | mm | 1400*5590 | |||
| Wewnętrzna średnica kanału, osiowa/promieniowa | 20mm/14mm | ||||
| Liczba przejazdów | 1 | 1 | |||
| Liczba bloków | 14 | ||||
Grafitowy wymiennik ciepła do zawiesiny hydratu dwutlenku tytanu i roztworu kwasu siarkowego
Dane techniczne:
| Nazwa | Wymiar | Gorąca strona | Zimna strona | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Wejście | Wyjście | Wejście | Wyjście | ||
| Środa | Zawiesina hydratu dwutlenku tytanu i 20% H2SO4 | Woda | |||
| Konsumpcja | m³/godz | 40 | 95 | ||
| Temperatura robocza | °C | 90 | 70 | 27 | 37 |
| Ciśnienie operacyjne | bar | 3 | 3 | ||
| Powierzchnia wymiany ciepła | m² | 56,9 | |||
| Właściwości fizyczne | |||||
| Gęstość | kg/m3 | 1400 | 996 | ||
| Ciepło właściwe | kJ/kg∙°C | 3,55 | 4,18 | ||
| Przewodność cieplna | W/m∙K | 0,38 | 0,682 | ||
| Lepkość dynamiczna | wspólne przedsięwzięcie | 2 | 0,28 | ||
| Odporność cieplna na zanieczyszczenia | W/m²∙K | 5000 | 5000 | ||
| Spadek ciśnienia (obliczony) | bar | 0,3 | 0,35 | ||
| Wymiana ciepła | kW | 1100 | |||
| Średnia różnica temperatur | system operacyjny | 47,8 | |||
| Współczynnik przenikania ciepła | W/m²∙K | 490 | |||
| Warunki projektowe | |||||
| Ciśnienie projektowe | bar | 5 | 5 | ||
| Obliczona temperatura | °C | 150 | 150 | ||
| Materiały | |||||
| Uszczelki | PTFE | ||||
| obudowa | Stal węglowa | ||||
| Bloki | Grafit impregnowany żywicą fenolową | ||||
Rury cieplne dla przemysłu chemicznego
Rurka cieplna jest obiecującym urządzeniem stosowanym w przemyśle chemicznym do intensyfikacji procesów wymiany ciepła. Rurka cieplna to całkowicie szczelna rura o dowolnym przekroju poprzecznym, wykonana z metalu. Korpus rury wyłożony jest porowatym materiałem kapilarnym (knotem), włóknem szklanym, polimerami, porowatymi metalami itp. Ilość dostarczonego chłodziwa musi być wystarczająca do zaimpregnowania knota. Maksymalna temperatura robocza mieści się w zakresie od najniższej do 2000°C. Jako chłodziwo stosuje się:
- metale;
- wysokowrzące ciecze organiczne;
- stopione sole;
- woda;
- amoniak itp.
Jedna część rury znajduje się w strefie odprowadzania ciepła, reszta w strefie skraplania pary. W pierwszej strefie tworzą się pary płynu chłodzącego, w drugiej strefie ulegają kondensacji. Kondensat powraca do pierwszej strefy na skutek działania sił kapilarnych knota. Duża liczba ośrodków odparowania przyczynia się do spadku przegrzania cieczy podczas jej wrzenia. Jednocześnie współczynnik przenikania ciepła podczas parowania znacznie wzrasta (od 5 do 10 razy). Wskaźnik mocy rurki cieplnej zależy od ciśnienia kapilarnego.
Regeneratory
Regenerator ma korpus o przekroju okrągłym lub prostokątnym. Obudowa ta jest wykonana z metalowa blacha lub cegły, zgodnie z temperaturą utrzymywaną podczas pracy. Wewnątrz urządzenia znajduje się ciężki wypełniacz:
- cegła;
- szamot;
- blacha falista itp.
Regeneratory z reguły są urządzeniami sparowanymi, więc przepływają przez nie jednocześnie zimny i gorący gaz. Gorący gaz przekazuje ciepło do dyszy, a zimny gaz je odbiera. Cykl pracy składa się z dwóch okresów:
- rozgrzewanie dyszy;
- chłodzenie dyszy.
Dyszę ceglaną można ułożyć w innej kolejności:
- porządek korytarzowy (tworzy szereg prostych równoległych kanałów);
- wzór szachownicy (tworzy kanały o złożonym kształcie).
Regeneratory mogą być wyposażone w dysze metalowe. Za obiecujące urządzenie uważa się regenerator wyposażony w opadającą gęstą warstwę materiału ziarnistego.
Mieszanie wymienników ciepła. Kondensatory mieszające. Bańka. Chłodnice
Wymiana ciepła substancji (cieczy, gazów, materiałów ziarnistych), gdy są one w bezpośrednim kontakcie lub mieszaniu, charakteryzuje się maksymalnym stopniem intensywności. Zastosowanie takiej technologii jest podyktowane potrzebą proces technologiczny. Do mieszania cieczy stosuje się:
- pojemnik wyposażony w mieszadło;
- wtryskiwacz (stosowany również do ciągłego mieszania gazów).
Ciecze można podgrzewać poprzez skraplanie w nich pary. Para wprowadzana jest poprzez wiele otworów w rurze, która jest wygięta w kształcie koła lub spirali i znajduje się w dolnej części urządzenia. Urządzenie zapewniające przebieg tego procesu technologicznego nazywa się bełkotką.
Schłodzenie cieczy do temperatury bliskiej 0°C można przeprowadzić poprzez wprowadzenie lodu, który podczas topienia jest w stanie pochłonąć do 335 kJ/kg ciepła, lub skroplonych gazów obojętnych charakteryzujących się wysoka temperatura odparowanie. Czasami stosuje się mieszaniny chłodnicze, które po rozpuszczeniu w wodzie pochłaniają ciepło.
Ciecz można ogrzać poprzez kontakt z gorącym gazem i odpowiednio ochłodzić poprzez kontakt z zimnym. Proces ten zapewniają płuczki (urządzenia pionowe), w których strumień ochłodzonej lub ogrzanej cieczy przepływa w kierunku wznoszącego się strumienia gazu. Płuczkę można napełnić różnymi dyszami, aby zwiększyć powierzchnię styku. Dysze rozdzielają strumień cieczy na małe strumienie.
Do grupy wymienników mieszających zaliczają się także skraplacze mieszające, których zadaniem jest skraplanie par poprzez bezpośredni kontakt z wodą. Kondensatory mieszające mogą być dwojakiego rodzaju:
- skraplacze z przepływem bezpośrednim (para i ciecz poruszają się w tym samym kierunku);
- skraplacze przeciwprądowe (para i ciecz poruszają się w przeciwnych kierunkach).
Aby zwiększyć powierzchnię kontaktu pary z cieczą, przepływ cieczy dzieli się na małe strumienie.
Chłodnica powietrza z rurką żebrowaną
Wytwarza je wiele zakładów chemicznych duża liczba ciepło wtórne, które nie jest odzyskiwane w wymiennikach ciepła i nie może być ponownie wykorzystane w procesach. Ten upał uwalniane do środowiska, dlatego też należy minimalizować możliwe skutki. Do tych celów używają Różne rodzaje chłodnice.
Konstrukcja chłodnicy z rurami żebrowanymi składa się z szeregu rurek żebrowanych, w których przepływa schłodzona ciecz. Obecność żeber, tj. Żebrowana konstrukcja znacznie zwiększa powierzchnię chłodnicy. Żebra chłodnicy są dmuchane przez wentylatory.
Chłodnice tego typu stosuje się w przypadkach, gdy nie ma możliwości poboru wody do celów chłodniczych: np. w miejscu instalacji zakładów chemicznych.
Chłodnice do nawadniania
Konstrukcja chłodnicy rozpyłowej składa się z rzędów kolejno zamontowanych wężownic, wewnątrz których porusza się schłodzona ciecz. Cewki są stale nawadniane wodą, dzięki czemu następuje nawadnianie.
Wieże chłodnicze
Zasada działania wieży chłodniczej polega na tym, że podgrzana woda jest natryskiwana na szczyt konstrukcji, a następnie spływa po wypełnieniu. W dolnej części konstrukcji, na skutek naturalnego ssania, obok przepływającej wody przepływa strumień powietrza, który pochłania część ciepła wody. Ponadto część wody odparowuje podczas procesu opróżniania, co również powoduje utratę ciepła.
Wady projektu obejmują jego gigantyczne wymiary. Zatem wysokość chłodnicy wieżowej może sięgać 100 m. Niewątpliwą zaletą takiej chłodnicy jest jej działanie bez energii pomocniczej.
W podobny sposób działają wieże chłodnicze wyposażone w wentylatory. Różnica polega na tym, że powietrze jest pompowane przez ten wentylator. Należy zauważyć, że konstrukcja z wentylatorem jest znacznie bardziej kompaktowa.
Wymiennik ciepła o powierzchni wymiany ciepła 71,40 m²
Opis techniczny:
Pozycja 1: Wymiennik ciepła
| Dane dotyczące temperatury | Strona A | Strona B | ||
|---|---|---|---|---|
| Środa | Powietrze | Spaliny | ||
| Ciśnienie operacyjne | 0,028 bara | 0,035 bara | ||
| Środa | Gaz | Gaz | ||
| Przepływ wlotowy | 17 548,72 kg/h | 34 396,29 kg/h | ||
| Przepływ wyjściowy | 17 548,72 kg/h | 34 396,29 kg/h | ||
| Temperatura na wlocie/wylocie | -40/100°C | 250/180°C | ||
| Gęstość | 1,170 kg/m3 | 0,748 kg/m3 | ||
| Ciepło właściwe | 1,005 kJ/kg.K | 1,025 kJ/kg.K | ||
| Przewodność cieplna | 0,026 W/mK | 0,040 W/mK | ||
| Lepkość | 0,019 mPa.s | 0,026 mPa.s | ||
| Ciepło | ||||
Praca wymiennika ciepła
Opis wymiennika ciepła
Wymiary
| L1: | 2200 mm |
| L2: | 1094 mm |
| L3: | 1550 mm |
| LF: | 1094 mm |
| Waga: | 1547 kg |
| Waga z wodą: | 3366 kilogramów |
Kołnierzowy zanurzeniowy wymiennik ciepła 660 kW
Dane techniczne:
380 V, 50 Hz, 2x660 kW, 126 roboczych i 13 rezerwowych elementów grzejnych, łącznie 139 elementów grzejnych, przyłącze trójkątne 21 kanałów po 31,44 kW każdy. Ochrona - typ NEMA 4.7
Czynnik roboczy: Gaz regeneracyjny (procent objętościowy):
N2 – 85%, para wodna – 1,7%, CO2 – 12,3%, O2 – 0,9%, Sox – 100 ppm, H2S – 150 ppm, NH3 – 200 ppm. Występują zanieczyszczenia mechaniczne - sole amonowe, produkty korozji.
Lista dokumentów dostarczonych wraz ze sprzętem:
Paszport dla kołnierzowej głębinowej sekcji grzewczej z instrukcją montażu, uruchomienia, wyłączenia, transportu, rozładunku, przechowywania, informacjami dotyczącymi konserwacji;
Rysunek ogólna perspektywa Sekcje;
Miedziane wymienniki ciepła nadają się do środowisk chemicznie czystych i nieagresywnych, takich jak świeża woda. Materiał ten charakteryzuje się wysokim współczynnikiem przenikania ciepła. Wadą takich wymienników ciepła jest ich dość wysoki koszt.
Optymalnym rozwiązaniem dla oczyszczonych mediów wodnych jest mosiądz. W porównaniu z miedzianymi urządzeniami do wymiany ciepła jest tańszy i ma wyższą odporność na korozję i właściwości wytrzymałościowe. Warto również zauważyć, że niektóre stopy mosiądzu są odporne na woda morska i wysokie temperatury. Wadą materiału jest niska przewodność elektryczna i cieplna.
Najpopularniejszym rozwiązaniem materiałowym w wymiennikach ciepła jest stal. Dodanie do kompozycji różnych pierwiastków stopowych pozwala poprawić jej właściwości mechaniczne, fizyczne i chemiczne oraz rozszerzyć zakres zastosowań. W zależności od dodanych pierwiastków stopowych stal może być stosowana w środowiskach zasadowych, kwaśnych z różnymi zanieczyszczeniami i w wysokich temperaturach pracy.
Tytan i jego stopy wysokiej jakości materiał, o wysokiej wytrzymałości i przewodności cieplnej. Materiał ten jest bardzo lekki i jest stosowany w szerokim zakresie temperatur roboczych. Tytan i materiały na jego bazie wykazują dobrą odporność na korozję w większości środowisk kwaśnych lub zasadowych.
Materiały niemetalowe stosuje się w przypadkach, gdy wymagane są procesy wymiany ciepła w szczególnie agresywnych i korozyjnych środowiskach. Charakteryzują się wysoka wartość współczynnik przewodności cieplnej i odporność na większość substancji chemicznych substancje czynne co czyni je niezastąpionym materiałem stosowanym w wielu urządzeniach. Materiały niemetaliczne dzielą się na dwa typy: organiczne i nieorganiczne. Do materiałów organicznych zaliczają się materiały na bazie węgla, takie jak grafit i tworzywa sztuczne. Jako materiały nieorganiczne stosuje się krzemiany i ceramikę.
- płyn chłodzący, podczas którego przepływu może wydzielać się osad, kierowany jest głównie od strony, z której łatwiej jest oczyścić powierzchnię wymiany ciepła;
- chłodziwo o działaniu korozyjnym jest kierowane rurami, wynika to z mniejszego zapotrzebowania na zużycie materiału odpornego na korozję;
- aby zmniejszyć straty ciepła do otoczenia, chłodziwo o wysokiej temperaturze jest kierowane rurami;
- w celu zapewnienia bezpieczeństwa podczas stosowania płynu chłodzącego wysokie ciśnienie Zwyczajowo przepuszcza się go przez rury;
- W przypadku wymiany ciepła pomiędzy czynnikami chłodniczymi w różnych stanach skupienia (ciecz-para wodna, gaz) zwyczajowo ciecz kieruje się do rur, a parę do przestrzeni międzyrurowej.
Przeczytaj więcej o obliczaniu i doborze urządzeń do wymiany ciepła
Minimalna/maksymalna projektowa temperatura metalu dla części pod ciśnieniem: -39 / +30 şС.
W przypadku części bezciśnieniowych stosuje się materiał zgodny z normą EN 1993-1-10.
Klasyfikacja strefy: nieszkodliwa.
Kategoria korozyjności: ISO 12944-2: C3.
Rodzaj połączenia rur z blachą sitową: spawanie.
Silniki elektryczne
Wersja: nie przeciwwybuchowa
Stopień ochrony: IP 55
Przetwornice częstotliwości
Zaprojektowany dla silników w 50% elektrycznych.
Fani
Ostrza są wykonane z wzmocniony materiał aluminium/tworzywo sztuczne z ręczną regulacją nachylenia.
Poziom hałasu
Nie przekracza 85 ± 2 dBA w odległości 1 m i na wysokości 1,5 m od powierzchni.
Recyrkulacja zewnętrzna
Odpowiedni.
Żaluzje
Rolety górne, wejściowe i recyrkulacyjne z napędem pneumatycznym.
Wężownica podgrzewacza wody
Umieszczone na osobnej ramie. Każda grzałka znajduje się pod wiązką rurek.
Przełączniki wibracyjne
Każdy wentylator wyposażony jest w wyłącznik wibracyjny.
Zawiera podpory, pręty, komory drenażowe. Kompletna podłoga do recyklingu nie wchodzi w zakres dostawy.
Ochrona siatki
Siatkowa ochrona wentylatorów i części obrotowych.
Części zamienne
Części zamienne do montażu i uruchomienia
- Elementy złączne do konstrukcji stalowych: 5%
- Elementy mocujące osłony płyty rozdzielacza: 2%
- Elementy mocujące do armatury napowietrzającej i spustowej: 1 kpl. każdego typu
Części zamienne na 2 lata eksploatacji (opcjonalnie)
- Paski: 10% (minimum 1 komplet każdego rodzaju)
- Łożyska: 10% (minimum 1 sztuka każdego typu)
- Uszczelki nawiewu, drenażu: 2 szt. każdy rodzaj
- Łączniki odpowietrznika i spustu: 2 zestawy każdego typu
- Jeden czujnik poziomu do ustawiania nachylenia łopatek wentylatora
- Zestaw naprawczy jednego płetwy
Dokumentacja techniczna w języku rosyjskim (2 egzemplarze + CD)
Aby zatwierdzić dokumentację roboczą:
- Rysunek ogólny łącznie z obciążeniami
- Schemat elektryczny
- Specyfikacja sprzętu
- Plan testów
Z wyposażeniem:
- Podstawowa dokumentacja dotycząca kontroli testowych zgodnie z normami, przepisami i innymi wymaganiami
- Instrukcja obsługi
- Obszerny opis urządzenia
Dokumentacja testów i kontroli:
- Plan testów dla każdego stanowiska
- Kontrola w sklepie
- Próba hydrostatyczna
- Certyfikaty na materiały
- Arkusz danych zbiornika ciśnieniowego
- Kontrola TUV
Informacje wysyłkowe:
- Wiązka rur jest w pełni zmontowana i przetestowana
- Nagrzewnica wodna jest w pełni zmontowana
- Żaluzje są w pełni zmontowane
- Komory spustowe w oddzielnych częściach
- Żaluzje recyrkulacyjne z płytami w oddzielnych częściach
- Zespoły wentylatorów
- Konstrukcje stalowe w oddzielnych częściach
- Silniki elektryczne, wentylatory osiowe, wyłączniki wibracyjne i części zamienne drewniane pudełka
- Montaż na miejscu za pomocą łączników (bez spawania)
Zakres dostawy
Poniższy sprzęt i dokumentacja projektu zawarte w zakresie dostawy:
- Obliczenia temperaturowe i mechaniczne
- Wiązki rur z korkami do odpowietrzania i drenażu
- Zespoły wentylatorów
- Silniki elektryczne
- Przetwornice częstotliwości (50/% wszystkich wentylatorów)
- Przełączniki wibracyjne (100% wszystkich wentylatorów)
- Komory spustowe
- Struktury wsporcze
- Platformy serwisowe do podpór i drabin
- Zewnętrzny system recyrkulacji
- Czujniki temperatury po stronie powietrza
- Żaluzje na recyrkulacji/wlocie/wylocie z napędem pneumatycznym
- Pętle do podnoszenia
- Grunt
- Obróbka powierzchniowa
- Części zamienne do montażu i uruchomienia
- Części zamienne na 2 lata eksploatacji
- Specjalne narzędzie
- Przeciwkołnierze, łączniki i uszczelki
Następujące wyposażenie nie wchodzi w zakres dostawy:
- Usługi instalacyjne
- Wstępny montaż
- Śruby kotwowe
- Izolacja termiczna i ochrona przeciwpożarowa
- Podpory kablowe
- Ochrona przed gradem i kamieniami
- Platforma dostępu silniki elektryczne
- Grzejniki elektryczne
- Szafa sterownicza do przetwornice częstotliwości*
- Materiały do instalacja elektryczna*
- Przyłącza czujników ciśnienia i temperatury*
- Rozdzielacze wlotowe i wylotowe, rury łączące i złączki*
Płytowy wymiennik ciepła to urządzenie, w którym jeden czynnik chłodzący przenosi lub odbiera ciepło od innego poprzez powierzchnię zwaną wymianą ciepła. Tworzy go zestaw cienkich tłoczonych płytek o specjalnie pofałdowanej powierzchni.
Zasada działania płytowego wymiennika ciepła.
Zasada działania wymiennika płytowego - schemat
Zebrane w jednym opakowaniu tworzą kanały, którymi przemieszczają się czynniki chłodzące, wymieniając między sobą energię cieplną. Kanały dystrybucji chłodziwa są zaprojektowane w specjalny sposób, w którym dochodzący i wychodzący płyn chłodzący stale się naprzemiennie.
Producenci osiągają to, łącząc płyty wewnątrz wymiennika ciepła optymalna opcja transfer ciepła dla każdego typu urządzenia. Główny warunek tego Przepływ płynu chłodzącego w wymienniku ciepła musi być turbulentny(oburzony). To jedyny sposób, aby to osiągnąć wysoka wydajność i samooczyszczanie płyt. Przypomnijmy, że przepływ chłodziwa w wymiennikach ciepła typu rura w rurze jest laminarny, spokojny, stąd niski współczynnik przenikania ciepła i duże rozmiary klasyczne wymienniki płaszczowo-rurowe.
Schemat układu płytowego wymiennika ciepła.
Obecnie główni producenci płytowych wymienników ciepła oferują następującą zasadę układu:
Układ jednoprzebiegowego wymiennika ciepła polega na tym, że chłodziwo jest natychmiast dzielone na równoległe przepływy, przechodzi przez wszystkie kanały płyt i łącząc się w jeden kanał, wpływa do otworu wylotowego chłodziwa.
Układ wielociągowego wymiennika ciepła. W tym przypadku więcej złożony obwód, chłodziwo krąży przez tę samą liczbę kanałów, wykonując obrót w płycie. Osiąga się to poprzez zainstalowanie przegród, w które pasują ślepe przegrody. Dużo trudniej jest to utrzymać, wyczyścić, zdemontować i złożyć.
Płyty płytowego wymiennika ciepła ułożone są jedna za drugą z obrotem o 180 stopni. Taki wymiennik ciepła tworzy pakiet z czterema kolektorami służącymi do odprowadzania i podawania cieczy. Odpowiednio pierwsza i ostatnia płyta nie biorą udziału w procesie wymiany ciepła, tylna płyta jest pusta, bez otworów.
Uszczelki gumowe mocowane są pomiędzy płytami za pomocą połączenia zaciskowego. Jest prosty i niezawodny, a uszczelki są samocentrujące, co pozwala na automatyczny montaż. Oznacza to, że podczas instalacji po czyszczeniu wszystko się ułoży bez szczególny wysiłek. Uszczelki posiadają mankietowe obrzeże, które tworzy dodatkową barierę i zapobiega wyciekom płynu chłodzącego.
Schemat projektu ramy Wymiennik ciepła jest również najprostszy: stała płyta przednia i ruchoma płyta tylna, statyw, dolna i górna prowadnica, śruby łączące.
Schemat montażu płyty Wymiennik ciepła nie jest skomplikowany, górna i dolna prowadnica są zamocowane na statywie i stałej płycie. Na prowadnicach przyszłego wymiennika ciepła umieszcza się pakiet płyt, a następnie płytę ruchomą. Płyty ruchome i nieruchome skręcone są ze sobą za pomocą śrub.
Płytowy wymiennik ciepła – materiały użyte do produkcji.
Materiałem używanym na uszczelki jest etylen-propylen., w skrócie „EPDM”. Wytrzymuje temperatury od minus 30°C do plus 160°C i nie ulega zniszczeniu pod wpływem nie tylko działania wody, ale także pary wodnej pochodzącej z tłuszczów i olejów.
Pozostaje tylko wspomnieć o materiale, z którego wykonano płyty płytowego wymiennika ciepła. Najczęściej to Stal nierdzewna AISI 316, po wytłoczeniu obowiązkowy Płyta jest polerowana elektrochemicznie.
Grubość płyty zależy od maksymalnego ciśnienia roboczego. Dla ciśnień do 1 MPa stosuje się płyty o grubości 0,4 mm, dla ciśnień do 1,6 MPa - płyty o grubości 0,5 mm, dla ciśnień 2,5 MPa - płyty o grubości 0,6 mm. Oczywiście koszt wymiennika ciepła zależy od grubości płyt, układu i ciśnienia. Jeśli jest to dla Ciebie fundamentalnie ważne niska cena wymiennik ciepła, a wiesz, że go nie masz agresywne środowisko można zamówić ze stali AISI 304, jest taniej.
Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła- Jest to urządzenie służące do wymiany ciepła pomiędzy dwoma różnymi przepływami. Jedno medium jest podgrzewane pod wpływem czynnika chłodzącego drugiego. Dwa różne ośrodki mogą zmienić swój stan skupienia, ale podczas przenoszenia energii nie następuje mieszanie. Wymiana ciepła odbywa się przez ścianki urządzenia. Rury są często żebrowane w celu zwiększenia powierzchni wymiany ciepła.
Rodzaje wymienników ciepła
Istnieją wymienniki ciepła różne rodzaje. Ich średnica może wynosić od 159 do 3000 mm. Maksymalne ciśnienie - 160 kg/cm2. Długość może wahać się od kilkudziesięciu do 10 000 mm. Rodzaje jednostek:
- Z wbudowanymi kratkami wykonanymi w formie rury.
- Konstrukcja płaszczowo-rurowego wymiennika ciepła może obejmować kompensator temperatury.
- Urządzenie wyposażone w pływającą głowicę.
- Z Kształt U urządzenia.
- Łączny. Posiada kompensator i wbudowaną głowicę pływającą.
W tym filmie dowiesz się, jak klasyfikuje się wymienniki ciepła:
Konstrukcja wymiennika płaszczowo-rurowego, w którym znajdują się arkusze rurowe, zapewnia sztywne połączenie wszystkich elementów. Urządzenia tego typu stosowane są najczęściej w przemyśle naftowym lub chemicznym. Urządzenia tego typu stanowią około trzech czwartych całego rynku. W tym typie blachy sitowe są przyspawane od wewnątrz do ścianek korpusu i mocowane do nich za pomocą sztywnego złącza rury wymiany ciepła. Pozwala to uniknąć wszelkich przesunięć Składowych elementów wewnątrz obudowy.
Skorupa i rurka wymiennik ciepła kompensuje wydłużenie pod wpływem ciepła poprzez ściskanie wzdłużne lub za pomocą specjalnych elastycznych wkładek w ekspanderach. Jest to konstrukcja półsztywna.
Urządzenie z pływającą głowicą uważane jest za znacznie bardziej zaawansowane. Głowica pływająca to specjalna ruchoma kratka. Porusza się po całym systemie rur wraz z pokrywą. Takie urządzenie jest droższe, ale także znacznie bardziej niezawodne.
Istnieją wymienniki ciepła jednoprzebiegowe i wieloprzebiegowe W przypadku urządzenia z systemem rur w kształcie litery U dwa końce są przyspawane do jednej siatki. Kąt obrotu wynosi 180°, a promień wynosi 4 średnice rury. Dzięki takiej konstrukcji rury wewnątrz obudowy można dowolnie przedłużać.
Istnieją wymienniki ciepła jednoprzebiegowe i wieloprzebiegowe. Wybór zależy od kierunku ruchu chłodziwa wewnątrz aparatu. W jednym przejściu wypełniacz porusza się najkrótszą ścieżką. Bardzo świecący przykład tego typu urządzenie - Jest to podgrzewacz wody PKB, który jest stosowany w systemach grzewczych. Takie urządzenie najlepiej stosować w miejscach, gdzie nie jest wymagana duża szybkość wymiany ciepła (różnica między temp środowisko a nośnik ciepła jest minimalny).
Urządzenia wieloprzebiegowe mają specjalne przegrody poprzeczne. Zapewniają przekierowanie przepływu chłodziwa. Stosowany tam, gdzie wymagane są wysokie współczynniki przenikania ciepła. Urządzenia rurowe dzielą się również na jednoprzepływowe, krzyżowe i przeciwprądowe.
Aby wymiennik ciepła mógł pracować ekstremalne warunki, zamiast zwyklego stalowe rury użyj szkła lub grafitu. Obudowa jest uszczelniona za pomocą uszczelek.
Zasada działania
Urządzenie ma dość prostą zasadę działania. Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła oddziela media. Wewnątrz konstrukcji nie dochodzi do mieszania się produktów. Przenikanie ciepła następuje wzdłuż ścianek elementów rurowych, które oddzielają chłodziwa. Jeden nośnik znajduje się wewnątrz rur, a drugi jest dostarczany pod ciśnieniem do przestrzeni międzyrurowej. Stany zbiorcze oba nośniki energii mogą się różnić. Może to być gaz, para lub ciecz.
Zasada działania wymiennika płaszczowo-rurowego opiera się na normalnych procesach przenoszenia energii pomiędzy cieczami i różnymi gazami. Aby zwiększyć współczynnik przenikania energii cieplnej, stosuje się dość duże prędkości ruchu produktów wewnątrz konstrukcji. Dla pary lub gazu generują od 8 do 25 m/s. Dla płynne chłodziwa minimalna prędkość wynosi 1,5 m na sekundę.
Ciepło przechodzi przez ściany tego urządzenia Projekt aparatu płaszczowo-rurowego
Główną zaletą płaszczowo-rurowego wymiennika ciepła i główny powód jego popularność polega na wysoka niezawodność projekty. Zawiera komory rozdzielcze, które są wyposażone w rury. W zestawie znajduje się również cylindryczna osłona, wiązka rur i pewna liczba rusztów. Całość konstrukcji uzupełniają osłony umieszczone na końcach. W zestawie znajdują się wsporniki umożliwiające ustawienie urządzenia w płaszczyźnie poziomej. Dostępny jest także uchwyt umożliwiający montaż urządzenia w dowolnym miejscu w przestrzeni.
Aby zwiększyć wymianę ciepła między chłodziwem, stosuje się rury pokryte specjalnymi żebrami. Jeśli zadaniem jest zmniejszenie wymiany ciepła, wówczas ciało jest pokryte jakąś warstwą termoizolacyjną. W ten sposób można znacznie zwiększyć właściwości kumulujące produktu. Stosowane są specjalne konstrukcje, w których jedna rura znajduje się w drugiej.
Do wykonania obudowy używana jest gruba blacha stalowa (od 4 mm). Do produkcji krat najczęściej bierze się ten sam materiał, ale jego grubość jest znacznie większa (od 2 cm). Głównym elementem jest wiązka rur wykonana z materiału o wysokiej przewodności cieplnej. Wiązka ta jest mocowana z jednej lub obu stron na arkuszach rurowych.
Zalety i wady
Urządzenia te posiadają szereg zalet, które zapewniają wystarczającą konkurencyjność na rynku systemy wymiany ciepła. Główne zalety sprzętu:
- Konstrukcja zapewnia doskonałą odporność na wstrząsy hydrauliczne. Podobne systemy nie mają tej cechy.
- Wymienniki płaszczowo-rurowe mogą pracować w ekstremalnych warunkach lub z produktami dość mocno zanieczyszczonymi.
- Są bardzo łatwe w użyciu. Łatwe do przeprowadzenia czyszczenie mechaniczne sprzęt, jest planowany Konserwacja. Sprzęt ma wysoką łatwość konserwacji.
Ten wymiennik ciepła ma zarówno zalety, jak i wady Pomimo wszystkich zalet, urządzenie to ma również wady. Należy je wziąć pod uwagę przed zakupem. W zależności od przeznaczenia mogą być wymagane inne podobne systemy. Wady urządzenia:
- Wydajność jest niższa niż w przypadku produktów płytowych. Dzieje się tak dlatego, że wymienniki płaszczowo-rurowe mają mniejszą powierzchnię do przenoszenia ciepła.
- Jest duży. To wzmacnia ostateczny koszt, a także koszty operacyjne.
- Współczynnik przenikania ciepła zależy w dużym stopniu od szybkości przemieszczania się czynnika.
Pomimo wszystkich swoich wad urządzenia płaszczowo-rurowe znalazły swoją niszę na rynku wymienników ciepła. Są one nadal popularne i wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu.
Obszar zastosowań
Produkty skorupowe i rurowe są używane jako część sieci użyteczności publicznej Mieszkalnictwo i usługi komunalne. Wykorzystuje się je także w stacjach grzewczych do zasilania gorąca woda budynki mieszkalne. Indywidualne punkty grzewcze mają pewną przewagę nad centralnym zaopatrzeniem w ciepło i wodę: dostarczają ciepło do budynków i innych obiektów znacznie wydajniej niż scentralizowana sieć ciepłownicza.
Wymienniki ciepła tego typu znajdują zastosowanie także w przemyśle naftowym, chemicznym i gazowniczym. Znajdują zastosowanie w energetyce cieplnej, gdzie chłodziwa charakteryzują się dużą szybkością przenikania temperatury. I to nie wszystkie branże, w których wykorzystuje się taki sprzęt. Można go znaleźć w wyparkach reboilerów lub w chłodnicach skraplaczy z powietrzną wymianą ciepła, kolumny destylacyjne. Znalazło zastosowanie w produkcji piwa i przemyśle spożywczym.
Obsługa urządzenia
Rurowy wymiennik ciepła ma wysoką żywotność. Aby skutecznie spełniał swoją rolę i służył przez długi czas, konieczne jest terminowe przeprowadzanie planowych konserwacji. Najczęściej urządzenie jest wypełnione cieczą, która nie przeszła etapów filtracji. Prowadzi to do stopniowego zatykania rurek, co uniemożliwia swobodny przepływ płynu chłodzącego w całym układzie. Należy je przeprowadzać terminowo i systematycznie czyszczenie mechaniczne wszystkie elementy produktu płaszczowo-rurowego. Konieczne jest również umycie elementów pod wysokim ciśnieniem.
Jeśli zajdzie potrzeba naprawy aparatu rurowego, pierwszym krokiem jest przeprowadzenie działań diagnostycznych. Pozwala to odkryć główne problemy. Najbardziej narażoną częścią są rurki, które najczęściej ulegają uszkodzeniu. Diagnostykę przeprowadza się za pomocą testów hydraulicznych.
Wszelkie urządzenia do wymiany energii cieplnej są dość kapryśne. Obejmuje to urządzenia płaszczowo-rurowe. Dokonując jakichkolwiek ingerencji w konstrukcję w celu naprawy, należy wziąć pod uwagę, że może to mieć wpływ na współczynnik przewodności cieplnej, a tym samym na wymianę ciepła między mediami. Wiele firm i osoby kup kilka instalacji na raz, aby móc szybko podłączyć się do innego urządzenia.
Należy pamiętać, że przy regulacji urządzeń opartych na kondensacie mogą pojawić się pewne trudności. Absolutnie wszelkie zmiany pociągają za sobą wzrost lub spadek wymiany ciepła. Należy także wziąć pod uwagę, że zmiana powierzchni następuje nieliniowo.
Płytowe wymienniki ciepła stosowane w zaopatrzeniu w ciepłą wodę, klimatyzację, systemy grzewcze domów prywatnych i przedsiębiorstw, w punktach i sieciach ciepłowniczych jako grzejniki, lodówki lub skraplacze. Wymienniki ciepła przeprowadzają wymianę ciepła między różnymi mediami, na przykład para-ciecz, para-gaz-ciecz, ciecz-ciecz, gaz-gaz. Ciepło przekazywane jest z gorącego ośrodka (chłodziwa) do zimnego.
Konstrukcyjnie wymienniki ciepła są rekuperacyjnym wymiennikiem ciepła z układem falistych, tłoczonych płyt, ściśle do siebie dociśniętych.
Standardowe rozmiary wymienników ciepła opisano w GOST 15518-87 „Płytowe wymienniki ciepła. Rodzaje, parametry i główne wymiary”.
Parametry techniczne stosowania płytowych wymienników ciepła:
- powierzchnia wymiany ciepła 1-800 m2
- ciśnienie robocze - nie niższe niż 0,002 MPa
- temperatura czynnika roboczego - -70°С...+200°С
Zasada działania i budowa płytowych wymienników ciepła
Czynnik chłodzący i ogrzany czynnik zbliżają się do siebie wzdłuż płytek złączonych w pakiet. Płytki w opakowaniu posiadają takie same rozmiary. Płytki umieszczone są względem siebie obrócone o 180°C. Pomiędzy obrobionymi pakietami z płytami umieszczonymi na ramie powstają kanały szczelinowe. Ciecze przemieszczają się tymi kanałami. W ten sposób następuje naprzemienność kanałów, przez które chłodziwo przemieszcza się w jednym kierunku, a ogrzane medium w drugim. Szczelność kanałów zapewnia gumowa uszczelka konturowa na każdej płycie. Uszczelkę montuje się w czterech rowkach: przez dwa rowki doprowadzane/odprowadzane są ciecze; pozostałe dwa otwory umożliwiają mieszanie dwóch cieczy o różnych temperaturach. W przypadku ewentualnego przebicia rowków wyciekająca ciecz wypływa przez rowki drenażowe.
Kręty ruch płynów powoduje turbulencje w przepływach. Intensywność wymiany ciepła wzrasta w wyniku różnicy temperatur wynikającej z przeciwprądu dwóch różnych cieczy. Opór hydrauliczny jednocześnie dość niski. Tworzenie się kamienia podczas wymiany ciepła jest zminimalizowane poprzez zastosowanie materiałów odpornych na korozję (stal ocynkowana, tytan, aluminium) poddanych obróbce metodą tłoczenia na zimno. Uszczelki są tradycyjnie wykonane z polimerów na bazie gumy (naturalnej lub syntetycznej).
Rysunek płytowego wymiennika ciepła
1-płyta stała, 2-prowadnica górna, 3-płyta ruchoma, 4-stojak, 5, 6-pak płyt, 7-prowadnica dolna, 8-śruby ściągające
Rodzaje płytowych wymienników ciepła
Formalnie płytowe wymienniki ciepła Istnieją dwa główne typy:
- uszczelkowe płytowe wymienniki ciepła
- nierozłączne płytowe wymienniki ciepła (lutowane, spawane)
Najczęściej stosowane są uszczelkowe płytowe wymienniki ciepła, których konstrukcję opisano powyżej.
Płytowe wymienniki ciepła mogą być produkowane w kilku wersjach: jednociągowej, dwuciągowej, trójciągowej.
Ruch przepływu w jednociągowych, dwuciągowych i trzyciągowych wymiennikach ciepła
Zalety płytowych wymienników ciepła
- powierzchnia wymiany ciepła wynosi 99-99,8% całkowitej powierzchni wymiennika ciepła
- wysoki współczynnik przenikania ciepła
- wielokrotnego użytku
- łatwa instalacja, ponieważ elementy mocujące znajdują się po jednej stronie wymiennika ciepła
- możliwość zmiany szerokości i ilości kanałów w celu ograniczenia strat hydraulicznych
- możliwość zwiększenia powierzchni wymiany ciepła w celu zwiększenia wymiany ciepła poprzez zainstalowanie dodatkowych płyt