Technický popis

Plášťové a rúrkové výmenníky tepla vyrábané spoločnosťou Geoclima- dosť komplexné zariadenie a existuje veľa druhov. Patria k typu rekuperačných. Výmenníky tepla sú rozdelené do typov v závislosti od smeru pohybu chladiacej kvapaliny.

Typy plášťových a rúrkových výmenníkov tepla:

• krížový tok;
• protiprúd;
• priamy tok.

Plášťové výmenníky tepla dostali svoje meno, pretože tenké rúrky, ktorými sa chladiaca kvapalina pohybuje, sú umiestnené v strede hlavného plášťa. Rýchlosť, ktorou sa látka bude pohybovať, závisí od toho, koľko rúrok je v strede puzdra. Koeficient prestupu tepla bude zase závisieť od rýchlosti pohybu látky. Škrupina a rúrka výmenníky tepla CROM / GEOCLIMA sa používajú na ohrev/chladenie, kondenzáciu/odparovanie rôznych kvapalných a parných médií v rôzne procesy výroby.

Výroba plášťových a rúrkových výmenníkov tepla v Rusku vyrába tieto typy zariadení:

• Trubicové výmenníky tepla Geoclima pre stlačené plyny
• Trubicové výmenníky tepla Geoclima na rekuperáciu tepla výfukových plynov
• Trubicové výmenníky tepla Geoclima na chladenie bioplynu
• Trubicové výmenníky tepla Geoclima – para/voda
• Trubicové výmenníky tepla Geoclima pre CO2
• Plášťové výmenníky tepla Geoclima vyrobené zo špeciálnych materiálov (inox 304, 316, 316L, 316Ti, 321, 90Cu10NiFe, 70Cu30NiFe, uhlíková oceľ, titán)
• Plášťové rúrkové výmenníky tepla Geoclima s koaxiálnymi rúrkami. (používa sa na vykurovanie, chladenie plynov, olejov, agresívnych médií, spätné získavanie tepla z odpadov spalín. Prevádzkové podmienky plášťových výmenníkov tepla s CROM koaxiálnymi rúrkami; tlak -300ATM, teplota +600*C.
• Plášťové výmenníky tepla Geoclima sú zaplaveného typu (cirkulácia chladiva prebieha v medzirúrkovom priestore a cirkulácia vody cez potrubia).

Zvláštnosti

Použitie pokročilého vývoja a technológií pri vytváraní plášťových a rúrkových výmenníkov tepla zaisťuje maximálnu účinnosť prenosu tepla pri rovnakých rozmeroch.

Na výrobu rúrkových výmenníkov tepla sa používajú legované a vysokopevnostné ocele. Tieto druhy ocelí sa používajú, pretože tieto zariadenia spravidla pracujú v extrémne agresívnom prostredí, ktoré môže spôsobiť koróziu.

Výmenníky tepla sú tiež rozdelené do typov. Vyrábajú sa tieto typy zariadení:

• s kompenzátorom teplotného krytu;
• s pevnými rúrkami;
• s rúrkami v tvare U;
• s plávajúcou hlavou;
• je možné použiť aj rôzne dizajnové riešenia Napríklad plávajúca hlava a teplotný kompenzátor môžu byť použité v jednom dizajne.

Zariadenia typu škrupina a trubica sú klasifikované podľa ich funkcií:

• Univerzálne výmenníky tepla;
• Výparníky;
• Kondenzátory;
• Chladničky;

Výmenníky tepla sú podľa ich umiestnenia:

• Horizontálne;
• Vertikálne

Charakteristické vlastnosti zariadenia:
Hlavnou a najvýznamnejšou výhodou je vysoká životnosť tohto typu jednotky pre vodné kladivo. Väčšina typov dnes vyrábaných výmenníkov tepla túto kvalitu nemá.

Druhou výhodou je, že škrupinové a rúrkové jednotky nevyžadujú čisté prostredie. Väčšina zariadení v agresívne prostredie pracovať nestabilne. Napríklad doskové výmenníky tepla túto vlastnosť nemajú a sú schopné prevádzky výlučne v čistom prostredí.

Treťou významnou výhodou rúrkových výmenníkov tepla je ich vysoká účinnosť. Z hľadiska účinnosti sa dá porovnať s doskový výmenník tepla, ktorý je vo väčšine ohľadov najúčinnejší.

Môžeme teda s istotou povedať, že rúrkové výmenníky tepla sú jednou z najspoľahlivejších, najodolnejších a vysoko účinných jednotiek:

• vysoká produktivita
• kompaktnosť
• spoľahlivosť
• všestrannosť pri použití.

Výmenníky tepla sú zariadenia, ktoré slúžia na prenos tepla z chladiacej kvapaliny (horúcej látky) na studenú látku (ohrievanú). Ako chladivo je možné použiť plyn, paru alebo kvapalinu. V súčasnosti sú rúrkové výmenníky tepla najrozšírenejšie zo všetkých typov výmenníkov tepla. Princíp činnosti rúrkového výmenníka tepla spočíva v tom, že horúce a studené chladivo sa pohybuje cez dva rôzne kanály.

Proces výmeny tepla prebieha medzi stenami týchto kanálov.

Jednotka výmeny tepla

Výmenník tepla je pomerne zložité zariadenie a existuje veľa druhov. Plášťové a rúrkové výmenníky tepla sú typom rekuperačného výmenníka tepla. Výmenníky tepla sú rozdelené do typov v závislosti od smeru pohybu chladiacej kvapaliny. Sú to:

• krížový tok;
• protiprúd;
• priamy tok.

Plášťové výmenníky tepla dostali tento názov, pretože tenké rúrky, ktorými sa chladiaca kvapalina pohybuje, sú umiestnené v strede hlavného plášťa. Rýchlosť, ktorou sa látka bude pohybovať, závisí od toho, koľko rúrok je v strede puzdra. Koeficient prestupu tepla bude zase závisieť od rýchlosti pohybu látky.

Na výrobu rúrkových výmenníkov tepla sa používajú legované a vysokopevnostné ocele. Tieto druhy ocelí sa používajú, pretože tieto zariadenia spravidla pracujú v extrémne agresívnom prostredí, ktoré môže spôsobiť koróziu.
Výmenníky tepla sú tiež rozdelené do typov. Vyrábajú sa tieto typy zariadení:

• s kompenzátorom teplotného krytu;
• s pevnými rúrkami;
• s rúrkami v tvare U;
• s plávajúcou hlavou.

Výhody plášťových a rúrkových výmenníkov tepla

Jednotky škrupín a rúr v v poslednej dobe sú veľmi žiadané a väčšina spotrebiteľov uprednostňuje tento typ jednotky. Táto voľba nie je náhodná - rúrkové jednotky majú mnoho výhod.

Výmenník tepla

Hlavnou a najvýznamnejšou výhodou je vysoká odolnosť tohto typu jednotiek proti vodnému rázu. Väčšina typov dnes vyrábaných výmenníkov tepla túto kvalitu nemá.

Druhou výhodou je, že škrupinové a rúrkové jednotky nevyžadujú čisté prostredie. Väčšina zariadení pracuje nestabilne v agresívnom prostredí. Napríklad doskové výmenníky tepla túto vlastnosť nemajú a sú schopné prevádzky výlučne v čistom prostredí.
Treťou významnou výhodou rúrkových výmenníkov tepla je ich vysoká účinnosť. Z hľadiska účinnosti sa dá porovnať s doskovým výmenníkom tepla, ktorý je vo väčšine ohľadov najefektívnejší.

Môžeme teda s istotou povedať, že rúrkové výmenníky tepla sú jednou z najspoľahlivejších, najodolnejších a vysoko účinných jednotiek.

Nevýhody plášťových a rúrkových jednotiek

Napriek všetkým výhodám majú tieto zariadenia aj niektoré nevýhody, ktoré tiež stoja za zmienku.

Prvou a najvýznamnejšou nevýhodou je veľké veľkosti. V niektorých prípadoch sa od používania takýchto jednotiek musí upustiť práve kvôli ich veľkým rozmerom.

Druhou nevýhodou je vysoká spotreba kovu, čo je dôvod vysoká cena plášťové a rúrkové výmenníky tepla.

Kovový výmenník tepla

Výmenníky tepla, vrátane rúrkových výmenníkov, sú pomerne rozmarné zariadenia. Skôr či neskôr potrebujú opravy, čo má za následok určité následky. „Najslabšou“ časťou výmenníka tepla sú rúrky. Najčastejšie sú zdrojom problémov. Pri opravách nezabudnite vziať do úvahy, že v dôsledku akéhokoľvek zásahu sa môže znížiť prenos tepla.

Keď poznajú túto vlastnosť jednotiek, väčšina skúsených spotrebiteľov uprednostňuje nákup výmenníkov tepla s „rezervou“.

Plášťový a rúrkový výmenník tepla: technické vlastnosti a princíp fungovania

5 (100 %) hlasov: 3

Teraz sa pozrieme na technické vlastnosti a princíp fungovania rúrkových výmenníkov tepla, ako aj na výpočet ich parametrov a vlastností podľa výberu pri nákupe.

Výmenníky tepla zabezpečujú proces výmeny tepla medzi kvapalinami, z ktorých každá má rozdielne teploty. V súčasnosti plášťový a rúrkový výmenník tepla našiel svoje uplatnenie s veľkým úspechom v rôznych priemyselných odvetviach: chemický, ropný, plynárenský. Pri ich výrobe nie sú žiadne ťažkosti, sú spoľahlivé a majú schopnosť vyvinúť veľkú plochu na prenos tepla v jednom zariadení.

Toto meno dostali kvôli prítomnosti puzdra, ktoré skrýva vnútorné potrubia.

Zariadenie a princíp činnosti

Konštrukcia: konštrukcia zo zväzkov rúr upevnená v rúrkových doskách (mriežkach) krytov, puzdier a podpier.

Princíp fungovania rúrkového výmenníka tepla je pomerne jednoduchý. Spočíva v pohybe studenej a horúcej chladiacej kvapaliny cez rôzne kanály. Výmena tepla prebieha presne medzi stenami týchto kanálov.

Princíp činnosti plášťového a rúrkového výmenníka tepla

Výhody a nevýhody

Plášťové výmenníky tepla sú dnes medzi spotrebiteľmi žiadané a nestrácajú svoju pozíciu na trhu. Je to spôsobené značným počtom výhod, ktoré tieto zariadenia majú:

1. Vysoká odolnosť voči. To im pomáha ľahko odolávať zmenám tlaku a odolávať ťažkým nákladom.
2. Nevyžaduje čisté prostredie. To znamená, že môžu pracovať s nekvalitnou kvapalinou, ktorá nebola vopred upravená, na rozdiel od mnohých iných typov výmenníkov tepla, ktoré môžu pracovať iba v nekontaminovanom prostredí.
3. Vysoká účinnosť.
4. Odolnosť proti opotrebovaniu.
5. Trvanlivosť. Pri správnej starostlivosti budú škrupinové a rúrkové jednotky fungovať mnoho rokov.
6. Bezpečnosť používania.
7. Udržiavateľnosť.
8. Práca v agresívnom prostredí.

Vzhľadom na vyššie uvedené výhody môžeme povedať o ich spoľahlivosti, vysokej účinnosti a trvanlivosti.

Plášťové a rúrkové výmenníky tepla v priemysle

Napriek tomu veľké množstvo Napriek uvedeným výhodám rúrkových výmenníkov tepla majú tieto zariadenia aj niekoľko nevýhod:

• veľkosť a významná hmotnosť: ich umiestnenie si vyžaduje miestnosť značnej veľkosti, čo nie je vždy možné;
• vysoká spotreba kovu: to je hlavný dôvod ich vysokej ceny.

Jednotka výmeny tepla

Plášťové a rúrkové výmenníky tepla sú klasifikované v závislosti od smeru, ktorým sa chladiaca kvapalina pohybuje.

Podľa tohto kritéria sa rozlišujú tieto typy:

• priamy;
• protiprúd;
• križovatka

Počet rúrok umiestnených v srdci plášťa priamo ovplyvňuje rýchlosť, ktorou sa látka bude pohybovať, a rýchlosť má priamy vplyv na koeficient prenos tepla.

Vzhľadom na tieto vlastnosti sú rúrkové výmenníky tepla nasledujúce typy:

• s kompenzátorom teplotného krytu;
• s pevnými rúrkami;
• s plávajúcou hlavou;
• s rúrkami v tvare U.

Model s rúrkami v tvare U pozostáva z jedného rúrkovnice, do ktorej sú tieto prvky privarené. To umožňuje, aby zaoblená časť trubice bez prekážok spočívala na rotačných štítoch v puzdre, pričom sa môžu lineárne rozširovať, čo umožňuje ich použitie vo veľkých teplotných rozsahoch. Na čistenie U-rúr je potrebné odstrániť celú časť s nimi a použiť špeciálne chemikálie.

Výpočet parametrov

Po dlhú dobu boli rúrkové výmenníky tepla považované za najkompaktnejšie spomedzi existujúcich. Objavili sa však také, ktoré sú trikrát kompaktnejšie ako rúrkové. Okrem toho konštrukčné vlastnosti takéhoto výmenníka tepla vedú k výskytu tepelného namáhania v dôsledku teplotných rozdielov medzi rúrkami a plášťom. Preto pri výbere podobná jednotka Je veľmi dôležité urobiť správny výpočet.

Vzorec na výpočet plochy rúrkového výmenníka tepla

F – teplovýmenná plocha;
t av – priemerný teplotný rozdiel medzi chladiace kvapaliny;
K – súčiniteľ prestupu tepla;
Q je množstvo tepla.

Vykonať tepelný výpočet rúrkový výmenník tepla vyžaduje nasledujúce indikátory:

• maximálna spotreba vykurovacej vody;
• fyzikálne vlastnosti chladiacej kvapaliny: viskozita, hustota, tepelná vodivosť, konečná teplota, tepelná kapacita vody pri priemernej teplote.

Pri objednávaní rúrkového výmenníka tepla je dôležité vedieť, aké technické vlastnosti má:

• tlak v potrubí a plášti;
• priemer puzdra;
• prevedenie (horizontálne\vertikálne);
• typ rúrok (pohyblivé/pevné);
• klimatická verzia.

Je dosť ťažké urobiť kompetentný výpočet sami. To si vyžaduje znalosti a hlboké pochopenie celej podstaty procesu jeho práce najlepší spôsob sa obráti na špecialistov.

Prevádzka rúrkového výmenníka tepla

Plášťový a rúrkový výmenník tepla je zariadenie, ktoré sa vyznačuje dlhou životnosťou a dobré parametre prevádzka. Ako každé iné zariadenie si však pre kvalitnú a dlhodobú prevádzku vyžaduje plánovanú údržbu. Keďže vo väčšine prípadov rúrkové výmenníky tepla pracujú s kvapalinou, ktorá nebola predčistená, rúrky jednotky sa skôr či neskôr upchajú a tvoria sa na nich usadeniny, ktoré bránia voľnému prúdeniu pracovnej tekutiny.

Aby sa zabezpečilo, že prevádzková účinnosť zariadenia neklesne a jednotka plášťa a rúrky sa nepokazí, mala by sa systematicky čistiť a umývať.

Vďaka tomu bude môcť vykonávať kvalitná práca na dlhú dobu. Po skončení životnosti zariadenia sa odporúča vymeniť ho za nové.

Ak je potrebné opraviť rúrkový výmenník tepla, potom je najprv potrebné diagnostikovať zariadenie. Tým sa identifikujú hlavné problémy a určí sa rozsah práce, ktorá sa má vykonať. Jeho najslabšou časťou sú rúrky a najčastejšie je hlavným dôvodom opravy poškodenie rúrky.

Na diagnostiku rúrkového výmenníka tepla sa používa metóda hydraulické skúšky.

V súčasnej situácii je potrebné vymeniť rúrky, a to je proces náročný na prácu. Zlyhané prvky je potrebné zasunúť, čo zase znižuje teplovýmennú plochu. Vykonávanie renovačné práce, je nevyhnutné vziať do úvahy skutočnosť, že akýkoľvek, aj ten najmenší zásah môže spôsobiť zníženie prenosu tepla.

Teraz viete, ako funguje rúrkový výmenník tepla, aké typy a vlastnosti má.

Výmenník tepla je zariadenie, v ktorom dochádza k prenosu tepla medzi chladiacimi kvapalinami.

Princíp fungovania

Plášťové a rúrkové výmenníky tepla sú rekuperačného typu, kde sú médiá oddelené stenami. Ich práca zahŕňa procesy výmeny tepla medzi kvapalinami. V tomto prípade môže dôjsť k ich zmene stav agregácie. Výmena tepla môže nastať aj medzi kvapalinou a parou alebo plynom.

Výhody a nevýhody

Plášťové a rúrkové výmenníky tepla sú bežné kvôli nasledujúcim pozitívnym vlastnostiam:

• odpor voči mechanické namáhanie a vodné kladivo;
• nízke požiadavky na čistotu prostredia;
• vysoká spoľahlivosť a trvanlivosť;
• široká škála modelov;
• Možnosť použitia s rôznymi prostrediami.

Nevýhody tohto typu modelu zahŕňajú:

• nízky koeficient prestupu tepla;
• významné rozmery a vysoká spotreba kovu;
• vysoká cena v dôsledku zvýšenej spotreby kovu;
• nutnosť používania zariadení s veľkou rezervou v súvislosti s upchávaním poškodených rúrok pri opravách;
• Kolísanie hladiny kondenzátu nelineárne mení prenos tepla v horizontálnych zariadeniach.

Plášťové a rúrkové výmenníky tepla majú nízky koeficient prestupu tepla. Čiastočne je to spôsobené tým, že priestor puzdra je 2-krát väčší ako celkový prierez rúrok. Použitie vodiacich prepážok umožňuje zvýšiť rýchlosť tekutiny a zlepšiť prenos tepla.

Chladivo prechádza medzitrubkovým priestorom a ohrievané médium je privádzané cez rúrky. Rovnako tak sa dá aj ochladiť. Účinnosť prenosu tepla je zabezpečená zvýšením počtu rúrok alebo vytvorením krížového prúdu externého chladiva.

Kompenzácia tepelnej rozťažnosti

Teplota chladiva je rôzna a v dôsledku toho dochádza k tepelnej deformácii konštrukčných prvkov. Plášťový výmenník tepla je vyrobený s alebo bez kompenzácie predĺženia. Pevné upevnenie rúrok je povolené pri teplotnom rozdiele medzi ním a telesom do 25-30 0 C. Ak prekročí tieto limity, použijú sa nasledujúce teplotné kompenzátory.

1. "Plávajúca" hlava - jedna z mriežok nemá spojenie s plášťom a pri predlžovaní rúrok sa voľne pohybuje v axiálnom smere. Dizajn je najspoľahlivejší.
2. Telo má kompenzátor šošoviek vo forme zvlnenia, ktoré sa môže rozširovať alebo sťahovať.
3. Na hornom dne je inštalovaný kompenzátor upchávky, ktorý má schopnosť pohybovať sa spolu s mriežkou počas tepelnej rozťažnosti.
4. Rúry v tvare U sa voľne rozprestierajú v prostredí chladiacej kvapaliny. Nevýhodou je zložitosť výroby.

Typy plášťových a rúrkových výmenníkov tepla

Dizajn zariadení je jednoduchý; Valcové telo je oceľové puzdro veľký priemer. Na jeho okrajoch sú príruby, na ktorých sú inštalované kryty. V rúrkovnicových plechoch sú zväzky rúrok zaistené zváraním alebo rozšírením vo vnútri telesa.

Materiály pre rúry sú oceľ, meď, mosadz, titán. Oceľové dosky zaistené medzi prírubami alebo privarené k plášťu. Medzi nimi a telom vo vnútri sú vytvorené komory, cez ktoré prechádzajú chladiace kvapaliny. Existujú tiež usmerňovače, ktoré menia pohyb tekutín prechádzajúcich cez rúrkové výmenníky tepla. Konštrukcia umožňuje meniť rýchlosť a smer prúdenia prechádzajúceho medzi rúrkami, čím sa zvyšuje intenzita prenosu tepla.

Zariadenia môžu byť umiestnené v priestore vertikálne, horizontálne alebo naklonené.

Rôzne typy rúrkových výmenníkov tepla sa líšia umiestnením priečok a konštrukciou kompenzátorov teplotnej rozťažnosti. S malým počtom rúrok vo zväzku má plášť malý priemer a povrchy na prenos tepla sú malé. Na ich zvýšenie sú výmenníky tepla zapojené do série do sekcií. Najjednoduchší je dizajn „potrubia v potrubí“, ktorý sa často vyrába nezávisle. K tomu je potrebné správne zvoliť priemery vnútorných a vonkajšie potrubie a rýchlosť prúdenia chladiacej kvapaliny. Ľahké čistenie a opravy zaisťujú kolená, ktoré spájajú susedné časti. Táto konštrukcia sa často používa ako výmenníky tepla typu paro-voda.

Špirálové výmenníky tepla sú vyrobené z kanálov obdĺžnikový tvar a zvarené z plechov, pozdĺž ktorých sa pohybujú chladiace kvapaliny. Výhodou je veľká kontaktná plocha s kvapalinami, nevýhodou je však nízky prípustný tlak.

Nové konštrukcie výmenníkov tepla

V súčasnosti sa začína rozvíjať výroba kompaktných výmenníkov tepla s textúrovaným povrchom a intenzívnym pohybom kvapalín. V dôsledku toho sú ich technické vlastnosti blízke doskovým zariadeniam. Rozvíja sa ale aj výroba tých druhých, ktorých je ťažké dobehnúť. Výmena rúrkových výmenníkov tepla za doskové výmenníky tepla sa odporúča z dôvodu nasledujúcich výhod:

Nevýhodou je rýchle znečistenie platní v dôsledku malej veľkosti medzier medzi nimi. Ak dobre filtrujete chladiace kvapaliny, výmenník tepla bude fungovať dlho. Malé častice sa nezadržiavajú na leštených platniach a turbulencia tekutín tiež zabraňuje usadzovaniu nečistôt.

Zvýšenie rýchlosti výmeny tepla zariadení

Špecialisti neustále vytvárajú nové rúrkové výmenníky tepla. Špecifikácie zlepšiť pomocou nasledujúcich metód:

Turbulizácia tokov kvapalín výrazne znižuje usadzovanie vodného kameňa na stenách potrubia. Vďaka tomu nie sú potrebné žiadne čistiace opatrenia, ktoré sú potrebné pre hladké povrchy.

Výroba plášťových výmenníkov tepla so zavedením nových metód umožňuje zvýšiť účinnosť prenosu tepla 2-3 krát.

Vzhľadom na dodatočnú spotrebu energie a náklady sa výrobcovia často pokúšajú nahradiť výmenník tepla doskovým výmenníkom tepla. V porovnaní s bežnými trubkovými systémami sú o 20-30% lepšie v prenose tepla. To skôr súvisí s rozvojom výroby nová technológia, ktorá stále prechádza ťažkosťami.

Prevádzka výmenníkov tepla

Zariadenia potrebujú periodická kontrola a kontrola práce. Parametre, ako je teplota, sa merajú podľa ich vstupných a výstupných hodnôt. Ak sa efektivita práce znížila, musíte skontrolovať stav povrchov. Soľné usadeniny ovplyvňujú najmä termodynamické parametre výmenníkov tepla, kde sú medzery malé. Povrchy sú vyčistené chemicky, ako aj pomocou ultrazvukových vibrácií a turbulizácie tokov chladiacej kvapaliny.

Oprava plášťových zariadení pozostáva najmä z utesnenia netesných rúr, čo zhoršuje ich technické vlastnosti.

Záver

Optimálne rúrkové výmenníky tepla konkurujú doskovým výmenníkom tepla a možno ich použiť v mnohých oblastiach techniky. Nové konštrukcie majú výrazne menšie rozmery a spotrebu kovu, čo umožňuje zmenšiť pracovné plochy a znížiť náklady na vytvorenie a prevádzku.

Plášťové a rúrkové výmenníky tepla, ich typy a prevedenie

Plášťové a rúrkové výmenníky tepla– najbežnejšia konštrukcia zariadení na výmenu tepla. Podľa GOST 9929 sa oceľové rúrkové výmenníky tepla vyrábajú v nasledujúcich typoch: HP - s pevnými rúrkami; TK – s teplotný kompenzátor na plášti; TP – s plávajúcou hlavou; TU – s rúrkami v tvare U; TPK - s plávajúcou hlavou a kompenzátorom na nej (obrázok 2.49).

Obrázok 2.49 – Typy TOA s plášťom a rúrkou

V závislosti od účelu môžu byť rúrkové zariadenia výmenníky tepla, chladničky, kondenzátory a výparníky; Vyrábajú sa jedno- a viacprechodové.

Obrázok 2.50 – Dvojťahový horizontálny výmenník tepla typu TN

Dvojťahový horizontálny výmenník tepla s pevnými rúrkami (typ TN - obrázok 2.50) pozostáva z valcového zváraného puzdra 5, rozdeľovacej komory 11 a dvoch krytov 4. Rúrkový zväzok (obrázok 2.51) je tvorený rúrkami 7 upevnenými v dvoch rúrkovnice 3. Rúrkovnice sú privarené k plášťu. Kryty, rozvádzacia komora a plášť sú spojené prírubami. Plášť a rozvodná komora majú armatúry pre vstup a výstup chladiva z potrubných (tvarovky 1, 12) a medzitrubkových (tvarovky 2, 10) priestorov. Priečka 13 v distribučnej komore tvorí priechody chladiacej kvapaliny cez potrubia (obrázok 2.52). Na utesnenie spojenia medzi pozdĺžnou priečkou a rúrkovnicou sa používa tesnenie 14 umiestnené v drážke mriežky 3.

Obrázok 2.51 – Zväzok rúrok

Obrázok 2.52 – Duálny TOA	Obrázok 2.53 – Rúrkovnica

Výmenníky tejto skupiny sa vyrábajú pre menovitý tlak 0,6–4,0 MPa, s priemerom 159–1200 mm, s teplovýmennou plochou do 960 m2; ich dĺžka je do 10 m, hmotnosť do 20 ton Výmenníky tohto typu sa používajú do teplôt 350 °C.

Charakteristickým znakom zariadení typu TN je to, že rúry sú pevne spojené s rúrkami (obrázok 2.53) a mriežky sú pripojené k telu. V tomto ohľade je vylúčená možnosť vzájomného pohybu rúr a puzdra; Preto sa zariadenia tohto typu nazývajú aj výmenníky tepla tuhej konštrukcie.

Pretože intenzita prestupu tepla pri priečnom prúdení chladiva okolo potrubí je vyššia ako pri pozdĺžnom prúdení, sú v medzirúrkovom priestore výmenníka inštalované priečne priečky 6 upevnené sponami 5, ktoré zabezpečujú cik-cak pohyb chladiva v priestor medzi rúrkami pozdĺž dĺžky zariadenia.

Na vstupe teplovýmenného média do medzirúrkového priestoru je umiestnený nárazník 9 - kruhová alebo obdĺžniková doska, ktorá chráni rúry pred lokálnym erozívnym opotrebovaním.

Výhodou zariadení tohto typu je ich jednoduchosť dizajnu a tým nižšia cena.

Majú však dve veľké nevýhody. Po prvé, čistenie medzirúrkového priestoru takýchto zariadení je náročné, preto sa výmenníky tepla tohto typu používajú v prípadoch, keď je médium prechádzajúce medzirúrkovým priestorom čisté a neagresívne, teda keď nie je potrebné čistenie.

Po druhé, významný rozdiel medzi teplotami rúrok a plášťa v týchto zariadeniach vedie k väčšiemu predĺženiu rúrok v porovnaní s plášťom, čo spôsobuje vznik tepelných napätí v rúrkovnici 5, narúša hustotu valcovania rúrok. mriežky a vedie k prenikaniu jedného teplovýmenného média do druhého. Preto sa výmenníky tepla tohto typu používajú vtedy, keď teplotný rozdiel medzi teplovýmennými médiami prechádzajúcimi rúrkami a medzirúrkovým priestorom nie je väčší ako 50 °C a keď je dĺžka zariadenia relatívne krátka.

Škrupinové a rúrkové prístroje s kompenzátorom šošovky na tele (typ TK) je znázornené na obrázku 2.54a. Takéto zariadenia majú valcové puzdro 1, v ktorom je umiestnený zväzok rúrok 2; rúrkové plechy 3 s rozšírenými rúrkami sú pripevnené k telu zariadenia. Výmenník tepla je na oboch koncoch uzavretý krytmi 4. Zariadenie je vybavené armatúrami 5 pre teplovýmenné médiá; jedno médium prechádza rúrkami, druhé prechádza medzirúrkovým priestorom. Výmenníky tepla s teplotným kompenzátorom typu TK majú pevné rúrkové plechy a sú vybavené špeciálnymi pružnými prvkami 6 (šošovkami) na vyrovnávanie rozdielov v predĺžení plášťa a potrubia, ktoré vznikajú v dôsledku rozdielov ich teplôt. Najčastejšie sa v zariadeniach typu TK používajú jedno- a viacprvkové šošovkové kompenzátory (obrázok 2.55), vyrobené valcovaním z krátkych valcových plášťov. Šošovkový prvok zobrazený na obrázku 2.55b je zvarený z dvoch pološošoviek získaných z plechu lisovaním.

Kompenzačná schopnosť kompenzátora šošoviek je približne úmerná počtu prvkov šošoviek v ňom, neodporúča sa však používať kompenzátory s viac ako štyrmi šošovkami, pretože odolnosť puzdra v ohybe je výrazne znížená. Aby sa zvýšila kompenzačná schopnosť šošovkového kompenzátora, môže byť pri montáži puzdra vopred stlačený (ak je určený na ťahovú prevádzku) alebo natiahnutý (na stlačenie).

Pri inštalácii kompenzátora šošovky na horizontálne zariadenia vyvŕtajte otvor v spodnej časti každej šošovky drenážne otvory so zátkami na vypúšťanie vody po hydraulickom odskúšaní zariadenia.

Výmenníky tepla s rúrkami v tvare U typu TU (obrázok 2.56) majú jednu rúrkovnicu, do ktorej sú zrolované oba konce rúrok v tvare U 7, čo zabezpečuje voľné predĺženie rúrok pri zmene ich teploty. Nevýhodou takýchto zariadení je náročnosť čistenia vnútorný povrch potrubia, vďaka čomu sa používajú hlavne na čisté výrobky.

Obrázok 2.56 – Výmenník tepla typu TU

Výmenníky tepla tohto typu môžu byť horizontálne alebo vertikálne. Vyrábajú sa s priemerom 325–1400 mm s rúrkami dlhými 6–9 m, pre menovité tlaky do 6,4 MPa a pre prevádzkové teploty do 450 °C. Hmotnosť výmenníka tepla do 30 ton.

Na zabezpečenie oddeleného vstupu a výstupu chladiacej kvapaliny je v distribučnej komore vytvorená priehradka (obrázok 2.57).

Výmenníky tepla typu TU sú dvojťahové v potrubnom priestore a jedno- alebo dvojťahové v prstencovom priestore.

Obrázok 2.57 – Zväzok rúrok s rúrkami v tvare U

V zariadeniach typu TU zadarmo tepelná rozťažnosť rúry: každá rúra sa môže rozširovať nezávisle od plášťa a susedných rúr. Teplotný rozdiel medzi stenami potrubia pozdĺž priechodov v týchto zariadeniach by nemal presiahnuť 100 °C. V opačnom prípade môže v rúrkovnici vzniknúť nebezpečné teplotné napätie v dôsledku teplotného skoku na spoji jej dvoch častí.

Výhodou konštrukcie prístroja typu TU je možnosť periodického vyberania zväzku rúrok (pozri obrázok 2.57) na čistenie vonkajšieho povrchu rúr, resp. úplná výmena lúč. Treba však poznamenať, že vonkajší povrch rúr v týchto zariadeniach je nepohodlný na mechanické čistenie.

Pretože mechanické čistenie vnútorného povrchu rúr v zariadeniach typu TU je prakticky nemožné, do priestoru rúr takýchto zariadení by malo byť smerované médium, ktoré netvorí usadeniny vyžadujúce mechanické čistenie.

Vnútorný povrch rúr v týchto zariadeniach sa čistí vodou, parou, horúcimi ropnými produktmi alebo chemickými činidlami. Niekedy sa používa hydromechanická metóda (dodávanie prúdu kvapaliny obsahujúcej abrazívny materiál, tvrdé loptičky atď.).

Jednou z najčastejších porúch rúrkového výmenníka tepla typu TU je porušenie tesnosti spojenia rúrok a rúrkovnice v dôsledku veľmi značných ohybových napätí vznikajúcich od hmoty rúr a rúrok. prúdi v nich médium. V tomto ohľade sú výmenníky tepla typu TU s priemerom 800 mm alebo viac vybavené valčekovými podperami pre ľahkú inštaláciu a zníženie ohybových napätí vo zväzku rúrok.

K nevýhodám výmenníkov tepla typu TU patrí pomerne zlé plnenie plášťa rúrkami v dôsledku obmedzení spôsobených ohybom rúrok. Zvyčajne sa vyrábajú rúry v tvare U flexibilné potrubia v studenom alebo zahriatom stave.

Medzi výrazné nevýhody zariadení typu TU patrí aj nemožnosť výmeny potrubí (s výnimkou vonkajších potrubí) pri ich poruche, ako aj náročnosť umiestňovania potrubí, najmä ak je ich veľké množstvo.

Kvôli týmto nevýhodám nenašli výmenníky tepla tohto typu široké využitie.

Výmenníky tepla s plávajúcou hlavou typu TP (s pohyblivým rúrkovým plechom) sú najbežnejším typom povrchových zariadení (obrázok 2.58). Pohyblivý hadicový pás umožňuje zväzku rúrok voľne sa pohybovať bez ohľadu na puzdro. V zariadeniach tohto dizajnu môže dôjsť k tepelnému namáhaniu iba vtedy, keď existuje významný rozdiel v teplotách rúrok.

Výmenníky tejto skupiny sú normované podľa menovitých tlakov Р у = 1,6 – 6,4 MPa, priemery telesa 325 – 1400 mm a vykurovacie plochy 10 – 1200 m2 s dĺžkami potrubia 3 – 9 m. Ich hmotnosť dosahuje 35 ton pri teplotách do 450 °C.

V tepelných výmenníkoch tohto typu je možné zväzky rúrok pomerne jednoducho vybrať z puzdra, čo uľahčuje ich opravu, čistenie alebo výmenu.

Horizontálny dvojťahový kondenzátor typu TP pozostáva z plášťa 10 a zväzku rúrok. Ľavá rúrkovnica 1 je pripojená prírubovým spojom k plášťu a distribučnej komore 2, vybavenej prepážkou 4. Komora je uzavretá plochým krytom 3. Pravá, pohyblivá, rúrkovnica je voľne inštalovaná vo vnútri plášťa a tvorí spolu s vekom 8 pripojeným k nemu „plávajúcu hlavu“. Na strane plávajúcej hlavy je prístroj uzavretý vekom 7. Pri zahrievaní a predlžovaní rúrok sa plávajúca hlava pohybuje vo vnútri puzdra.

Na zabezpečenie voľného pohybu zväzku rúrok vo vnútri plášťa v zariadeniach s priemerom 800 mm a viac je zväzok rúrok vybavený nosnou plošinou 6. Horná armatúra 9 je určená na privádzanie pary a má preto veľkú prietokovú plochu; Spodná armatúra 5 je určená na odvod kondenzátu a má menšie rozmery.

Významné koeficienty prestupu tepla pri kondenzácii sú prakticky nezávislé od spôsobu pohybu média. Priečne prepážky v medzirúrkovom priestore tohto zariadenia slúžia len na podoprenie rúrok a dodávajú zväzku rúrok tuhosť.

Hoci zariadenia typu TP poskytujú dobrú kompenzáciu teplotných deformácií, táto kompenzácia nie je úplná, pretože rozdiel v teplotnej rozťažnosti rúrok samotných vedie k deformácii rúrkovnice. V tejto súvislosti pri viacťahových výmenníkoch tepla typu TP s priemerom nad 1000 mm, keď je medzi vstupnou a výstupnou teplotou média vo zväzku rúrok výrazný (nad 100 °C) teplotný rozdiel, spravidla sa inštaluje plávajúca hlava s deleným priemerom.

Najdôležitejšou súčasťou výmenníkov tepla s plávajúcou hlavou je spojenie medzi plávajúcou trubicou a krytom. Toto spojenie by malo zabezpečiť možnosť ľahkého odstránenia zväzku z plášťa, prístroja, ako aj minimálnu medzeru Δ medzi plášťom a zväzkom rúr. Možnosť znázornená na obrázku 2.59a umožňuje odstránenie zväzku rúrok, ale medzera Δ je väčšia (aspoň ako pri výmenníkoch tepla typu TH) o šírku príruby s plávajúcou hlavou. Upevnenie podľa tejto schémy je najjednoduchšie; často sa používa v parných výparníkoch.

Umiestnenie plávajúcej hlavy do krytu, ktorého priemer je väčší priemer puzdro, umožňuje znížiť medzeru; to však sťažuje demontáž zariadenia, pretože plávajúca hlava sa nedá odstrániť z plášťa výmenníka tepla (obrázok 2.59b).

Rúrkové zväzky s plávajúcou hlavou sa obzvlášť často používajú vo výparníkoch s parným priestorom.

V týchto zariadeniach musí byť vytvorená veľká plocha odparovacieho zrkadla, preto je priemer plášťa výparníka podstatne väčší ako priemer zväzku rúrok a priečky vo zväzku slúžia len na zvýšenie jeho tuhosti. Vo výparníku (obrázok 2.60) je hladina kvapaliny v plášti 11 udržiavaná prepážkou 2. Na zabezpečenie dostatočného objemu parného priestoru a zväčšenie odparovacej plochy je vzdialenosť od hladiny kvapaliny k hornej časti puzdra približne 30 %. jeho priemeru. Rúrkový zväzok 3 je umiestnený v kryte výparníka na priečnych nosníkoch 4.

.

Obrázok 2.60 – Výparník

Na uľahčenie inštalácie zväzku rúrok je v prepážke 2 a ľavom spodku poskytnutý poklop 10, cez ktorý je možné zasunúť kábel z navijaka do zariadenia. Produkt sa zavádza do výparníka cez armatúru 5; na ochranu zväzku rúrok pred eróziou je nad touto armatúrou inštalovaný nárazník 6. Pary sú odvádzané cez armatúru 9, produkt cez armatúru 1. Chladivo je privádzané do zväzku rúrok a odvádzané cez armatúry 7, 8. V takýchto zariadeniach, napr. je možné nainštalovať niekoľko zväzkov rúr.

Teplovýmenné rúry oceľových zariadení s plášťom a rúrkou sú komerčne vyrábané priemyselné rúry vyrobené z uhlíkových, korózii odolných ocelí a mosadze. Priemer teplovýmenné potrubia výrazne ovplyvňuje rýchlosť chladiacej kvapaliny, koeficient prestupu tepla v priestore potrubia a rozmery zariadenia; Čím menší je priemer rúr, tým väčší počet ich možno umiestniť do kruhov v plášti daného priemeru. Rúry s malým priemerom sa však pri práci s kontaminovanými chladiacimi kvapalinami rýchlejšie upchávajú a pri nich vznikajú určité ťažkosti mechanické čistenie a zaistenie takýchto rúr rozšírením. V tomto ohľade sa najčastejšie používa oceľové rúry s vonkajším priemerom 20 a 25 mm. Rúry s priemerom 38 a 57 mm sa používajú pri práci s kontaminovanými alebo viskóznymi kvapalinami.

Keď sa dĺžka rúrok zväčší a priemer zariadenia sa zníži, jeho cena sa zníži. Najlacnejší výmenník tepla s dĺžkou potrubia 5–7 m.

Rúry sú zaistené v mriežkach najčastejšie rozšírením (obrázok 2.61a, b), s obzvlášť pevným spojením (potrebné, ak prístroj pracuje pri vysoký krvný tlak) sa dosiahne vytvorením otvorov v rúrkovnici s prstencovými drážkami, ktoré sú počas procesu rozširovania vyplnené kovom z rúry (obrázok 2.61b). Okrem toho používajú upevnenie rúr zváraním (obrázok 2.61c), ak sa materiál potrubia nedá vytiahnuť a je prípustné pevné spojenie rúrok s rúrovnicou, ako aj spájkovanie (obrázok 2.61d), ktoré sa používa na spojenie hlavne medené a mosadzné rúry. Príležitostne využívajú napojenie rúrok na mriežku pomocou tesnení (obrázok 2.61e), ktoré umožňujú voľný pozdĺžny pohyb rúrok a možnosť ich rýchlej výmeny. Toto spojenie môže výrazne znížiť teplotná deformácia potrubia, ale je zložitý, drahý a nie dostatočne spoľahlivý.

Najbežnejším spôsobom pripevnenia rúrok k mriežkam je lemovanie. Rúry sa vkladajú do otvorov roštu s určitou vôľou a potom sa valcujú zvnútra špeciálny nástroj vybavené valčekmi (valcovanie). Na zintenzívnenie prenosu tepla sa niekedy používajú turbulátory - prvky, ktoré turbulizujú alebo ničia hraničnú vrstvu chladiacej kvapaliny na vonkajšom povrchu potrubí. Túžba zintenzívniť prenos tepla z neúčinného chladiva (plyny, viskózne kvapaliny) viedla k vývoju rôzne prevedenia rebrované rúry. Zistilo sa, že rebrá zväčšujú nielen teplovýmennú plochu, ale aj súčiniteľ prestupu tepla z rebrovaného povrchu do chladiacej kvapaliny v dôsledku turbulizácie toku rebrami. V tomto prípade je však potrebné počítať so zvyšujúcimi sa nákladmi na čerpanie chladiacej kvapaliny.

Používajú sa rúry s pozdĺžnymi (obrázok 2.62a) a delenými (obrázok 2.62b) rebrami, s priečnymi rebrami rôznych profilov (obrázok 2.62c). Plutvy na rúrkach môžu byť vyrobené vo forme špirálových rebier (obrázok 2.62d), ihiel rôznych hrúbok atď.

Obrázok 2.62 – Rúry s rebrami

Priečne a pozdĺžne priečky sú inštalované v rúrkových výmenníkoch tepla.

Priečne priečky (obrázok 2.63), umiestnené v medzirúrkovom priestore výmenníkov tepla, sú navrhnuté tak, aby organizovali pohyb chladiacej kvapaliny v smere kolmom na os rúrok a zvyšovali rýchlosť chladiacej kvapaliny v medzirúrkovom priestore. . V oboch prípadoch sa zvyšuje súčiniteľ prestupu tepla na vonkajšom povrchu rúr.

V medzitrubkovom priestore kondenzátorov a výparníkov sa inštalujú aj priečne priečky, u ktorých je súčiniteľ prestupu tepla na vonkajšom povrchu rúr rádovo vyšší ako súčiniteľ na ich vnútornom povrchu. V tomto prípade priehradky slúžia ako podpery pre zväzok rúrok, upevňujú rúry v danej vzdialenosti od seba a tiež znižujú vibrácie rúr.