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 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 krytu, ktorý sa 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.

Typy a typy rúrkových výmenníkov 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.

Berúc do úvahy tieto vlastnosti, rúrkové výmenníky tepla sa dodávajú v nasledujúcich typoch:

• 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, aký 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 hydraulická testovacia metóda.

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.

História plášťových a rúrkových výmenníkov tepla

Zariadenia tohto druhu boli prvýkrát vyvinuté na samom začiatku dvadsiateho storočia, keď tepelné elektrárne potrebovali výmenníky tepla s veľkou teplovýmennou plochou a schopné prevádzky pri dostatočne vysokom tlaku.

V súčasnosti sa rúrkové výmenníky tepla používajú ako predhrievače, kondenzátory a výparníky. Skúsenosti z dlhoročnej prevádzky a početný vývoj dizajnu viedli k výraznému zlepšeniu ich dizajnu.

Potom sa začiatkom minulého storočia začali vo veľkej miere používať rúrkové výmenníky tepla ropný priemysel. Ťažké podmienky rafinácia ropy si vyžadovala ohrievače a chladiče olejovej hmoty, kondenzátory a výparníky pre jednotlivé frakcie ropy a organických kvapalín.

Vysoké teploty a tlaky, pri ktorých zariadenie pracovalo, vlastnosti samotného oleja a jeho frakcií viedli k rýchlej kontaminácii jednotlivé časti zariadení. V tomto ohľade museli mať výmenníky tepla také dizajnové prvky, čo by zabezpečilo jednoduché čistenie a v prípade potreby opravu.

Možnosti vykonania

V priebehu času sa rúrkové výmenníky tepla stali široko používanými. To bolo určené jednoduchosťou a spoľahlivosťou dizajnu, ako aj veľkým počtom možné možnosti konštrukcie vhodné pre rôzne prevádzkové podmienky, vrátane:

vertikálna alebo horizontálna konštrukcia výmenníka tepla, var alebo kondenzácia, jednofázové chladivo prúdi na horúcej alebo studenej strane zariadenia;

možný rozsah prevádzkového tlaku od vákua po pomerne vysoké hodnoty;

v dôsledku toho možnosť zmeny poklesu tlaku v širokom rozsahu na oboch stranách teplovýmennej plochy veľké množstvo možnosti dizajnu.

schopnosť splniť požiadavky na tepelné namáhanie bez výrazného zvýšenia nákladov na zariadenie;

veľkosti zariadení - od malých po najväčšie, do 6000 m²;

materiály je možné zvoliť v závislosti od korózie, tlaku a teplotné podmienky berúc do úvahy ich príslušné náklady;

povrchy na prenos tepla môžu byť použité vo vnútri aj mimo potrubia;

možnosť prístupu k zväzku rúr na opravu alebo čistenie.

Široká škála aplikácií rúrkových výmenníkov tepla však pri výbere najviac vhodné možnosti pre každý konkrétny prípad by sa nemalo vylúčiť hľadanie alternatívnych možností.

Komponenty

Komponenty rúrkových výmenníkov tepla: zväzky rúr namontované v rúrkovnici, kryty, plášte, rúrky, komory a podpery. Potrubie a medzirúrkové priestory v nich sú najčastejšie oddelené priečkami.

Schémy a typy obvodov

Schematické diagramy najpoužívanejších typov rúrkových výmenníkov tepla sú uvedené na obrázku:

Plášť výmenníka tepla je rúrka zvarená z oceľové plechy. Rozdiel medzi plášťami spočíva najmä v spôsobe pripojenia plášťa k rúrkovnici a krytom. Hrúbka steny plášťa sa volí v závislosti od prevádzkového tlaku média a jeho priemeru, ale všeobecne sa berie minimálne 4 mm. Kryty alebo spodky sú privarené k okrajom plášťa pomocou prírub. Podpery zariadenia sú pripevnené k vonkajšej strane krytu.

V rúrkových výmenníkoch tepla je celkový účinný prierez medzirúrkového priestoru zvyčajne 2-3 krát väčší ako zodpovedajúci prierez potrubí. Preto bez ohľadu na rozdiel teplôt medzi chladivami a ich fázovým stavom je celkový súčiniteľ prestupu tepla obmedzený povrchom medzirúrkového priestoru a zostáva nízky. Na jeho zvýšenie sú inštalované priečky, čo zvyšuje rýchlosť chladiacej kvapaliny a zvyšuje účinnosť prenosu tepla.

Rúrkový zväzok je zaistený v rúrkovnici rôznymi spôsobmi: pomocou obruby, lemovania, tesnenia, zvárania alebo upchávok. Rúrkové plechy sú privarené k plášťu (typy 1 a 3), alebo sú priskrutkované medzi kryt a príruby plášťa (typy 2 a 4), alebo sú priskrutkované iba k prírube (typy 5 a 6). Materiálom pre rošt je zvyčajne oceľový plech, ktorého hrúbka musí byť minimálne 20 mm.

Tieto výmenníky tepla sa líšia v konštrukcii: pevné (typ 1 a 10), polotuhé (typ 2, 3 a 7) a netuhé (typ 4, 5, 6, 8 a 9), podľa spôsobu pohybu chladiacej kvapaliny - viacprechodové a jednopriechodové, priamoprúdové, krížové a protiprúdové a podľa spôsobu usporiadania - zvislé, vodorovné a šikmé.

Obrázok 1 znázorňuje jednopriechodový tuhý výmenník tepla s rovnými rúrkami. Plášť je pevne spojený s rúrkami pomocou mriežok, nie je možné kompenzovať tepelné predĺženia. Konštrukcia takýchto zariadení je jednoduchá, ale môžu sa použiť len vtedy, keď teplotný rozdiel medzi zväzkom rúr a telesom nie je príliš veľký (do 50 ° C). Okrem toho je koeficient prestupu tepla v zariadeniach tohto typu nízky, pretože rýchlosť chladiacej kvapaliny v medzirúrkovom priestore je nízka.

V rúrkových výmenníkoch tepla je prierez medzirúrkového priestoru zvyčajne 2-3 krát väčší ako zodpovedajúci prierez rúr. Celkový súčiniteľ prestupu tepla teda nie je ovplyvnený ani tak teplotným rozdielom chladív alebo ich fázovým stavom, naopak, je obmedzený povrchom medzirúrkového priestoru a zostáva nízky. Na jej zvýšenie sú v medzirúrkovom priestore vyrobené priečky, ktoré mierne zvyšujú rýchlosť chladiacej kvapaliny a tým zvyšujú účinnosť prenosu tepla.

Priečky inštalované v medzirúrkovom priestore, zvyšujúce rýchlosť chladiacej kvapaliny, zvyšujú koeficient prestupu tepla.

Vo výmenníkoch tepla para-kvapalina sa para zvyčajne vedie medzi rúrkami a kvapalina preteká rúrkami. V tomto prípade je teplotný rozdiel medzi potrubím a stenou krytu zvyčajne veľmi veľký, čo si vyžaduje inštaláciu rôznych typov kompenzátorov. V týchto prípadoch sa používa šošovka (Typ 3), vlnovec (Typ 7), upchávka (Typ 8 a 9) a kompenzátory.

Účinne eliminujú aj jednokomorové výmenníky tepla s rúrkami v tvare W alebo častejšie U tepelným stresom v kove. Odporúča sa ich používať pri vysokých tlakoch chladiacej kvapaliny, pretože v zariadeniach vysoký tlak upevnenie rúrok v roštoch je nákladná a technologicky zložitá operácia. Ohýbané rúrkové výmenníky tepla sa však tiež veľmi nepoužívajú kvôli ťažkostiam pri získavaní rúrok s rôznymi polomermi ohybu, ťažkostiam pri výmene ohnutých rúr a problémom, ktoré sa vyskytujú pri ich čistení.

Konštrukcia výmenníka tepla, ktorá zabezpečuje pevné upevnenie jednej rúrkovnice a voľný pohyb druhej, je pokročilejšia. V tomto prípade je nainštalovaný dodatočný vnútorný kryt, ktorý sa vzťahuje priamo na potrubný systém (Typ 6). Mierne zvýšenie ceny zariadenia spojené so zväčšením priemeru telesa a výrobou druhého prídavného dna je odôvodnené spoľahlivosťou prevádzky a jednoduchosťou konštrukcie. Takéto zariadenia sa nazývajú výmenníky tepla s „plávajúcou hlavou“.

Krížové výmenníky tepla (typ 10) sa vyznačujú zvýšeným koeficientom prestupu tepla, pretože chladivo v medzirúrkovom priestore sa pohybuje cez zväzok rúrok. V niektorých typoch takýchto výmenníkov tepla, keď sa v medzikruží používa plyn a v potrubiach kvapalina, sa koeficient prestupu tepla ďalej zvyšuje použitím rúrok s priečnymi rebrami.

Princíp činnosti rúrkových výmenníkov tepla:

Typy plášťových a rúrkových výmenníkov tepla:

ohrievače vody;
vodné a olejové chladiče pre kompresory a dieselové motory;
ohrievače vody na paru;
olejové chladiče rôzne druhy Turbíny, hydraulické lisy, čerpacie a kompresorové systémy, výkonové transformátory;
vzduchové chladiče a ohrievače;
chladiče a ohrievače potravinárskych médií;
chladiče a ohrievače používané v petrochemickom priemysle;
ohrievače vody v bazénoch;
výparníky a kondenzátory chladiacich jednotiek.

Rozsah a rozsah

Plášťové a rúrkové výmenníky tepla sa používajú v priemyselných mraziarňach, v petrochemickom, chemickom a potravinárskom priemysle, pre tepelné čerpadlá v systémoch úpravy vody a kanalizácie.

Plášťové výmenníky tepla sa používajú v chemickom a tepelnom priemysle na výmenu tepla medzi kvapalnými, plynnými a parnými chladivami v termochemických procesoch a dnes sú najpoužívanejšími zariadeniami.

Výhody:

Spoľahlivosť rúrkových výmenníkov tepla v prevádzke:

Plášťové výmenníky tepla ľahko odolajú náhlym zmenám teploty a tlaku. Zväzky rúr nie sú zničené vibráciami a hydraulickými rázmi.

Nízka kontaminácia zariadení

Rúry tohto typu výmenníka tepla sú málo znečistené a dajú sa celkom jednoducho čistiť kavitačnou nárazovou metódou, chemickou, alebo – pri demontovateľných zariadeniach – mechanickými metódami.

Dlhá životnosť

Životnosť je pomerne dlhá - až 30 rokov.

Prispôsobivosť rôznym prostrediam

Plášťové výmenníky tepla, ktoré sa dnes používajú v priemysle, sú prispôsobené širokému spektru technologických prostredí, vrátane sanitárnych, morských a riečnych vôd, ropných produktov, olejov, chemicky aktívnych prostredí a dokonca aj tých najnáročnejších agresívne prostredie prakticky neznižujú spoľahlivosť výmenníkov tepla.

Trubkový výmenník tepla (plášť a trubica) horizontálny

Rúrkový výmenník tepla

Spoločnosť NORMIT má široký modelový rad výmenníky tepla, ktoré dokážu uspokojiť akúkoľvek požiadavku rôzne druhy priemyslu. Sme pripravení poskytnúť našim klientom vybavenie európskej kvality za rozumné ceny.

Účel

Plášťové a rúrkové výmenníky tepla sa používajú na výmenu tepla a termochemické procesy medzi rôznymi kvapalinami, parami a plynmi - a to ako bez zmeny, tak aj so zmenou ich stavu agregácie. Možno použiť plášťové a rúrkové výmenníky tepla

ako kondenzátory, ohrievače a výparníky. V súčasnosti je konštrukcia výmenníka tepla v dôsledku špeciálneho vývoja zohľadňujúceho prevádzkové skúsenosti oveľa pokročilejšia.

Výhody plášťové a rúrkové výmenníky tepla:

• Spoľahlivosť
• Vysoká účinnosť
• Kompaktnosť
• Široká škála aplikácií
• Veľká plocha výmeny tepla
• Nepoškodzuje štruktúru produktu
• Jednoduché čistenie a údržba
• Žiadne "mŕtve zóny"
• Môže byť vybavený CIP-wash
• Nízke náklady na energiu
• Bezpečné použitie pre personál

Plášťové a rúrkové výmenníky tepla sú jedným z najpoužívanejších zariadení v tejto oblasti, a to najmä vďaka ich spoľahlivý dizajn a rôzne možnosti dizajnu v súlade s rozdielne podmienky prevádzka.

Špecifikácie sa môže meniť podľa technologických požiadaviek Klient:

• jednofázové toky, var a kondenzácia nad horúcou a studené strany výmenník tepla s vertikálnym alebo horizontálnym dizajnom
• rozsah tlaku od vákua po vysoké hodnoty
• Široko sa meniace poklesy tlaku na oboch stranách vďaka širokej škále možností
• splnenie požiadaviek na tepelné namáhanie bez výrazného zvýšenia ceny zariadenia
• veľkosti od malých po extrémne veľké (5000 m2)
• možnosť aplikácie rôzne materiály podľa nákladov, korózie, teploty a tlaku
• použitie vyvinutých teplovýmenných plôch vo vnútri aj mimo potrubia, rôznych zosilňovačov atď.
• možnosť odstránenia zväzku rúr na čistenie a opravu.

Popis

Plášťové výmenníky tepla pozostávajú zo zväzkov rúr namontovaných v rúrkovnici, plášťoch, krytoch, komorách, dýzach a podperách. Potrubné a medzitrubkové priestory v týchto zariadeniach sú oddelené a každý z nich môže byť rozdelený priečkami na niekoľko priechodov.

Teplovýmenná plocha zariadení sa môže pohybovať od niekoľkých stoviek štvorcových centimetrov až po niekoľko tisíc štvorcových metrov. Áno, kondenzátor parná turbína s výkonom 150 MW pozostávajú zo 17 tisíc potrubí s celkovou teplovýmennou plochou cca 9000 m2.

Plášť rúrkového výmenníka tepla je rúrka zvarená z jedného alebo viacerých oceľových plechov. Plášte sa od seba líšia najmä spôsobom spojenia s krytmi a trubkovnicou. Hrúbka steny plášťa je určená tlakom pracovného média a priemerom plášťa, pričom sa berie minimálne 4 mm. Na valcové okraje plášťa sú privarené príruby na spojenie s krytmi alebo dnami. Podpery zariadenia sú pripevnené k vonkajšiemu povrchu puzdra.

Rúrková konštrukcia rúrkových výmenníkov tepla je vyrobená z rovných alebo zakrivených rúr (v tvare U alebo W) s priemerom 12 až 57 mm. Uprednostňujú sa bezšvíkové oceľové rúry.

V plášťových a rúrkových výmenníkoch tepla prietoková plocha medzirúrkového priestoru je 2-3 krát väčšia ako prietoková plocha vo vnútri rúrok. Preto pri rovnakých prietokoch chladiva s rovnakým fázovým stavom sú koeficienty prestupu tepla na povrchu medzirúrkového priestoru nízke, čo znižuje celkový koeficient prestupu tepla v zariadení. Inštalácia priečok v medzirúrkovom priestore rúrkového výmenníka tepla pomáha zvýšiť rýchlosť chladiacej kvapaliny a zvýšiť účinnosť prenosu tepla.

Nižšie sú uvedené diagramy najbežnejších zariadení:

Plášťové a rúrkové výmenníky tepla môžu byť tuhého, flexibilného a polotuhého dizajnu, jednopriechodové a viacpriechodové, priame, protiprúdové a priečne, horizontálne, šikmé a vertikálne.

V jednopriechodovom výmenníku tepla s rovnými rúrkami tuhej konštrukcie sú plášť a rúry spojené rúrkovými plechmi a preto nie je možné kompenzovať tepelnú rozťažnosť. Takéto zariadenia sú konštrukčne jednoduché, ale môžu byť použité len pri relatívne malých teplotných rozdieloch medzi telesom a zväzkom rúr (do 50 o C). Majú nízke koeficienty prestupu tepla v dôsledku nízkej rýchlosti chladiacej kvapaliny v medzirúrkovom priestore.

V rúrkových výmenníkoch tepla je prietoková plocha medzirúrkového priestoru 2-3 krát väčšia ako prietoková plocha rúrok. Preto pri rovnakých prietokoch chladiva majú rovnaké fyzický stav koeficienty prestupu tepla na povrchu medzitrubkového priestoru sú nízke, čo znižuje koeficient prestupu tepla v zariadení. Inštalácia priečok v medzitrubkovom priestore pomáha zvýšiť rýchlosť chladiacej kvapaliny a zvýšiť koeficient prestupu tepla.

Vo výmenníkoch tepla para-kvapalina para zvyčajne prechádza v medzirúrkovom priestore a kvapalina potrubím. Teplotný rozdiel medzi stenou krytu a potrubím je zvyčajne značný. Na kompenzáciu rozdielu v tepelnom predĺžení sú medzi plášťom a potrubím inštalované kompenzátory šošoviek, upchávok alebo vlnovcov.

Na elimináciu pnutia v kove spôsobeného tepelným predĺžením sa vyrábajú aj jednokomorové výmenníky tepla s ohnutými rúrkami v tvare U a W. Sú vhodné pre vysoké tlaky chladiacej kvapaliny, pretože výroba vodných komôr a upevňovanie rúrok do rúrok vo vysokotlakových zariadeniach sú zložité a drahé operácie. Zariadenia s ohnutými rúrami sa však nemôžu rozšíriť kvôli ťažkostiam pri výrobe rúr s rôznymi polomermi ohybu, ťažkostiam pri výmene rúr a nepohodlnosti pri čistení ohnutých rúr.

Kompenzačné zariadenia sa ťažko vyrábajú (membrána, vlnovec, s ohnutými rúrkami) alebo nie sú dostatočne spoľahlivé v prevádzke (šošovka, upchávka). Konštrukcia výmenníka tepla je pokročilejšia s pevným upevnením jednej rúrkovnice a voľným pohybom druhej dosky spolu s vnútorným krytom potrubný systém. Určité zvýšenie nákladov na zariadenie v dôsledku zväčšenia priemeru telesa a výroby dodatočného dna je odôvodnené jednoduchosťou a spoľahlivosťou prevádzky. Tieto zariadenia sa nazývajú výmenníky tepla s „plávajúcou hlavou“. Krížové výmenníky tepla sa vyznačujú zvýšeným koeficientom prestupu tepla na vonkajšom povrchu v dôsledku skutočnosti, že chladivo sa pohybuje cez zväzok rúrok. Pri priečnom prúdení sa teplotný rozdiel medzi chladiacimi kvapalinami znižuje, avšak pri dostatočnom počte úsekov potrubia je rozdiel v porovnaní s protiprúdom malý. V niektorých konštrukciách takýchto výmenníkov tepla, keď plyn prúdi v medzirúrkovom priestore a kvapalina v potrubiach, sa na zvýšenie koeficientu prestupu tepla používajú potrubia s priečnymi rebrami.

Široké používanie rúrkových výmenníkov tepla a ich konštrukcie by nemalo vylučovať použitie výmenníkov tepla so zoškrabovaným povrchom a výmenníkov tepla „potrubie v potrubí“ v prípadoch, keď sa ich použitie ukáže ako prijateľnejšie z hľadiska. technologických a ekonomických charakteristík.

Technické parametre:

Model	NORMIT Heatex trubica 1	NORMIT Heatex trubica 2	NORMIT Heatex trubica 3	NORMIT Heatex trubica 4
Výmenná plocha, m2
Materiál	AISI 304
Počet rúrok, ks
Teplota, °C	Až 200

Rozmery:

Celkové rozmery, mm	A	B	C
NORMIT Heatex trubica 1		1500
NORMIT Heatex trubica 2		1900
NORMIT Heatex trubica 3		2200
NORMIT Heatex trubica 4		2600

Plášťové a rúrkové výmenníky tepla.

Pevné výmenníky tepla (obr. 8.3.2) majú valcové telo 1 , v ktorej je inštalovaný zväzok rúrok 2, upevnené v rúrkových doskách 4, v ktorom sú rúrky zaistené rozšírením alebo zváraním. Telo zariadenia je uzavreté vekom 5 A 6. Priečky sú inštalované vo vnútri krytu 3, vytvorenie určitého smeru prúdenia a zvýšenie jeho rýchlosti v puzdre (obr. 8.3.4).

Ryža. 8.3.2. Plášťový a rúrkový výmenník tepla tvrdý typ:

1 - puzdro (puzdro); 2 - rúrka; 3 - priečna priečka; 4 - rúrkový plech; 5 - kryt; 6 - kryt (rozvodná skriňa); 3.8 - pozdĺžne priečky v spojovacej skrini a v kryte, resp.

Ryža. 8.3.3. Plášťový a rúrkový výmenník tepla so šošovkovým kompenzátorom na kryte.

Na predĺženie dráhy kvapaliny v tele sú zväzky rúr vybavené priečnymi priečkami z oceľového plechu s hrúbkou 5 mm alebo viac. Vzdialenosť medzi priečkami je od 0,2 m do 50 D N – O.D. teplovýmenné potrubie. Geometrický tvar priečok a ich relatívnu polohu určiť povahu pohybu prúdenia cez teleso výmenníka tepla.

Ryža. 8.3.4. Typy priečnych priečok:

I – so sektorovým výrezom zabezpečujúcim prietok tekutiny pozdĺž špirálovej línie;

II – so štrbinovým výrezom, ktorý poskytuje vlnovitý pohyb;

III – so segmentovým výrezom;

IV – kruhový, poskytujúci pohyb z periférie do stredu a naopak.

Priečne priečky sú k sebe pripevnené pomocou dištančných rúrok, ktoré sú k nim pritlačené spoločnými tyčami (zvyčajne štyrmi). Okrem technologického účelu slúžia priečne prepážky aj ako medzipodpery pre zväzok rúrok, ktoré bránia jeho ohýbaniu pri horizontálnej polohe zariadenia.

Jedno z teplovýmenných médií sa pohybuje cez rúrky a druhé sa pohybuje vo vnútri krytu medzi rúrkami. Do rúrok je vpustené viac znečistené médium, ako aj médium s nižším koeficientom prestupu tepla, pretože čistenie vonkajšieho povrchu rúr je náročné a rýchlosť pohybu média v medzirúrkovom priestore je nižšia. než v rúrkach.

Pretože sa teploty teplovýmenných médií líšia, teleso a rúrky dostávajú rôzne predĺženia, čo vedie k dodatočným napätiam v prvkoch výmenníka tepla. Pri veľkom teplotnom rozdiele to môže viesť k deformácii až zničeniu rúrok a puzdra, narušeniu hustoty horenia atď. Preto Výmenníky tepla tvrdého typu sa používajú vtedy, keď teplotný rozdiel medzi médiami na výmenu tepla nie je väčší ako 50 °C.

Výmenníky tepla so šošovkovým kompenzátorom na kryte (obr. 8.3.3) sa používajú na zníženie teplotného napätia v zariadeniach tuhého typu. Takéto výmenníky tepla majú na tele šošovkový kompenzátor, vďaka ktorého deformácii sa tepelné sily v telese a rúrkach znižujú. Tento pokles je tým väčší väčšie číslo

šošovky na kompenzátore. Výmenníky tepla s plávajúcou hlavou(Obr. 8.3.5) našli najviacširoké uplatnenie

. V týchto zariadeniach je jeden koniec zväzku rúrok upevnený v rúrkovnici spojenej s telom (na obrázku vľavo) a druhý koniec sa môže voľne pohybovať vzhľadom na telo, keď sa teplota mení v dĺžke rúrok. Tým sa eliminuje teplotné namáhanie konštrukcie a umožňuje pracovať s veľkými teplotnými rozdielmi teplovýmenných médií. Okrem toho je možné vyčistiť zväzok rúrok a telo prístroja, čo uľahčuje výmenu rúrok zväzku. Konštrukcia výmenníkov tepla s plávajúcou hlavou je však zložitejšia a plávajúca hlava nie je počas prevádzky zariadenia prístupná na kontrolu.

Ryža. 8.3.5. Plášťový a rúrkový výmenník tepla s plávajúcou hlavou:

1 – puzdro; 2.3 – vstupné a výstupné komory (kryty); 4 – zväzok rúrok; 5 – rúrkové plechy; 6 – plávajúci kryt hlavy; 7 – priečky; 8 – svorky na upevnenie krytu; 9 – podpery; 10 – základ; 11 – medzirúrkové vodiace priečky; 12 – posuvná podpera zväzku rúrok; I, II – vstup a výstup chladiacej kvapaliny vykurovania; III, IV – vstup a výstup ohrievaného prúdu.

Prepážky inštalované v distribučnej komore a v plávajúcej hlave zvyšujú počet zdvihov vo zväzku rúrok. To umožňuje zvýšiť rýchlosť prúdenia a koeficient prenosu tepla na vnútornú stenu rúr.

Medzirúrkový priestor prístrojov s plávajúcou hlavou sa zvyčajne robí jednoprechodový. S dvoma zdvihmi je v tele inštalovaná pozdĺžna priečka. V tomto prípade je však potrebné špeciálne tesnenie medzi priečkou a krytom. Teplovýmenná plocha rúrkových výmenníkov tepla môže byť 1200 m2 s dĺžkami potrubia od 3 do 9 m; podmienený tlak dosahuje 6,4 MPa. U-rúrkové výmenníky tepla(Obr. 8.3.6) majú rúrkový zväzok, ktorého rúrky sú ohnuté do tvaru latinského písmena u a oba konce sú upevnené v rúrkovom plechu, čo zabezpečuje voľné vysúvanie rúrok bez ohľadu na telo. Takéto výmenníky tepla sa používajú na vysoký krvný tlak

. Médium posielané do rúrok musí byť dostatočne čisté, pretože čistenie vnútorného povrchu rúrok je náročné.

Obr.8.3.6. Plášťový a rúrkový výmenník tepla s U-rúrkami

V závislosti od počtu pozdĺžnych priečok v puzdre a rozvodné skrine Plášťové výmenníky tepla sa delia na jedno-, dvoj- a viacpriechodové, a to ako v potrubí, tak aj v medzirúrkovom priestore. Takže na obr. 8.3.2 výmenník tepla je dvojťahový v potrubí aj v medzirúrkovom priestore, čo sa dosiahne inštaláciou pozdĺžnych priečok 7 A 8.

výmenníky tepla typu "potrubie v potrubí".

Na rozdiel od trubicových zariadení, kde je zväzok niekoľkých stoviek trubíc umiestnený v puzdre, v zariadeniach tohto typu má každá trubica svoje vlastné puzdro (obr. 8.3.7). Výmenník tepla je zostavený z niekoľkých takýchto sekcií spojených kolektormi na vstupe a výstupe vykurovacieho chladiva. Takéto zariadenia sa používajú na ohrev viskóznych a vysoko viskóznych ropných produktov (nafta, vykurovací olej, decht).

Zariadenia typu „potrubie v potrubí“ sú neoddeliteľné a skladateľné. Prvé z nich sa používajú pre prostredia, ktoré neprodukujú usadeniny v medzikruží, vonkajšie potrubia ktoré sú spojené zváracími rúrkami. Spojenia vnútorných potrubí takýchto zariadení môžu byť tuhé (prechodové dvojičky 3 privarené k rúram) a odnímateľné (dvojčatá na prírubách, ako je znázornené na obrázku). V pevnom systéme môže byť výmenník tepla použitý pre prostredia, v ktorých by teplotný rozdiel medzi vonkajším a vnútorným potrubím nemal byť väčší ako 50°C.

Ryža. 8.3.7. Rez štvorťahového neoddeliteľného výmenníka tepla trubka v trubke:

1, 2 – vonkajšie a vnútorné potrubie; 3 – rotačné dvojča I, II – vstup a výstup vykurovacieho chladiva; III, IV – vstup a výstup ohrievaného prúdu.

Ryža. 8.3.8. Sekcia jednoprúdového utesneného výmenníka tepla typu „potrubie v potrubí“:

1 – vonkajšie potrubia; 2 – vnútorné potrubia; 3 – kryt; 4 – rotačné dvojičky; 5 – priečka; 6 – rúrkový plech; A – vstup a výstup viac znečisteného toku; B – vstup a výstup menej znečisteného toku

Skladacie zariadenia „pipe-in-pipe“ (obr. 8.3.8) sú vyrobené z úsekov, kde vonkajšie potrubia 4 zjednotený spoločným krytom 3, slúžiace na otáčanie toku chladiacej kvapaliny z jedného vonkajšieho potrubia do druhého a vnútorné potrubia sú spojené pomocou rotačných dvojčiat na prírubách vo vnútri tohto krytu. Z takýchto sekcií je možné zostaviť batériu viacprúdového zariadenia, ak je prietok chladiva vysoký (10–200 t/h v potrubí a až 300 t/h v medzirúrkovom priestore). Výhodou demontovateľných zariadení „potrubie v potrubí“ je, že sa dajú pravidelne (ako rúrka a rúrka) čistiť od usadenín a v prípade poškodenia alebo korózie je možné vymeniť vnútorné alebo vonkajšie potrubie.

V zariadeniach typu „potrubie v potrubí“ je typicky umožnený viac znečistený prietok chladiva cez vnútorné rúrky a menej znečistený prúd je smerovaný cez priestor medzi potrubím.

Vo výmenníkoch tepla skladacej konštrukcie môžu mať vnútorné rúry na vonkajšej strane rebrá na zväčšenie teplovýmennej plochy a tým zvýšenie účinnosti prenosu tepla. Skladacie výmenníky tepla umožňujú čistenie vonkajších a vnútorné povrchy potrubia a tiež použiť rebrované vnútorné potrubia. To umožňuje výrazne zvýšiť množstvo odovzdaného tepla. Obrázok 8.3.9 zobrazuje rebrované rúrky.

Ryža. 8.3.9. Rebrované rúrky:

a - žľabovité zvárané rebrá; b - valcované rebrá; c - extrudované rebrá; g - zvárané hrotovité rebrá; d - vrúbkované rebrá.