Tehnični opis

Lupinasti in cevni toplotni izmenjevalniki proizvajalca Geoclima- dovolj kompleksna naprava, in obstaja veliko njegovih vrst. Spadajo v vrsto rekuperativnih. Toplotni izmenjevalniki so razdeljeni na vrste glede na smer gibanja hladilne tekočine.

Vrste lupinskih in cevnih toplotnih izmenjevalnikov:

• prečni tok;
• protitok;
• direktni tok.

Toplotni izmenjevalniki iz lupine in cevi so dobili svoje ime, ker so tanke cevi, skozi katere se premika hladilna tekočina, nameščene na sredini glavne lupine. Hitrost, s katero se bo snov premikala, je odvisna od tega, koliko cevi je v sredini ohišja. Koeficient prenosa toplote pa bo odvisen od hitrosti gibanja snovi. Školjka in cev izmenjevalci toplote CROM / GEOCLIMA se uporabljajo za ogrevanje/hlajenje, kondenzacijo/uparjanje različnih tekočih in parnih medijev v različne procese proizvodnja.

Proizvodnja lupinasto-cevnih toplotnih izmenjevalnikov v Rusiji izdeluje naslednje vrste naprav:

• Geoclima cevni toplotni izmenjevalnik za stisnjene pline
• Toplotni izmenjevalniki Geoclima za rekuperacijo toplote izpušnih plinov
• Oklepni toplotni izmenjevalniki Geoclima za hlajenje bioplina
• Geoclima cevni toplotni izmenjevalniki – para/voda
• Geoclima oklepni toplotni izmenjevalniki za CO 2
• Geoclima cevni toplotni izmenjevalniki iz posebnih materialov (inox 304, 316, 316L, 316Ti, 321, 90Cu10NiFe, 70Cu30NiFe, ogljikovo jeklo, titan)
• Geoclima cevni toplotni izmenjevalniki s koaksialnimi cevmi. (uporablja se za ogrevanje, hlajenje plinov, olj, agresivnih medijev, pridobivanje toplote iz odpadkov dimni plini. Obratovalni pogoji cevnih toplotnih izmenjevalnikov s CROM koaksialnimi cevmi; tlak -300ATM, temperatura +600*C.
• Lupinasto-cevni toplotni izmenjevalniki Geoclima so poplavni tip (kroženje hladilnega sredstva poteka v medcevnem prostoru, kroženje vode pa skozi cevi).

Posebnosti

Uporaba naprednega razvoja in tehnologij pri izdelavi toplotnih izmenjevalnikov iz lupine in cevi zagotavlja največjo učinkovitost prenosa toplote pri enakih dimenzijah.

Za izdelavo lupinasto-cevnih toplotnih izmenjevalcev se uporabljajo legirana jekla in jekla visoke trdnosti. Te vrste jekel se uporabljajo, ker te naprave praviloma delujejo v izjemno agresivnem okolju, ki lahko povzroči korozijo.

Toplotni izmenjevalci so razdeljeni tudi na vrste. Proizvajajo se naslednje vrste teh naprav:

• s kompenzatorjem ohišja temperature;
• s fiksnimi cevmi;
• s cevmi v obliki črke U;
• s plavajočo glavo;
• možna je tudi uporaba različnih oblikovalske rešitve Na primer, plavajoča glava in temperaturni kompenzator se lahko uporabita v eni zasnovi.

Naprave iz lupine in cevi so razvrščene glede na njihove funkcije:

• Univerzalni izmenjevalniki toplote;
• Uparjalniki;
• Kondenzatorji;
• Hladilniki;

Glede na lokacijo so izmenjevalniki toplote:

• Vodoravno;
• Navpično

Posebne lastnosti opreme:
Glavna in najpomembnejša prednost je visoka vzdržljivost te vrste enote za vodno kladivo. Večina vrst izmenjevalnikov toplote, ki se proizvajajo danes, nima te kakovosti.

Druga prednost je, da enote iz lupin in cevi ne potrebujejo čistega okolja. Večina naprav v agresivna okolja delujejo nestabilno. Na primer, ploščni izmenjevalniki toplote nimajo te lastnosti in so sposobni delovati izključno v čistem okolju.

Tretja pomembna prednost cevnih toplotnih izmenjevalnikov je njihova visoka učinkovitost. Po učinkovitosti se lahko primerja z ploščni izmenjevalnik toplote, ki je v večini vidikov najučinkovitejši.

Tako lahko z gotovostjo rečemo, da so cevni izmenjevalniki toplote ena najbolj zanesljivih, vzdržljivih in visoko učinkovitih enot:

• visoka produktivnost
• kompaktnost
• zanesljivost
• vsestranskost v uporabi.

Toplotni izmenjevalniki so naprave, ki služijo za prenos toplote iz hladilne tekočine (vroča snov) na hladno snov (ogreto). Kot hladilna sredstva se lahko uporabljajo plin, para ali tekočina. Danes so med vsemi vrstami toplotnih izmenjevalnikov najbolj razširjeni cevni toplotni izmenjevalniki. Načelo delovanja cevnega toplotnega izmenjevalnika je, da se topla in hladna hladilna tekočina premikata skozi dva različna kanala.

Med stenami teh kanalov poteka proces izmenjave toplote.

Enota za izmenjavo toplote

Toplotni izmenjevalnik je precej zapletena naprava in obstaja veliko vrst. Lupinasti in cevni toplotni izmenjevalniki so vrsta rekuperativnih toplotnih izmenjevalnikov. Toplotni izmenjevalniki so razdeljeni na vrste glede na smer gibanja hladilne tekočine. To so:

• prečni tok;
• protitok;
• direktni tok.

Toplotni izmenjevalniki iz lupine in cevi so dobili svoje ime, ker so tanke cevi, skozi katere se premika hladilna tekočina, nameščene na sredini glavne lupine. Hitrost, s katero se bo snov premikala, je odvisna od tega, koliko cevi je v sredini ohišja. Koeficient prenosa toplote pa bo odvisen od hitrosti gibanja snovi.

Za izdelavo lupinasto-cevnih toplotnih izmenjevalcev se uporabljajo legirana jekla in jekla visoke trdnosti. Te vrste jekel se uporabljajo, ker te naprave praviloma delujejo v izjemno agresivnem okolju, ki lahko povzroči korozijo.
Toplotni izmenjevalci so razdeljeni tudi na vrste. Proizvajajo se naslednje vrste teh naprav:

• s kompenzatorjem ohišja temperature;
• s fiksnimi cevmi;
• s cevmi v obliki črke U;
• z lebdečo glavo.

Prednosti lupinastih in cevnih toplotnih izmenjevalnikov

Ohišje in cevne enote v v zadnjem času po njih je veliko povpraševanje in večina potrošnikov ima raje to vrsto enote. Ta izbira ni naključna - enote iz lupine in cevi imajo veliko prednosti.

Toplotni izmenjevalnik

Glavna in najpomembnejša prednost je visoka odpornost te vrste enot na vodno kladivo. Večina vrst izmenjevalnikov toplote, ki se proizvajajo danes, nima te kakovosti.

Druga prednost je, da enote iz lupin in cevi ne potrebujejo čistega okolja. Večina naprav v agresivnih okoljih je nestabilnih. Na primer, ploščni izmenjevalniki toplote nimajo te lastnosti in so sposobni delovati izključno v čistem okolju.
Tretja pomembna prednost cevnih toplotnih izmenjevalnikov je njihova visoka učinkovitost. Po učinkovitosti se lahko primerja s ploščnim izmenjevalnikom toplote, ki je v večini vidikov najučinkovitejši.

Tako lahko z gotovostjo trdimo, da so lupinasto-cevni toplotni izmenjevalniki ena najbolj zanesljivih, vzdržljivih in visoko učinkovitih enot.

Slabosti cevnih enot

Kljub vsem prednostim imajo te naprave tudi nekaj slabosti, ki jih prav tako velja omeniti.

Prva in najpomembnejša pomanjkljivost je velike velikosti. V nekaterih primerih je treba uporabo takšnih enot opustiti ravno zaradi njihovih velikih dimenzij.

Druga pomanjkljivost je velika poraba kovine, kar je razlog visoka cena cevni toplotni izmenjevalniki.

Kovinski izmenjevalnik toplote

Toplotni izmenjevalniki, vključno s školjkastimi in cevnimi, so precej muhaste naprave. Prej ali slej potrebujejo popravilo, kar ima za seboj določene posledice. "Najšibkejši" del toplotnega izmenjevalnika so cevi. Najpogosteje so vir težav. Pri izvajanju popravil ne pozabite upoštevati, da se lahko zaradi kakršnega koli posega zmanjša prenos toplote.

Poznavanje te lastnosti enot, večina izkušenih potrošnikov raje kupuje toplotne izmenjevalnike z "rezervo".

Lupinasto-cevni izmenjevalnik toplote: tehnične lastnosti in princip delovanja

5 (100%) glasov: 3

Zdaj si bomo ogledali tehnične značilnosti in princip delovanja lupinastih toplotnih izmenjevalnikov ter izračun njihovih parametrov in značilnosti izbire pri nakupu.

Toplotni izmenjevalniki zagotavljajo proces izmenjave toplote med tekočinami, od katerih ima vsaka različne temperature. Trenutno je lupinasti toplotni izmenjevalnik z velikim uspehom našel svojo uporabo v različnih panogah: kemični, naftni, plinski. Pri njihovi izdelavi ni težav, so zanesljivi in ​​imajo možnost, da v eni napravi razvijejo veliko površino za prenos toplote.

To ime so dobili zaradi prisotnosti ohišja, ki skriva notranje cevi.

Naprava in princip delovanja

Struktura: struktura snopov cevi, pritrjenih v cevne plošče (mreže) pokrovov, ohišij in nosilcev.

Načelo delovanja cevnega toplotnega izmenjevalnika je zelo preprosto. Sestoji iz gibanja hladnih in vročih hladilnih tekočin skozi različne kanale. Izmenjava toplote poteka ravno med stenami teh kanalov.

Načelo delovanja lupinastega in cevnega toplotnega izmenjevalnika

Prednosti in slabosti

Danes so toplotni izmenjevalniki lupine in cevi v povpraševanju med potrošniki in ne izgubijo svojega položaja na trgu. To je posledica številnih prednosti, ki jih imajo te naprave:

1. Visoka odpornost na. To jim pomaga zlahka prenašati spremembe tlaka in vzdržati velike obremenitve.
2. Ne potrebuje čistega okolja. To pomeni, da lahko delujejo s tekočino nizke kakovosti, ki ni bila predhodno obdelana, za razliko od mnogih drugih vrst toplotnih izmenjevalnikov, ki lahko delujejo samo v nekontaminiranih okoljih.
3. Visoka učinkovitost.
4. Odpornost proti obrabi.
5. Vzdržljivost. Ob pravilni negi bodo cevne enote delovale več let.
6. Varnost uporabe.
7. Vzdrževanje.
8. Delo v agresivnem okolju.

Glede na zgornje prednosti lahko rečemo o njihovi zanesljivosti, visoki učinkovitosti in trajnosti.

Lupinasti in cevni toplotni izmenjevalniki v industriji

Kljub veliko število Kljub ugotovljenim prednostim toplotnih izmenjevalnikov lupine in cevi imajo te naprave tudi številne pomanjkljivosti:

• velikost in velika teža: njihova namestitev zahteva prostor precejšnje velikosti, kar ni vedno mogoče;
• visoka poraba kovin: to je glavni razlog za njihovo visoko ceno.

Enota za izmenjavo toplote

Lupinasti in cevni toplotni izmenjevalniki so razvrščeni glede na smer gibanja hladilne tekočine.

Glede na to merilo se razlikujejo naslednje vrste:

• naravnost skozi;
• protitok;
• razpotje

Število cevi, ki se nahajajo v središču ohišja, neposredno vpliva na hitrost, s katero se bo snov premikala, hitrost pa neposredno vpliva na koeficient prenos toplote.

Glede na te lastnosti so toplotni izmenjevalniki lupinasto-cevni naslednje vrste:

• s kompenzatorjem ohišja temperature;
• s fiksnimi cevmi;
• s plavajočo glavo;
• s cevmi v obliki črke U.

Model s cevmi v obliki črke U je sestavljen iz ene cevne pločevine, v katero so ti elementi privarjeni. To omogoča, da se zaobljeni del cevi nemoteno naslanja na rotacijske ščite v ohišju, medtem ko se lahko linearno širijo, kar omogoča njihovo uporabo v velikih temperaturnih območjih. Za čiščenje U-cevi morate odstraniti celoten del z njimi in uporabiti posebne kemikalije.

Izračun parametrov

Dolgo časa so cevni izmenjevalniki toplote veljali za najbolj kompaktne med obstoječimi. Vendar pa so se pojavili takšni, ki so trikrat bolj kompaktni od oklepastih. Poleg tega konstrukcijske značilnosti takšnega izmenjevalnika toplote povzročajo toplotne napetosti zaradi temperaturnih razlik med cevmi in ohišjem. Zato pri izbiri podobna enota Zelo pomembno je narediti pravilen izračun.

Formula za izračun površine toplotnega izmenjevalnika lupine in cevi

F—površina izmenjave toplote;
t av – povprečna temperaturna razlika med hladilne tekočine;
K – koeficient toplotne prehodnosti;
Q je količina toplote.

Za izvedbo toplotni izračun toplotni izmenjevalnik lupine in cevi zahteva naslednje kazalnike:

• največja poraba ogrevalne vode;
• fizikalne lastnosti hladilne tekočine: viskoznost, gostota, toplotna prevodnost, končna temperatura, toplotna kapaciteta vode pri povprečni temperaturi.

Pri naročanju cevnega izmenjevalnika toplote je pomembno vedeti, kakšne tehnične lastnosti ima:

• tlak v ceveh in ohišju;
• premer ohišja;
• izvedba (vodoravno \ navpično);
• vrsta cevnih plošč (premična/fiksna);
• klimatska različica.

Precej težko je narediti kompetenten izračun sami. To zahteva znanje in globoko razumevanje celotnega bistva procesa njegovega dela, torej najboljši način se bo obrnil na strokovnjake.

Delovanje cevnega izmenjevalnika toplote

Lupinasti toplotni izmenjevalnik je naprava, za katero je značilna dolga življenjska doba in dobri parametri delovanje. Vendar, tako kot vsaka druga naprava, zahteva redno vzdrževanje za kakovostno in dolgoročno delovanje. Ker v večini primerov lupinasti toplotni izmenjevalniki delujejo s tekočino, ki ni bila predhodno očiščena, se cevi enote prej ali slej zamašijo in na njih nastane usedlina, ki ovira prost pretok delovne tekočine.

Da zagotovite, da se učinkovitost opreme ne zmanjša in da se cevna enota ne pokvari, jo je treba sistematično čistiti in oprati.

Zahvaljujoč temu bo lahko izvedel kakovostno delo za dolgo časa. Ko naprava poteče, jo je priporočljivo zamenjati z novo.

Če je treba popraviti cevni izmenjevalnik toplote, je najprej potrebno diagnosticirati napravo. To bo opredelilo glavne težave in določilo obseg dela, ki ga je treba opraviti. Njegov najšibkejši del so zračnice, največkrat pa je glavni razlog za popravilo poškodba zračnice.

Za diagnosticiranje toplotnega izmenjevalnika lupine in cevi se uporablja metoda hidravlični testi.

V trenutni situaciji je nujna zamenjava cevi, kar je delovno intenziven proces. Potrebno je zamašiti okvarjene elemente, kar posledično zmanjša površino izmenjave toplote. Izvajanje obnovitvena dela, je nujno upoštevati dejstvo, da lahko vsak, tudi najmanjši poseg povzroči zmanjšanje prenosa toplote.

Zdaj veste, kako deluje toplotni izmenjevalnik lupine in cevi, kakšne vrste in značilnosti ima.

Toplotni izmenjevalnik je naprava, v kateri se toplota prenaša med hladilnimi tekočinami.

Princip delovanja

Lupinasti in cevni toplotni izmenjevalniki so rekuperatorskega tipa, kjer so mediji ločeni s stenami. Njihovo delo vključuje procese izmenjave toplote med tekočinami. V tem primeru lahko pride do njihove spremembe agregatno stanje. Do izmenjave toplote lahko pride tudi med tekočino in paro ali plinom.

Prednosti in slabosti

Lupinasti in cevni toplotni izmenjevalniki so pogosti zaradi naslednjih pozitivnih lastnosti:

• odpornost na mehanski stres in vodno kladivo;
• nizke zahteve glede čistosti okolja;
• visoka zanesljivost in vzdržljivost;
• širok izbor modelov;
• Možnost uporabe z različnimi okolji.

Slabosti te vrste modela vključujejo:

• nizek koeficient prenosa toplote;
• velike dimenzije in visoka poraba kovin;
• visoka cena zaradi povečane porabe kovine;
• potreba po uporabi naprav z veliko rezervo v povezavi z zamašitvijo poškodovanih cevi med popravili;
• Nihanje nivoja kondenzata nelinearno spreminja prenos toplote v horizontalnih napravah.

Lupinasti in cevni toplotni izmenjevalniki imajo nizek koeficient toplotnega prehoda. To je deloma posledica dejstva, da je prostor ohišja 2-krat večji od celotnega preseka cevi. Uporaba vodilnih pregrad omogoča povečanje hitrosti tekočine in izboljšanje prenosa toplote.

Hladilno sredstvo prehaja skozi medcevni prostor, ogrevan medij pa se dovaja skozi cevi. Prav tako se lahko ohladi. Učinkovitost prenosa toplote je zagotovljena s povečanjem števila cevi ali ustvarjanjem navzkrižnega toka zunanjega hladilnega sredstva.

Kompenzacija toplotnega raztezanja

Temperatura hladilnih tekočin je drugačna in posledično pride do toplotne deformacije strukturnih elementov. Plaščasto-cevni toplotni izmenjevalnik je izdelan z ali brez kompenzacije raztezkov. Togo pritrjevanje cevi je dovoljeno, ko je temperaturna razlika med njim in telesom do 25-30 0 C. Če presega te meje, se uporabljajo naslednji temperaturni kompenzatorji.

1. "Plavajoča" glava - ena od rešetk nima povezave z ohišjem in se prosto premika v aksialni smeri, ko se cevi podaljšujejo. Zasnova je najbolj zanesljiva.
2. Telo ima kompenzator leče v obliki valovitosti, ki se lahko razširi ali skrči.
3. Na zgornjem dnu je nameščen kompenzator polnilne škatle, ki se med toplotnim raztezanjem lahko premika skupaj z rešetko.
4. Cevi v obliki črke U se prosto raztezajo v okolju hladilne tekočine. Pomanjkljivost je zapletenost izdelave.

Vrste lupinskih in cevnih toplotnih izmenjevalnikov

Zasnova naprav je preprosta, povpraševanje po njih je vedno. Cilindrično telo je jekleno ohišje velik premer. Na njegovih robovih so prirobnice, na katere so nameščeni pokrovi. Pri cevnih ploščah so cevni snopi pritrjeni z varjenjem ali razširjanjem znotraj telesa.

Materiali za cevi so jeklo, baker, medenina, titan. Jeklene deske pritrjen med prirobnice ali privarjen na ohišje. Med njimi in notranjim telesom se oblikujejo komore, skozi katere prehajajo hladilne tekočine. Obstajajo tudi pregrade, ki spreminjajo gibanje tekočin, ki prehajajo skozi oklepne toplotne izmenjevalnike. Zasnova vam omogoča spreminjanje hitrosti in smeri toka, ki poteka med cevmi, s čimer se poveča intenzivnost prenosa toplote.

Naprave so lahko nameščene v prostoru navpično, vodoravno ali nagnjeno.

Različne vrste toplotnih izmenjevalnikov lupine in cevi se razlikujejo po lokaciji predelnih sten in zasnovi kompenzatorjev temperaturnega raztezanja. Z majhnim številom cevi v snopu ima ohišje majhen premer, površine za izmenjavo toplote pa majhne. Da bi jih povečali, so izmenjevalniki toplote zaporedno povezani v odseke. Najenostavnejša je zasnova "cev v cevi", ki je pogosto izdelana neodvisno. Če želite to narediti, je potrebno pravilno izbrati premere notranjih in zunanja cev in hitrost pretoka hladilne tekočine. Enostavno čiščenje in popravilo zagotavljajo kolena, ki povezujejo sosednje dele. Ta oblika se pogosto uporablja kot toplotni izmenjevalnik pare in vode.

Spiralni toplotni izmenjevalci so izdelani iz kanalov pravokotne oblike in varjene iz listov, po katerih se premikajo hladilne tekočine. Prednost je velika kontaktna površina s tekočinami, slabost pa nizek dopustni tlak.

Nove zasnove toplotnih izmenjevalcev

Danes se začenja razvijati proizvodnja kompaktnih toplotnih izmenjevalcev s teksturiranimi površinami in intenzivnim gibanjem tekočin. Zaradi tega so njihove tehnične lastnosti blizu ploščatim napravam. A tudi proizvodnja slednjih se razvija in jih je težko dohiteti. Zamenjava cevnih toplotnih izmenjevalcev s ploščnimi je priporočljiva zaradi naslednjih prednosti:

Pomanjkljivost je hitra kontaminacija plošč zaradi majhne velikosti vrzeli med njimi. Če dobro filtrirate hladilne tekočine, bo izmenjevalnik toplote deloval dolgo časa. Majhni delci se ne zadržujejo na poliranih ploščah, turbulenca tekočin pa preprečuje tudi odlaganje kontaminantov.

Povečanje stopnje izmenjave toplote naprav

Strokovnjaki nenehno ustvarjajo nove lupinasto-cevne toplotne izmenjevalnike. Specifikacije izboljšano z uporabo naslednjih metod:

Turbulizacija tokov tekočine bistveno zmanjša usedline vodnega kamna na stenah cevi. Zaradi tega niso potrebni čistilni ukrepi, ki so nujni za gladke površine.

Proizvodnja lupinasto-cevnih toplotnih izmenjevalcev z uvedbo novih metod omogoča povečanje učinkovitosti prenosa toplote za 2-3 krat.

Glede na dodatno porabo energije in stroške proizvajalci pogosto poskušajo izmenjevalnik toplote zamenjati s ploščnim izmenjevalnikom. V primerjavi s klasičnimi cevnimi sistemi so za 20-30 % boljši pri prenosu toplote. To je bolj povezano z razvojem proizvodnje nova tehnologija, ki še vedno preživlja težave.

Delovanje izmenjevalnikov toplote

Naprave potrebujejo občasni pregled in nadzor nad delom. Parametri, kot je temperatura, se merijo z njihovimi vhodnimi in izhodnimi vrednostmi. Če se je učinkovitost dela zmanjšala, morate preveriti stanje površin. Obloge soli še posebej vplivajo na termodinamične parametre toplotnih izmenjevalcev, kjer so reže majhne. Površine se očistijo kemično, kot tudi z uporabo ultrazvočnih vibracij in turbulizacijo tokov hladilne tekočine.

Popravilo cevnih naprav je v glavnem sestavljeno iz tesnjenja netesnih cevi, kar poslabša njihove tehnične lastnosti.

Zaključek

Optimalni oklepni toplotni izmenjevalniki tekmujejo s ploščnimi toplotnimi izmenjevalniki in se lahko uporabljajo na številnih področjih tehnologije. Nove izvedbe imajo bistveno manjše dimenzije in porabo kovine, kar omogoča zmanjšanje delovnih površin in znižanje stroškov izdelave in delovanja.

Lupinasti in cevni toplotni izmenjevalniki, njihove vrste in konstrukcija

Lupinasti in cevni toplotni izmenjevalniki– najpogostejša oblika opreme za izmenjavo toplote. V skladu z GOST 9929 so jekleni toplotni izmenjevalniki izdelani iz naslednjih vrst: HP - s fiksnimi cevnimi ploščami; TK – z temperaturni kompenzator na ohišju; TP – s plavajočo glavo; TU – s cevmi v obliki črke U; TPK - s plavajočo glavo in kompenzatorjem na njej (slika 2.49).

Slika 2.49 – Vrste cevnih TOA

Glede na namen so lahko cevne naprave toplotni izmenjevalniki, hladilniki, kondenzatorji in uparjalniki; Izdelani so eno- in večprehodni.

Slika 2.50 – Dvopretočni vodoravni izmenjevalnik toplote tipa TN

Dvoprehodni horizontalni toplotni izmenjevalnik s fiksnimi cevnimi ploščami (tip TN - slika 2.50) je sestavljen iz cilindričnega varjenega ohišja 5, razdelilne komore 11 in dveh pokrovov 4. Cevni snop (slika 2.51) tvorijo cevi 7, pritrjene v dveh cevne plošče 3. Cevne plošče so privarjene na ohišje. Pokrovi, razdelilna komora in ohišje so povezani s prirobnicami. Ohišje in razdelilna komora imata priključke za dovod in izstop hladilne tekočine iz cevnih (fitingov 1, 12) in medcevnih (fitingov 2, 10) prostorov. Pregrada 13 v razdelilni komori tvori prehode hladilne tekočine skozi cevi (slika 2.52). Za tesnjenje povezave med vzdolžno predelno steno in cevno ploščo se uporablja tesnilo 14, nameščeno v utor rešetke 3.

Slika 2.51 – Cevni snop

Slika 2.52 – Dvojni TOA	Slika 2.53 – Cevna plošča

Toplotni izmenjevalniki te skupine so izdelani za nazivni tlak 0,6–4,0 MPa, s premerom 159–1200 mm, s površino za izmenjavo toplote do 960 m2; njihova dolžina je do 10 m, teža do 20 ton Toplotni izmenjevalci se uporabljajo do temperatur 350 °C.

Značilnost naprav tipa TN je, da so cevi togo povezane s cevnimi ploščami (slika 2.53), mreže pa so povezane s telesom. V zvezi s tem je izključena možnost medsebojnega premikanja cevi in ​​ohišja; Zato se naprave te vrste imenujejo tudi toplotni izmenjevalniki toge zasnove.

Ker je intenzivnost prenosa toplote med prečnim tokom hladilne tekočine okoli cevi višja kot med vzdolžnim tokom, so v medcevnem prostoru toplotnega izmenjevalnika nameščene prečne predelne stene 6, pritrjene z vezmi 5, ki zagotavljajo cikcakasto gibanje hladilne tekočine v medcevni prostor po dolžini aparata.

Na vhodu medija za izmenjavo toplote v medcevni prostor je nameščen odbijač 9 - okrogla ali pravokotna plošča, ki ščiti cevi pred lokalno erozijsko obrabo.

Prednost tovrstnih naprav je njihova enostavnost zasnove in s tem nižji stroški.

Vendar pa imajo dve veliki pomanjkljivosti. Prvič, čiščenje medcevnega prostora takšnih naprav je težavno, zato se tovrstni izmenjevalniki toplote uporabljajo v primerih, ko je medij, ki prehaja skozi medcevni prostor čist in neagresiven, torej ko čiščenje ni potrebno.

Drugič, znatna razlika med temperaturami cevi in ​​ohišja v teh napravah vodi do večjega raztezka cevi v primerjavi z ohišjem, kar povzroči nastanek toplotnih napetosti v cevnem listu 5, moti gostoto valjanja cevi v mrežo in vodi do prodiranja enega medija za izmenjavo toplote v drugega. Zato se toplotni izmenjevalniki te vrste uporabljajo, kadar temperaturna razlika med toplotnim izmenjevalnikom, ki poteka skozi cevi in ​​medcevni prostor, ni večja od 50 °C in ko je dolžina aparata relativno kratka.

Lupinasti in cevni aparati s kompenzatorjem leče na ohišju (tip TK) je prikazan na sliki 2.54a. Takšne naprave imajo cilindrično ohišje 1, v katerem je nameščen cevni snop 2; cevne pločevine 3 z razširjenimi cevmi so pritrjene na telo aparata. Toplotni izmenjevalnik je zaprt na obeh koncih s pokrovi 4. Aparat je opremljen z nastavki 5 za medij za izmenjavo toplote; en medij gre skozi cevi, drugi pa skozi medcevni prostor. Toplotni izmenjevalniki s temperaturnim kompenzatorjem tipa TK imajo fiksne cevne pločevine in so opremljeni s posebnimi gibljivimi elementi 6 (lečami), ki kompenzirajo razlike v raztezkih ohišja in cevi, ki nastanejo zaradi razlik v njihovih temperaturah. Najpogosteje se v napravah tipa TK uporabljajo eno- in večelementni kompenzatorji leč (slika 2.55), izdelani z valjanjem iz kratkih cilindričnih lupin. Element leče, prikazan na sliki 2.55b, je zvarjen iz dveh polleč, pridobljenih iz pločevine z vtiskovanjem.

Kompenzacijska sposobnost kompenzatorja leče je približno sorazmerna s številom elementov leče v njem, vendar ni priporočljivo uporabljati kompenzatorjev z več kot štirimi lečami, saj se upogibna odpornost ohišja močno zmanjša. Da bi povečali kompenzacijsko sposobnost kompenzatorja leče, ga lahko pri sestavljanju ohišja predhodno stisnemo (če je predvideno za natezno delovanje) ali raztegnemo (če je namenjeno za stiskanje).

Pri nameščanju kompenzatorja leče na vodoravne naprave izvrtajte luknjo na dnu vsake leče drenažne luknje s čepi za izpust vode po hidravličnem preizkusu naprave.

Toplotni izmenjevalniki s cevmi v obliki črke U tipa TU (slika 2.56) imajo eno cevno ploščo, v katero sta valjana oba konca cevi v obliki črke U 7, kar zagotavlja prosto raztezanje cevi pri spremembi njihove temperature. Pomanjkljivost takšnih naprav je težava pri čiščenju notranja površina cevi, zaradi česar se uporabljajo predvsem za čiste izdelke.

Slika 2.56 – Toplotni izmenjevalnik tipa TU

Toplotni izmenjevalniki te vrste so lahko horizontalni ali vertikalni. Izdelujejo se s premerom 325–1400 mm s cevmi dolžine 6–9 m, za nazivne tlake do 6,4 MPa in za delovne temperature do 450 °C. Teža izmenjevalnika toplote do 30 ton.

Za zagotovitev ločenega vnosa in izstopa hladilne tekočine je v razdelilni komori predvidena pregrada (slika 2.57).

Toplotni izmenjevalniki tipa TU so dvoprehodni v cevnem prostoru in eno- ali dvoprehodni v obročastem prostoru.

Slika 2.57 – Cevni snop s cevmi v obliki črke U

V napravah tipa TU brezplačno toplotno raztezanje cevi: vsaka cev se lahko razširi neodvisno od plašča in sosednjih cevi. Temperaturna razlika med stenami cevi vzdolž prehodov v teh napravah ne sme presegati 100 °C. V nasprotnem primeru lahko pride do nevarnih temperaturnih napetosti v cevni plošči zaradi temperaturnega skoka na stičišču obeh delov.

Prednost zasnove aparata tipa TU je možnost občasnega odstranjevanja cevnega snopa (glej sliko 2.57) za čiščenje zunanje površine cevi oz. popolna zamenjavažarek. Vendar je treba opozoriti, da je zunanja površina cevi v teh napravah neprijetna za mehansko čiščenje.

Ker je mehansko čiščenje notranje površine cevi v napravah tipa TU praktično nemogoče, je treba v cevni prostor takih naprav usmeriti medij, ki ne tvori usedlin, ki zahtevajo mehansko čiščenje.

Notranja površina cevi v teh napravah se čisti z vodo, paro, vročimi naftnimi proizvodi ali kemičnimi reagenti. Včasih se uporablja hidromehanska metoda (dovajanje toka tekočine, ki vsebuje abrazivni material, trde žoge itd.).

Ena najpogostejših napak lupinastega toplotnega izmenjevalnika tipa TU je kršitev tesnosti povezave med cevmi in cevno ploščo zaradi zelo znatnih upogibnih napetosti, ki izhajajo iz mase cevi in v njih teče medij. V zvezi s tem so toplotni izmenjevalniki tipa TU s premerom 800 mm ali več opremljeni z valjčnimi nosilci za lažjo namestitev in zmanjšanje upogibnih napetosti v cevnem snopu.

Slabosti toplotnih izmenjevalnikov tipa TU so razmeroma slaba napolnjenost ohišja s cevmi zaradi omejitev, ki jih povzroča upogibanje cevi. Običajno so izdelane cevi v obliki črke U gibljive cevi v hladnem ali ogrevanem stanju.

Pomembne pomanjkljivosti naprav tipa TU so tudi nezmožnost zamenjave cevi (z izjemo zunanjih cevi) v primeru okvare, pa tudi težavnost namestitve cevi, še posebej, če jih je veliko.

Zaradi teh pomanjkljivosti toplotni izmenjevalniki te vrste niso našli široke uporabe.

Toplotni izmenjevalniki s plavajočo glavo tipa TP (s premično cevno ploščo) so najpogostejši tip površinskih naprav (slika 2.58). Premična cevna plošča omogoča, da se cevni snop prosto premika ne glede na ohišje. V napravah te zasnove lahko nastanejo toplotne obremenitve le, če obstaja znatna razlika v temperaturah cevi.

Toplotni izmenjevalniki te skupine so standardizirani glede na nazivne tlake R у = 1,6 – 6,4 MPa, premere telesa 325–1400 mm in ogrevalne površine 10–1200 m2 z dolžino cevi 3–9 m pri temperaturah do 450 °C.

Pri tovrstnih toplotnih izmenjevalnikih je cevne snope razmeroma enostavno odstraniti iz ohišja, zaradi česar jih je lažje popraviti, očistiti ali zamenjati.

Horizontalni dvoprehodni kondenzator tipa TP je sestavljen iz ohišja 10 in cevnega snopa. Leva cevna plošča 1 je s prirobnično povezavo povezana z ohišjem in razdelilno komoro 2, opremljeno s predelno steno 4. Komora je zaprta z ravnim pokrovom 3. Desna, premična cevna plošča je prosto nameščena znotraj ohišja in tvori skupaj s pokrovom 8, ki je nanj pritrjen, "lebdečo glavo". Na strani plavajoče glave je aparat zaprt s pokrovom 7. Ko se cevi segrejejo in podaljšujejo, se lebdeča glava premika znotraj ohišja.

Da bi zagotovili prosto gibanje cevnega snopa znotraj ohišja v napravah s premerom 800 mm ali več, je cevni snop opremljen s podporno ploščadjo 6. Zgornji priključek 9 je zasnovan za dovajanje pare in ima zato veliko pretočno površino; Spodnja armatura 5 je namenjena odvodu kondenza in je manjših dimenzij.

Pomembni koeficienti prenosa toplote pri kondenzaciji so praktično neodvisni od načina gibanja medija. Prečne predelne stene v medcevnem prostoru te naprave služijo samo za podporo cevi in ​​dajejo togost cevnemu snopu.

Čeprav naprave tipa TP zagotavljajo dobro kompenzacijo temperaturnih deformacij, ta kompenzacija ni popolna, saj razlika v temperaturnem raztezanju samih cevi povzroči zvijanje cevne plošče. V zvezi s tem je v večprehodnih toplotnih izmenjevalnikih tipa TP s premerom več kot 1000 mm, ko obstaja znatna (nad 100 ° C) temperaturna razlika med vstopno in izstopno temperaturo medija v cevnem snopu, praviloma je nameščena plavajoča glava z deljenim premerom.

Najpomembnejša komponenta toplotnih izmenjevalnikov s plavajočo glavo je povezava med plavajočo cevno ploščo in pokrovom. Ta povezava mora zagotavljati možnost enostavne odstranitve snopa iz ohišja, aparata, kot tudi minimalno režo Δ med ohišjem in cevnim snopom. Možnost, prikazana na sliki 2.59a, omogoča odstranitev cevnega snopa, vendar je reža Δ večja (vsaj kot pri toplotnih izmenjevalnikih tipa TH) za širino prirobnice plavajoče glave. Pritrditev po tej shemi je najpreprostejša; pogosto se uporablja v uparjalnikih parnih prostorov.

Namestitev lebdeče glave v pokrov, katerega premer je večji premer ohišje, vam omogoča zmanjšanje vrzeli; vendar to oteži demontažo naprave, saj plavajoče glave ni mogoče odstraniti iz ohišja toplotnega izmenjevalnika (slika 2.59b).

Cevni snopi s plavajočo glavo se še posebej pogosto uporabljajo v uparjalnikih s parnim prostorom.

Pri teh napravah je treba ustvariti veliko površino uparjalnega zrcala, zato je premer ohišja uparjalnika bistveno večji od premera cevnega snopa, predelne stene v snopu pa služijo samo za povečanje njegove togosti. V uparjalniku (slika 2.60) nivo tekočine v ohišju 11 vzdržuje predelna stena 2. Za zagotovitev zadostne prostornine parnega prostora in povečanje površine izhlapevanja je razdalja od nivoja tekočine do vrha ohišja približno 30 %. njenega premera. Cevni snop 3 je nameščen v ohišju uparjalnika na prečnih nosilcih 4.

.

Slika 2.60 – Uparjalnik

Za lažjo namestitev cevnega snopa je v predelni steni 2 in na levem dnu predvidena loputa 10, skozi katero lahko vstavite kabel iz vitla v aparat. Produkt se dovaja v uparjalnik skozi priključek 5; za zaščito cevnega snopa pred erozijo je nad tem priključkom nameščen odbijač 6. Pare se odvajajo skozi priključek 9, izdelek pa skozi priključek 1. Hladilno sredstvo se dovaja v cevni snop in odvaja skozi priključke 7, 8. lahko namestite več cevnih snopov.

Cevi za izmenjavo toplote jeklenih ohišjenih in cevnih naprav so komercialno proizvedene industrijske cevi iz ogljika, jekel, odpornih proti koroziji, in medenine. Premer cevi za izmenjavo toplote bistveno vpliva na hitrost hladilne tekočine, koeficient prenosa toplote v cevnem prostoru in dimenzije aparata; Manjši kot je premer cevi, večje število jih je mogoče postaviti v kroge v ohišje določenega premera. Vendar pa se cevi majhnega premera pri delu z onesnaženimi hladilnimi tekočinami hitreje zamašijo in pri mehansko čiščenje in pritrjevanje takih cevi z vžiganjem. V zvezi s tem se najpogosteje uporablja jeklene cevi z zunanjim premerom 20 in 25 mm. Pri delu z onesnaženimi ali viskoznimi tekočinami se uporabljajo cevi s premerom 38 in 57 mm.

Ko se dolžina cevi poveča in premer naprave zmanjša, se njeni stroški zmanjšajo. Najcenejši toplotni izmenjevalnik z dolžino cevi 5–7 m.

Cevi so pritrjene v rešetke najpogosteje z razstrelitvijo (slika 2.61a, b), s posebno močno povezavo (potrebno, če naprava deluje na visok krvni tlak) se doseže z izdelavo lukenj v cevnih ploščah z obročastimi utori, ki se med postopkom raztegovanja napolnijo s cevno kovino (slika 2.61b). Poleg tega uporabljajo pritrditev cevi z varjenjem (slika 2.61c), če materiala cevi ni mogoče izvleči in je dovoljena toga povezava cevi s cevno ploščo, pa tudi spajkanje (slika 2.61d), ki se uporablja za povezavo predvsem bakrene in medeninaste cevi. Občasno uporabljajo priklop cevi na mrežo s tesnili (slika 2.61e), ki omogočajo prosto vzdolžno premikanje cevi in ​​možnost njihove hitre zamenjave. Ta povezava lahko bistveno zmanjša temperaturna deformacija cevi, vendar je zapleten, drag in premalo zanesljiv.

Najpogostejši način pritrditve cevi na rešetke je razstrelitev. Cevi se vstavijo v luknje rešetke z nekaj prostora, nato pa se zvijejo od znotraj posebno orodje, opremljen z valji (valjanje). Za povečanje prenosa toplote se včasih uporabljajo turbulatorji - elementi, ki turbulizirajo ali uničijo mejno plast hladilne tekočine na zunanji površini cevi. Želja po povečanju prenosa toplote iz neučinkovitega hladilnega sredstva (plini, viskozne tekočine) je privedla do razvoja različne oblike rebraste cevi. Ugotovljeno je bilo, da rebra povečajo ne le površino za prenos toplote, temveč tudi koeficient toplotne prehodnosti od rebraste površine do hladilne tekočine zaradi turbulizacije toka z rebri. V tem primeru pa je treba upoštevati naraščajoče stroške črpanja hladilne tekočine.

Uporabljajo se cevi z vzdolžnimi (slika 2.62a) in deljenimi (slika 2.62b) rebri, s prečnimi rebri različnih profilov (slika 2.62c). Rebra na ceveh so lahko izdelana v obliki spiralnih reber (slika 2.62d), igel različnih debelin itd.

Slika 2.62 – Cevi z rebri

Prečne in vzdolžne predelne stene so nameščene v cevnih toplotnih izmenjevalnikih.

Prečne predelne stene (slika 2.63), nameščene v medcevnem prostoru izmenjevalnikov toplote, so zasnovane tako, da organizirajo gibanje hladilne tekočine v smeri, pravokotni na os cevi, in povečajo hitrost hladilne tekočine v medcevnem prostoru. V obeh primerih se poveča koeficient toplotne prehodnosti na zunanji površini cevi.

V medcevnem prostoru kondenzatorjev in uparjalnikov so nameščene tudi prečne predelne stene, pri katerih je koeficient prenosa toplote na zunanji površini cevi za red velikosti višji od koeficienta na njihovi notranji površini. V tem primeru predelne stene delujejo kot nosilci za cevni snop, pritrjujejo cevi na določeni medsebojni razdalji in tudi zmanjšujejo vibracije cevi.