Glede na način prenosa toplote ločimo dve glavni skupini toplotnih izmenjevalnikov:
1) površinski toplotni izmenjevalniki, pri katerih se prenos toplote med mediji za izmenjavo toplote odvija skozi površino za izmenjavo toplote, ki jih ločuje - prazna stena;
2) mešalni toplotni izmenjevalniki, pri katerih se toplota prenaša z enega medija na drugega, ko sta v neposrednem stiku.
Regenerativni izmenjevalniki toplote se veliko manj pogosto uporabljajo v kemični industriji, v kateri se segrevanje tekočih medijev pojavi zaradi njihovega stika s predhodno segretimi trdnimi snovmi - šobo, ki napolni aparat, občasno segreva drugo hladilno sredstvo.
Površinski toplotni izmenjevalci so najpogostejši, njihovi dizajni pa so zelo raznoliki. Spodaj so obravnavane tipične, večinoma normalizirane izvedbe površinskih toplotnih izmenjevalnikov in običajnih mešalnih kondenzatorjev.
V kemijski tehnologiji se uporabljajo toplotni izmenjevalci iz najrazličnejših kovin (ogljikova in legirana jekla, baker, titan, tantal itd.), pa tudi iz nekovinskih materialov, kot so grafit, teflon itd. Izbira materiala je narekujeta predvsem njegova odpornost proti koroziji in toplotna prevodnost, zasnova toplotnega izmenjevalnika pa je bistveno odvisna od lastnosti izbranega materiala.
Konstrukcije izmenjevalnikov toplote morajo biti enostavne, enostavne za namestitev in popravilo. V nekaterih primerih mora zasnova toplotnega izmenjevalnika zagotavljati najmanjšo možno kontaminacijo površine za izmenjavo toplote in biti lahko dostopna za pregled in čiščenje.
Cevni izmenjevalniki toplote
Lupinasti in cevni toplotni izmenjevalniki. Ti toplotni izmenjevalniki so med najpogosteje uporabljenimi površinskimi toplotnimi izmenjevalniki. Na sl. VSH-11 A prikazuje lupinasto-cevni toplotni izmenjevalnik toge konstrukcije, ki je sestavljen iz ohišja ali ohišja 1, in nanj privarjene cevne pločevine 2. Snop cevi je fiksiran v cevnih ploščah 3. Pokrovi so pritrjeni na cevne plošče (na tesnila in vijake) 4.
V cevnem toplotnem izmenjevalniku eden od medijev za izmenjavo toplote jaz premika znotraj cevi (v cevnem prostoru), drugi pa II- v medcevnem prostoru.
Mediji so običajno usmerjeni drug proti drugemu nasprotno. V tem primeru je segreti medij usmerjen od spodaj navzgor, medij, ki oddaja toploto, pa je usmerjen v nasprotni smeri. Ta smer gibanja vsakega medija sovpada s smerjo, v kateri se ta medij giblje pod vplivom sprememb njegove gostote pri segrevanju ali ohlajanju.Poleg tega se z navedenimi smermi gibanja medijev doseže enakomernejša porazdelitev hitrosti in enaki pogoji prenosa toplote po površini prečnega prereza aparata. V nasprotnem primeru, na primer, ko se hladnejši (ogret) medij dovaja od zgoraj izmenjevalnika toplote, se lahko bolj segret del tekočine, ki je lažji, kopiči v zgornjem delu aparata in tvori "stagnirajoča" območja.
Cevi v rešetkah so običajno enakomerno nameščene vzdolž obodov pravilnih šesterokotnikov, to je vzdolž vrhov enakostraničnih trikotnikov (slika VIII-12, a), manj pogosto so nameščene v koncentričnih krogih (slika VIII-12, b).
V nekaterih primerih, ko je treba zagotoviti priročno čiščenje zunanje površine cevi, so nameščene vzdolž oboda pravokotnikov (slika VIII-12, c). Vse te metode postavitev cevi zasleduje en cilj - zagotoviti najbolj kompaktno namestitev zahtevane površine za izmenjavo toplote znotraj aparata. V večini primerov se največja kompaktnost doseže z namestitvijo cevi vzdolž oboda pravilnih šesterokotnikov.
riž. VIII -12. Metode polaganja cevi v toplotne izmenjevalnike:
a - vzdolž oboda pravilnih šesterokotnikov; b - vzdolž koncentričnih krogov;
V- po obodu pravokotnikov (hodniška ureditev)
Toplotni izmenjevalnik, prikazan na sl. VIII-11, A, je enosmerna. Pri razmeroma nizkih pretokih tekočine je hitrost njenega gibanja v ceveh takšnih toplotnih izmenjevalnikov nizka, zato so koeficienti prenosa toplote nizki. Za povečanje slednje za določeno površino izmenjave toplote je mogoče zmanjšati premer cevi in ustrezno povečati njihovo višino (dolžino). Vendar pa so toplotni izmenjevalniki majhnega premera in velike višine neprijetni za namestitev, zahtevajo visoke prostore in povečano porabo kovine za izdelavo delov, ki niso neposredno vključeni v izmenjavo toplote (ohišje naprave). Zato je bolj racionalno povečati stopnjo prenosa toplote z uporabo večprehodnih izmenjevalnikov toplote.
V večprehodnem izmenjevalniku toplote (slika VIII-11, b) ohišje 1, cevne plošče 2, v njih ojačane cevi 3 in pokrovi 4 enaki tistim, prikazanim na sl. VIII-11, A. S pomočjo prečnih pregrad 5, nameščenih v pokrovih izmenjevalnika toplote, so cevi razdeljene na odseke ali prehode, po katerih se zaporedno premika tekočina, ki teče v cevnem prostoru izmenjevalnika toplote. Običajno je razdelitev na prehode izvedena tako, da vsi odseki vsebujejo približno enako število cevi.
Zaradi manjše skupne površine prečnega prereza cevi, postavljenih v enem odseku, v primerjavi s prerezom celotnega cevnega snopa se poveča hitrost tekočine v cevnem prostoru večprehodnega toplotnega izmenjevalnika (glede na hitrost v enoprehodnem toplotnem izmenjevalniku) za število, ki je enako številu prehodov. Tako je v štiriprehodnem toplotnem izmenjevalniku (slika VIII-11, b) hitrost v ceveh, pri drugih enakih pogojih, štirikrat večja kot pri enoprehodnem. Za povečanje hitrosti in podaljšanje poti gibanja medija v obroču (slika VIII-11, b) služijo kot segmentne predelne stene 6. Pri horizontalnih toplotnih izmenjevalnikih so te predelne stene tudi vmesne podpore za cevni snop.
Povečanje intenzivnosti izmenjave toplote v večprehodnih toplotnih izmenjevalnikih spremlja povečanje hidravličnega upora in bolj zapletena zasnova toplotnega izmenjevalnika. To narekuje izbiro ekonomsko izvedljive hitrosti, ki jo določa število hodov izmenjevalnika toplote, ki običajno ne presega 5-6. Večprehodni izmenjevalniki toplote delujejo na principu mešanega toka, kar, kot je znano, vodi do rahlega zmanjšanja gonilne sile prenosa toplote v primerjavi s čisto protitočnim gibanjem medijev, ki sodelujejo pri izmenjavi toplote. Pri enoprehodnih in zlasti večprehodnih toplotnih izmenjevalnikih se lahko prenos toplote poslabša zaradi sproščanja zraka in drugih plinov, ki ne kondenzirajo, raztopljenih v tekočini (ali pari). Za njihovo občasno odstranjevanje so v zgornjem delu ohišja izmenjevalnika toplote nameščene odzračevalne pipe.
Enopretočni in večpretočni izmenjevalniki toplote so lahko navpični ali vodoravni. Vertikalni izmenjevalniki toplote so lažji za upravljanje in zavzemajo manjšo proizvodno površino. Horizontalni izmenjevalniki toplote so običajno izdelani z več prehodi in delujejo pri visokih hitrostih medijev, ki sodelujejo pri izmenjavi toplote, da se čim bolj zmanjša razslojevanje tekočin zaradi razlike v njihovih temperaturah in gostoti ter odpravi nastanek stagnirajočih območij.
Če povprečna temperaturna razlika med cevmi in ohišjem v toplotnih izmenjevalnikih s togo strukturo, to je s fiksnimi cevnimi ploščami, privarjenimi na telo, postane pomembna (približno enaka ali večja od 50 ° C), potem se cevi in ohišje neenakomerno podaljšajo. . To povzroča znatno napetost v ceveh
riž. VIII-14. Lupinasti in cevni toplotni izmenjevalniki s kompenzacijo
naprave:
A - s kompenzatorjem leč; b - s plavajočo glavo; c - s cevmi v obliki črke U;
1 - kompenzator; 2 - premična cevna plošča; 3 - Cevi v obliki črke U.
rešetke, lahko porušijo tesnost povezave cevi z rešetkami, povzročijo uničenje zvarov in nesprejemljivo mešanje medijev za izmenjavo toplote. Zato, ko je temperaturna razlika med cevmi in ohišjem večja od 50 °C ali če so cevi precejšnje dolžine, se uporabljajo lupinasto-cevni toplotni izmenjevalniki netoge izvedbe, ki omogočajo nekaj premikanja cevi glede na ohišje aparata.
Za zmanjšanje temperaturnih deformacij, ki jih povzroča velika temperaturna razlika med cevmi in ohišjem, znatna dolžina cevi, pa tudi razlika v materialu cevi in ohišja, se uporabljajo cevni toplotni izmenjevalniki z vgrajenim - uporablja se en kompenzator (slika VIII-14, a), ki ima kompenzator leče 1, ki je podvržen elastični deformaciji. Ta zasnova je preprosta, vendar je uporabna za majhne nadtlake v obroču, ki običajno ne presegajo 6 10 6 N/m 2 (6 pri).
Če je treba zagotoviti velike premike cevi in ohišja, uporabite toplotni izmenjevalnik s plavajočo glavo (slika VIII-14, b). Spodnja cevna plošča 2 je premična, kar omogoča prosto gibanje celotnega snopa cevi ne glede na telo naprave. To preprečuje nevarne temperaturne deformacije cevi in motnje tesnosti njihove povezave s cevnimi ploščami. Vendar se kompenzacija za temperaturne podaljške doseže v v tem primeru zaradi kompleksnosti in teže zasnove toplotnega izmenjevalnika.
V toplotnem izmenjevalniku lupine in cevi s cevmi v obliki črke U (slika VIII-14, c) same cevi 3 opravljajo funkcijo kompenzacijskih naprav. Hkrati je zasnova aparata, ki ima le eno fiksno cevno ploskev, poenostavljena in poenostavljena. Zunanjo površino cevi lahko enostavno očistite tako, da celotno cev odstranite iz telesa aparata. Poleg tega je v izmenjevalnikih toplote te zasnove, ki so dvo- ali večprehodni, dosežena precej intenzivna izmenjava toplote. Slabosti toplotnih izmenjevalnikov s cevmi v obliki črke U: težave pri čiščenju notranje površine cevi, težave pri nameščanju večjega števila cevi v cevno pločevino.
Jekleni cevni toplotni izmenjevalniki so standardizirani po GOST 9929-67.
IN
V kemični industriji se uporabljajo tudi izmenjevalniki toplote z dvojnimi cevmi (slika VIII-15). Na eni strani aparata sta dve rešetki cevi, snop cevi pa je pritrjen v mrežo 1 2
manjšega premera, odprta na obeh koncih in v rešetki 3
- cevi 4
večji premer z zaprtimi levimi konci, nameščen koncentrično glede na cevi 2.
sreda jaz premika vzdolž obročastih prostorov med cevmi 2
in 4
in se skozi cevi odstrani iz medcevnega prostora toplotnega izmenjevalnika 2.
Drugo okolje II premika od zgoraj navzdol vzdolž medcevnega prostora ohišja toplotnega izmenjevalnika in spira cevi 4
zunaj. Pri toplotnih izmenjevalnikih te izvedbe se lahko cevi pod vplivom temperature podaljšajo, ne glede na telo toplotnega izmenjevalnika. Elementarni izmenjevalniki toplote. Za povečanje hitrosti gibanja medija v obroču brez uporabe predelnih sten, ki otežujejo čiščenje aparata, se uporabljajo elementarni izmenjevalniki toplote. Vsak element takšnega izmenjevalnika toplote je preprost toplotni izmenjevalnik lupine in cevi. Ogrevani in ohlajeni mediji zaporedno prehajajo skozi ločene elemente, sestavljene iz snopa cevi v ohišju majhnega premera. Toplotni izmenjevalnik, sestavljen iz takšnih elementov (prehodov), omogoča znaten presežni tlak v medcevnem prostoru; lahko ga obravnavamo kot modifikacijo večprehodnega lupinastega toplotnega izmenjevalnika.
V elementarnih prenosnikih toplote se medsebojno gibanje medijev približa učinkoviti shemi čistega protitoka. Vendar pa zaradi razdelitve celotne površine za izmenjavo toplote na posamezne elemente zasnova postane bolj okorna in stroški izmenjevalnika toplote se povečajo.
Dvocevni izmenjevalniki toplote. Toplotni izmenjevalniki te izvedbe, imenovani tudi toplotni izmenjevalniki cev v cevi, so sestavljeni iz več zaporedno povezanih cevnih elementov, ki jih tvorita dve koncentrično razporejeni cevi (slika VIII-16). Ena hladilna tekočina se premika skozi notranje cevi 1 , in drugi - vzdolž obročaste reže med notranjim 1 in zunanjim 2 cevi. Notranje cevi (običajno premera 57-108 mm) so povezani z zvitki 3 in zunanjimi cevmi s premerom 76-159 mm,- cevi 4.
riž. VIII-16. Dvocevni izmenjevalnik toplote: 1 - notranje cevi;
2 - zunanje cevi; 3 - kalač; 4 - cevni odcep.
Zaradi majhnih prerezov cevi in medcevnega prostora v dvocevnih toplotnih izmenjevalnikih se tudi pri nizkih pretokih dosežejo precej visoke hitrosti tekočine, običajno enake 1-1,5 m/s. To omogoča doseganje višjih koeficientov toplotnega prehoda in doseganje večjih toplotnih obremenitev na enoto mase aparata kot pri cevnih toplotnih izmenjevalnikih. Poleg tega se z naraščajočimi hitrostmi hladilne tekočine zmanjšuje možnost odlaganja kontaminantov na površini za izmenjavo toplote.
Hkrati so ti toplotni izmenjevalniki bolj zajetni kot lupinasto-cevni toplotni izmenjevalniki in zahtevajo večjo porabo kovine na enoto toplotne izmenjevalne površine, ki jo v tovrstnih napravah tvorijo samo notranje cevi.
Dvocevni izmenjevalniki toplote lahko učinkovito delujejo pri nizkih pretokih hladilne tekočine, pa tudi pri visokih tlakih.
Če je potrebna velika površina za izmenjavo toplote, so te naprave izdelane iz več vzporednih delov.
Enota ploščnega toplotnega izmenjevalnika, nameščena in pripravljena za delovanje, je majhne velikosti in visoki ravni produktivnost. Ja, točno delovna površina taka naprava lahko doseže 1500 m 2 / m 3. Zasnova takih naprav vključuje niz valovitih plošč, ki so med seboj ločene s tesnili. Tesnila tvorijo zatesnjene kanale. V prostoru med votlinami teče medij, ki oddaja toploto, v notranjosti votlin pa je medij, ki sprejema toploto ali obratno. Plošče so nameščene na paličastem okvirju in so nameščene tesno ena glede na drugo.
Vsaka plošča je opremljena z naslednjim kompletom distančnikov:
- obodno tesnilo, ki omejuje kanal za hladilno tekočino in dve odprtini za njegov dovod in izstop;
- dve majhni tesnili, ki izolirata drugi dve kotni luknji za prehod druge hladilne tekočine.
Tako ima zasnova štiri ločene kanale za vstop in izstop dveh medijev, ki sodelujeta v procesih izmenjave toplote. Ta vrsta naprave je sposobna porazdeliti tokove po vseh kanalih vzporedno ali zaporedno. Torej, če je potrebno, lahko vsak tok poteka skozi vse kanale ali določene skupine.
Do prednosti te vrste naprave običajno pripisujejo intenzivnosti procesa izmenjave toplote, kompaktnosti, pa tudi možnosti popolna analiza enoto za čiščenje. Slabosti vključujejo potrebo po natančni montaži za ohranitev tesnosti (zaradi velikega števila kanalov). Poleg tega so pomanjkljivosti te zasnove nagnjenost k koroziji materialov, iz katerih so izdelana tesnila, in omejena toplotna odpornost.
V primerih, ko je možna kontaminacija grelne površine z enim od hladilnih sredstev, se uporabljajo enote, katerih zasnova je sestavljena iz plošč, varjenih v parih. Če je kontaminacija ogrevane površine izključena iz obeh hladilnih tekočin, varjene neodstranljive izmenjevalci toplote(kot je na primer naprava z valovitimi kanali in navzkrižnim gibanjem hladilnih tekočin).
Načelo delovanja ploščnega izmenjevalnika toplote
Ploščni izmenjevalnik toplote za dizelsko gorivo
| Ime | Vroča stran | Hladna stran |
|---|---|---|
| Poraba (kg/h) | 37350,00 | 20000,00 |
| Vhodna temperatura (°C) | 45,00 | 24,00 |
| Izhodna temperatura (°C) | 25,00 | 42,69 |
| Izguba tlaka (bar) | 0,50 | 0,10 |
| Prenos toplote (kW) | 434 | |
| Termodinamične lastnosti: | Dizelsko gorivo | voda |
| Specifična teža (kg/m³) | 826,00 | 994,24 |
| 2,09 | 4,18 | |
| Toplotna prevodnost (W/m*K) | 0,14 | 0,62 |
| Povprečna viskoznost (mPa*s) | 2,90 | 0,75 |
| Viskoznost na steni (mPa*s) | 3,70 | 0,72 |
| Dovodna cev | B4 | F3 |
| Izhodna cev | F4 | B3 |
| Dizajn okvirja/plošče: | ||
| 2 x 68 + 0 x 0 | ||
| Razporeditev plošč (prehod*kanal) | 1 x 67 + 1 x 68 | |
| Število plošč | 272 | |
| 324,00 | ||
| Material plošče | 0,5 mm AL-6XN | |
| NITRIL | / 140 | |
| 150,00 | ||
| 16,00 / 22,88 PED 97/23/EC, Kat II, Modul Al | ||
| 16,00 | ||
| Vrsta okvirja / zaključek | IS št. 5 / Kategorija C2 | RAL5010 |
| DN 150 Prirobnica St.37PN16 | ||
| DN 150 Prirobnica St.37PN16 | ||
| Prostornina tekočine (l) | 867 | |
| Dolžina okvirja (mm) | 2110 | |
| Največje število plošč | 293 | |
Ploščni izmenjevalnik toplote za surovo nafto
| Ime | Vroča stran | Hladna stran |
|---|---|---|
| Poraba (kg/h) | 8120,69 | 420000,00 |
| Vhodna temperatura (°C) | 125,00 | 55,00 |
| Izhodna temperatura (°C) | 69,80 | 75,00 |
| Izguba tlaka (bar) | 53,18 | 1,13 |
| Prenos toplote (kW) | 4930 | |
| Termodinamične lastnosti: | Steam | Surova nafta |
| Specifična teža (kg/m³) | 825,00 | |
| Specifična toplotna zmogljivost (kJ/kg*K) | 2,11 | |
| Toplotna prevodnost (W/m*K) | 0,13 | |
| Povprečna viskoznost (mPa*s) | 20,94 | |
| Viskoznost na steni (mPa*s) | 4,57 | |
| Stopnja onesnaženosti (m²*K/kW) | 0,1743 | |
| Dovodna cev | F1 | F3 |
| Izhodna cev | F4 | F2 |
| Dizajn okvirja/plošče: | ||
| Razporeditev plošč (prehod*kanal) | 1 x 67 + 0 x 0 | |
| Razporeditev plošč (prehod*kanal) | 2 x 68 + 0 x 0 | |
| Število plošč | 136 | |
| Dejanska ogrevalna površina (m²) | 91.12 | |
| Material plošče | 0,6 mm AL-6XN | |
| Material tesnila / Max. tempo. (°C) | VITON | / 160 |
| Maks. projektna temperatura(C) | 150,00 | |
| Maks. delovni tlak/test (bar) | 16,00 / 22,88 PED 97/23/EC, Kat III, Modul B+C | |
| Maks. diferenčni tlak (bar) | 16,00 | |
| Vrsta okvirja / zaključek | IS št. 5 / Kategorija C2 | RAL5010 |
| Priključki na vročo stran | DN 200 Prirobnica St.37PN16 | |
| Pridružujem se hladna stran | DN 200 Prirobnica St.37PN16 | |
| Prostornina tekočine (l) | 229 | |
| Dolžina okvirja (mm) | 1077 | |
| Največje število plošč | 136 | |
Ploščni izmenjevalnik toplote
Ploščni izmenjevalnik toplote za propan
| Ime | Vroča stran | Hladna stran |
|---|---|---|
| Poraba (kg/h) | 30000,00 | 139200,00 |
| Vhodna temperatura (°C) | 85,00 | 25,00 |
| Izhodna temperatura (°C) | 30,00 | 45,00 |
| Izguba tlaka (bar) | 0,10 | 0,07 |
| Prenos toplote (kW) | 3211 | |
| Termodinamične lastnosti: | propan | voda |
| Specifična teža (kg/m³) | 350,70 | 993,72 |
| Specifična toplotna zmogljivost (kJ/kg*K) | 3,45 | 4,18 |
| Toplotna prevodnost (W/m*K) | 0,07 | 0,62 |
| Povprečna viskoznost (mPa*s) | 0,05 | 0,72 |
| Viskoznost na steni (mPa*s) | 0,07 | 0,51 |
| Stopnja onesnaženosti (m²*K/kW) | ||
| Dovodna cev | F1 | F3 |
| Izhodna cev | F4 | F2 |
| Dizajn okvirja/plošče: | ||
| Razporeditev plošč (prehod*kanal) | 1 x 101 + 0 x 0 | |
| Razporeditev plošč (prehod*kanal) | 1 x 102 + 0 x 0 | |
| Število plošč | 210 | |
| Dejanska ogrevalna površina (m²) | 131,10 | |
| Material plošče | 0,6 mm AL-6XN | |
| Material tesnila / Max. tempo. (°C) | NITRIL | / 140 |
| Maks. projektna temperatura (C) | 150,00 | |
| Maks. delovni tlak/test. (bar) | 20,00 / 28,60 PED 97/23/EC, Kat IV, Modul G | |
| Maks. diferenčni tlak (bar) | 20,00 | |
| Vrsta okvirja / zaključek | IS št. 5 / Kategorija C2 | RAL5010 |
| Priključki na vročo stran | DN 200 Prirobnica AISI 316 PN25 DIN2512 | |
| Hladne stranske povezave | DN 200 Prirobnica AISI 316 PN16 | |
| Prostornina tekočine (l) | 280 | |
| Dolžina okvirja (mm) | 2107 | |
| Največje število plošč | 245 | |
Opis ploščato-rebrastih toplotnih izmenjevalnikov
Specifična delovna površina te naprave lahko doseže 2000 m2/m3.
- možnost izmenjave toplote med tremi ali več hladilnimi tekočinami;
- majhna teža in glasnost.
Strukturno so ploščno-rebrni toplotni izmenjevalniki sestavljeni iz tankih plošč, med katerimi so valovite plošče. Ti listi so spajkani na vsako ploščo. Tako se hladilna tekočina razdeli na majhne tokove. Naprava je lahko sestavljena iz poljubnega števila plošč. Hladilne tekočine se lahko premikajo:
- neposredni tok;
- prečni tok.
obstajajo naslednje vrste rebra:
- valovita (valovita), ki tvori valovito črto vzdolž toka;
- diskontinuirana rebra, tj. zamaknjeni glede na drugega;
- luskasta rebra, tj. ki imajo reže, ki so upognjene v eno oz različne strani;
- trnasto, tj. iz žice, ki je lahko razporejena v šahovnici ali hodniku.
Lamelno-rebrasto izmenjevalci toplote uporabljajo kot regenerativni toplotni izmenjevalci.
Blok grafitni izmenjevalniki toplote: opis in uporaba
Toplotni izmenjevalci, izdelane iz grafita, odlikujejo naslednje lastnosti:
- visoka odpornost proti koroziji;
- visoka stopnja toplotne prevodnosti (lahko doseže do 100 W/(m K)
Hvala za določene lastnosti, se toplotni izmenjevalniki te vrste pogosto uporabljajo v kemični industriji. Najbolj razširjene so blok grafitne naprave, katerih glavni element je grafitni blok v obliki paralelepipeda. Blok ima luknje, ki se ne sekajo (navpične in vodoravne), ki so namenjene gibanju hladilnih tekočin. Zasnova blok grafitnega izmenjevalnika toplote lahko vključuje enega ali več blokov. Skozi vodoravne luknje v bloku poteka dvosmerno gibanje hladilne tekočine, kar je mogoče zaradi stranskih kovinskih plošč. Hladilna tekočina, ki se premika skozi navpične luknje, naredi eno ali dve potezi, kar je odvisno od zasnove pokrovov (zgoraj in spodaj). V toplotnih izmenjevalnikih s povečanimi stranskimi površinami lahko hladilno sredstvo, ki se premika navpično, naredi dva ali štiri prehode.
Grafitni izmenjevalnik toplote, impregniran s fenolnim polimerom, obročastega tipa, s površino za izmenjavo toplote 320 m 2
Grafitni izmenjevalnik toplote z obročastim blokom za H2SO4
| Hladilnik | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Ime | Dimenzija | Vroča stran | Hladna stran | ||
| Vhod | Izhod | Vhod | Izhod | ||
| sreda | H2SO4 (94 %) | voda | |||
| Poraba | m³/h | 500 | 552,3 | ||
| Delovna temperatura | °C | 70 | 50 | 28 | 40 |
| Phys. Lastnosti | |||||
| Gostota | g/cm³ | 1,7817 | 1,8011 | 1 | |
| Specifična toplota | kcal/kg °C | 0,376 | 0,367 | 1 | |
| Viskoznost | cP | 5 | 11,3 | 0,73 | |
| Toplotna prevodnost | kcal/hm°C | 0,3014 | 0,295 | 0,53 | |
| Absorbirana toplota | kcal/h | 6628180 | |||
| Popravljena povprečna temperaturna razlika | °C | 25,8 | |||
| Padec tlaka (dopusten/izračunan) | kPa | 100/65 | 100/45 | ||
| Koeficient prehoda toplote | kcal/hm²°C | 802,8 | |||
| Faktor onesnaženja | kcal/hm²°C | 5000 | 2500 | ||
| Pogoji oblikovanja | |||||
| Projektni tlak | bar | 5 | 5 | ||
| Izračunana temperatura | °C | 100 | 50 | ||
| Specifikacija/materiali | |||||
| Zahtevana površina za prenos toplote | m² | 320 | |||
| Tesnila, material | teflon (fluoroplastika) | ||||
| Bloki, material | Grafit, impregniran s fenol-aldehidnim polimerom | ||||
| Mere (premer × dolžina) | mm | 1400*5590 | |||
| Notranji premer kanala, aksialni / radialni | 20mm/14mm | ||||
| Število prehodov | 1 | 1 | |||
| Število blokov | 14 | ||||
Grafitni izmenjevalnik toplote za suspenzijo hidrata titanovega dioksida in raztopino žveplove kisline
Tehnični podatki:
| Ime | Dimenzija | Vroča stran | Hladna stran | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Vhod | Izhod | Vhod | Izhod | ||
| sreda | Suspenzija titanovega dioksida hidrata in 20 % H2SO4 | voda | |||
| Poraba | m³/h | 40 | 95 | ||
| Delovna temperatura | °C | 90 | 70 | 27 | 37 |
| Delovni tlak | bar | 3 | 3 | ||
| Površina za prenos toplote | m² | 56,9 | |||
| Fizikalne lastnosti | |||||
| Gostota | kg/m³ | 1400 | 996 | ||
| Specifična toplota | kJ/kg∙°C | 3,55 | 4,18 | ||
| Toplotna prevodnost | W/m∙K | 0,38 | 0,682 | ||
| Dinamična viskoznost | skupno podjetje | 2 | 0,28 | ||
| Toplotna odpornost na kontaminacijo | W/m²∙K | 5000 | 5000 | ||
| Padec tlaka (izračunano) | bar | 0,3 | 0,35 | ||
| Izmenjava toplote | kW | 1100 | |||
| Povprečna temperaturna razlika | OS | 47,8 | |||
| Koeficient prehoda toplote | W/m²∙K | 490 | |||
| Pogoji oblikovanja | |||||
| Projektni tlak | bar | 5 | 5 | ||
| Izračunana temperatura | °C | 150 | 150 | ||
| Materiali | |||||
| Tesnila | PTFE | ||||
| ohišje | Ogljikovo jeklo | ||||
| Bloki | Grafit, impregniran s fenolno smolo | ||||
Toplotne cevi za kemično industrijo
Toplotna cev je obetavna naprava, ki se uporablja v kemični industriji za intenziviranje procesov prenosa toplote. Toplovod je popolnoma zaprta cev s poljubnim prečnim prerezom, izdelana iz kovine. Telo cevi je obloženo s poroznim kapilarnim materialom (stenj), steklenimi vlakni, polimeri, poroznimi kovinami itd. Količina dobavljenega hladilnega sredstva mora zadostovati za impregnacijo stenja. Najvišja delovna temperatura se giblje od najnižje do 2000 °C. Kot hladilno sredstvo se uporablja:
- kovine;
- organske tekočine z visokim vreliščem;
- staljene soli;
- voda;
- amonijak itd.
En del cevi se nahaja v območju odvoda toplote, preostali del v območju kondenzacije pare. V prvem območju nastajajo hlapi hladilne tekočine, v drugem pa kondenzirajo. Kondenzat se zaradi delovanja kapilarnih sil stenja vrača v prvo cono. Veliko število uparjevalnih centrov prispeva k padcu pregretja tekočine med njenim vrenjem. Hkrati se koeficient prenosa toplote med izhlapevanjem znatno poveča (od 5 do 10-krat). Indikator moči toplotne cevi je določen s kapilarnim tlakom.
Regeneratorji
Regenerator ima telo okroglega ali pravokotnega preseka. To ohišje je izdelano iz pločevina ali opeke, v skladu s temperaturo, ki se vzdržuje med delovanjem. V enoto je nameščeno težko polnilo:
- opeka;
- šamot;
- valovita kovina itd.
Regeneratorji so praviloma parne naprave, tako da hladen in vroč plin tečeta skozi njih hkrati. Vroč plin prenaša toploto na šobo, hladen plin pa jo sprejema. Delovni cikel je sestavljen iz dveh obdobij:
- segrevanje šobe;
- hlajenje šob.
Opečno šobo lahko položite v drugačnem vrstnem redu:
- red koridorja (tvori vrsto ravnih vzporednih kanalov);
- vzorec šahovnice (tvori kanale kompleksne oblike).
Regeneratorji so lahko opremljeni s kovinskimi šobami. Regenerator, opremljen s padajočo gosto plastjo zrnatega materiala, velja za obetavno napravo.
Mešalni izmenjevalniki toplote. Mešalni kondenzatorji. Bubbler. Hladilniki
Za izmenjavo toplote snovi (tekočine, plini, zrnati materiali), ko so v neposrednem stiku ali mešanju, je značilna največja stopnja intenzivnosti. Uporabo takšne tehnologije narekuje potreba tehnološki proces. Za mešanje tekočin se uporablja:
- posoda, opremljena z mešalom;
- injektor (uporablja se tudi za stalno mešanje plinov).
Tekočine lahko segrevamo s kondenzacijo pare v njih. Para se dovaja skozi več lukenj v cevi, ki je upognjena v obliki kroga ali spirale in se nahaja v spodnjem delu aparata. Naprava, ki zagotavlja izvedbo tega tehnološkega procesa, se imenuje mehurček.
Ohlajanje tekočine na temperaturo blizu 0 °C lahko izvedemo z dodajanjem ledu, ki lahko pri taljenju absorbira do 335 kJ/kg toplote, ali utekočinjenih nevtralnih plinov, za katere je značilna visoka temperatura izhlapevanje. Včasih se uporabljajo hladilne mešanice, ki absorbirajo toploto po raztapljanju v vodi.
Tekočino lahko segrejemo v stiku z vročim plinom in ohladimo v stiku s hladnim. Ta proces zagotavljajo pralniki (vertikalne naprave), kjer tok ohlajene ali segrete tekočine teče proti naraščajočemu toku plina. Pralnik je mogoče napolniti z različnimi šobami za povečanje kontaktne površine. Šobe razdelijo tok tekočine v majhne tokove.
V skupino mešalnih toplotnih izmenjevalnikov spadajo tudi mešalni kondenzatorji, katerih funkcija je kondenzacija hlapov z neposrednim stikom z vodo. Mešalni kondenzatorji so lahko dveh vrst:
- kondenzatorji z neposrednim tokom (para in tekočina se premikata v isto smer);
- protitočni kondenzatorji (para in tekočina se gibljeta v nasprotnih smereh).
Za povečanje kontaktne površine med paro in tekočino se tok tekočine razdeli na majhne tokove.
Rebrasti cevni zračni hladilnik
Številne kemične tovarne proizvajajo veliko število sekundarna toplota, ki se ne pridobi v toplotnih izmenjevalnikih in je ni mogoče ponovno uporabiti v procesih. Ta vročina sproščajo v okolje, zato je treba čim bolj zmanjšati možne posledice. Za te namene uporabljajo različne vrste hladilniki.
Zasnova hladilnika z rebrastimi cevmi je sestavljena iz niza rebrastih cevi, znotraj katerih teče ohlajena tekočina. Prisotnost reber, tj. rebrasta oblika znatno poveča površino hladilnika. Rebra hladilnika pihajo ventilatorji.
Ta vrsta hladilnika se uporablja v primerih, ko ni možnosti črpanja vode za hlajenje: na primer na mestu namestitve kemičnih obratov.
Namakalni hladilniki
Zasnova razpršilnega hladilnika je sestavljena iz vrst zaporedno nameščenih tuljav, znotraj katerih se premika ohlajena tekočina. Tuljave se nenehno namakajo z vodo, zaradi česar pride do namakanja.
Hladilni stolpi
Načelo delovanja hladilnega stolpa je, da se segreta voda razprši na vrhu konstrukcije in nato teče po polnilu. V spodnjem delu konstrukcije zaradi naravnega sesanja mimo tekoče vode teče zračni tok, ki prevzame del toplote vode. Poleg tega nekaj vode med postopkom odvajanja izhlapi, kar povzroči tudi izgubo toplote.
Slabosti zasnove vključujejo njegove ogromne dimenzije. Tako lahko višina stolpnega hladilnika doseže 100 m. Nedvomna prednost takega hladilnika je njegovo delovanje brez pomožne energije.
Na podoben način delujejo hladilni stolpi, opremljeni z ventilatorji. Razlika je v tem, da se zrak črpa skozi ta ventilator. Treba je opozoriti, da je zasnova z ventilatorjem veliko bolj kompaktna.
Toplotni izmenjevalnik s površino za izmenjavo toplote 71,40 m²
Tehnični opis:
Postavka 1: Toplotni izmenjevalnik
| Podatki o temperaturi | Stran A | Stran B | ||
|---|---|---|---|---|
| sreda | zrak | Dimni plini | ||
| Delovni tlak | 0,028 barg | 0,035 barg | ||
| sreda | Plin | Plin | ||
| Vhodni tok | 17 548,72 kg/h | 34 396,29 kg/h | ||
| Izhodni tok | 17 548,72 kg/h | 34 396,29 kg/h | ||
| Vhodna/izstopna temperatura | -40 / 100 °C | 250 / 180 °C | ||
| Gostota | 1.170 kg/m³ | 0,748 kg/m³ | ||
| Specifična toplota | 1,005 kJ/kg.K | 1,025 kJ/kg.K | ||
| Toplotna prevodnost | 0,026 W/m.K | 0,040 W/m.K | ||
| Viskoznost | 0,019 mPa.s | 0,026 mPa.s | ||
| Latentna toplota | ||||
Delovanje izmenjevalnika toplote
Opis toplotnega izmenjevalnika
Dimenzije
| L1: | 2200 mm |
| L2: | 1094 mm |
| L3: | 1550 mm |
| LF: | 1094 mm |
| Teža: | 1547 kg |
| Teža z vodo: | 3366 kg |
Potopni toplotni izmenjevalnik s prirobnico 660 kW
Tehnični podatki:
380 V, 50 Hz, 2x660 kW, 126 delovnih in 13 rezervnih grelnih teles, skupaj 139 grelnih teles, trikotni priključek 21 kanalov po 31,44 kW. Zaščita - NEMA tip 4.7
Delovni medij: regeneracijski plin (volumenski odstotek):
N2 - 85%, vodna para-1,7%, CO2-12,3%, O2-0,9%, Sox-100 ppm, H2S-150 ppm, NH3-200 ppm. Obstajajo mehanske nečistoče - amonijeve soli, produkti korozije.
Seznam dokumentov, ki so priloženi opremi:
Potni list za prirobnični potopni grelni del z navodili za namestitev, zagon, zaustavitev, prevoz, razkladanje, skladiščenje, informacije o ohranjanju;
risanje splošni pogled odseki;
Bakreni toplotni izmenjevalci so primerni za kemično čista in neagresivna okolja, kot je npr sveža voda. Ta material ima visok koeficient prenosa toplote. Pomanjkljivost takih toplotnih izmenjevalcev je njihova precej visoka cena.
Optimalna rešitev za prečiščene vodne medije je medenina. V primerjavi z bakreno opremo za izmenjavo toplote je cenejša in ima višjo odpornost proti koroziji in trdnosti. Omeniti velja tudi, da so nekatere medeninaste zlitine odporne na morska voda in visoke temperature. Pomanjkljivost materiala se šteje za nizko električno in toplotno prevodnost.
Najpogostejša materialna rešitev v toplotnih izmenjevalnikih je jeklo. Dodajanje različnih legirnih elementov sestavi omogoča izboljšanje njenih mehanskih, fizikalnih in kemijskih lastnosti ter razširitev področja uporabe. Glede na dodane legirne elemente se jeklo lahko uporablja v alkalnih, kislih okoljih z različnimi primesmi in pri visokih delovnih temperaturah.
Titan in njegove zlitine kvaliteten material, z visoko trdnostjo in toplotno prevodnostjo. Ta material je zelo lahek in se uporablja v širokem razponu delovnih temperatur. Titan in materiali na njegovi osnovi izkazujejo dobro odpornost proti koroziji v večini kislih ali alkalnih okolij.
Nekovinski materiali se uporabljajo v primerih, ko so potrebni procesi prenosa toplote v posebej agresivnih in korozivnih okoljih. Zanje je značilno visoka vrednost koeficient toplotne prevodnosti in odpornost na večino kemikalij aktivne snovi, zaradi česar so nepogrešljiv material, ki se uporablja v številnih napravah. Nekovinski materiali so razdeljeni na dve vrsti: organske in anorganske. Organski materiali vključujejo materiale na osnovi ogljika, kot sta grafit in plastika. Silikati in keramika se uporabljajo kot anorganski materiali.
- hladilno sredstvo, pri pretoku katerega je možno sproščanje usedlin, je usmerjeno pretežno s strani, s katere je lažje očistiti površino prenosa toplote;
- hladilna tekočina, ki ima korozivni učinek, je usmerjena skozi cevi, to je posledica nižje zahteve po porabi materiala, odpornega proti koroziji;
- za zmanjšanje toplotnih izgub v okolje je visokotemperaturno hladilno sredstvo usmerjeno skozi cevi;
- da bi zagotovili varnost pri uporabi hladilne tekočine s visok pritisk Običajno ga prenašamo skozi cevi;
- Ko pride do izmenjave toplote med hladilnimi sredstvi v različnih agregatnih stanjih (tekočina-para, plin), je običajno, da se tekočina usmeri v cevi, para pa v medcevni prostor.
Preberite več o izračunu in izbiri opreme za izmenjavo toplote
Najmanjša/najvišja konstrukcijska temperatura kovine za dele pod tlakom: -39 / +30 ºС.
Za dele brez tlaka se uporablja material v skladu z EN 1993-1-10.
Razvrstitev po conah: nenevarno.
Kategorija jedkosti: ISO 12944-2: C3.
Vrsta povezave cevi s cevno ploščo: varjenje.
Elektromotorji
Izvedba: ni protieksplozijsko
Stopnja zaščite: IP 55
Frekvenčni pretvorniki
Zasnovan za 50 % elektromotorjev.
Navijači
Rezila so izdelana iz ojačan material aluminij/plastika z ročno nastavitvijo višine.
Raven hrupa
Ne presega 85 ± 2 dBA na razdalji 1 m in na višini 1,5 m od površine.
Zunanja recirkulacija
Uporabno.
Žaluzije
Zgornja, vhodna in obtočna senčila s pnevmatskim pogonom.
Tuljava grelnika vode
Postavljen na ločen okvir. Vsak grelec se nahaja pod snopom cevi.
Vibracijska stikala
Vsak ventilator je opremljen z vibracijskim stikalom.
Vključuje podpore, palice, drenažne komore. Celotna reciklažna tla niso vključena v obseg dobave.
Mrežasta zaščita
Mrežasta zaščita za ventilatorje in vrtljive dele.
Rezervni deli
Rezervni deli za montažo in zagon
- Pritrdilni elementi za jeklene konstrukcije: 5%
- Pritrdilni elementi za pokrove razdelilnih plošč: 2%
- Pritrdilni elementi za prezračevalne in odtočne armature: 1 komplet za vsako vrsto
Rezervni deli za 2 leti delovanja (opcijsko)
- Pasovi: 10% (najmanj 1 komplet vsake vrste)
- Ležaji: 10% (najmanj 1 kos vsake vrste)
- Tesnila za zračnik, drenažo: 2 kom. vsako vrsto
- Pritrdilni elementi za zračnike in odtoke: 2 kompleta vsake vrste
- En nivojski senzor za nastavitev naklona lopatic ventilatorja
- En komplet za popravilo plavuti
Tehnična dokumentacija v ruščini (2 izvoda + CD)
Za potrditev delovne dokumentacije:
- Splošna risba, vključno z obremenitvami
- Električni diagram
- Specifikacija opreme
- Testni načrt
Z opremo:
- Osnovna dokumentacija o preskusnih pregledih po standardih, kodeksih in drugih zahtevah
- Navodila za uporabo
- Izčrpen opis enote
Dokumentacija o preskusih in pregledih:
- Testni načrt za vsako pozicijo
- Pregled v trgovini
- Hidrostatični preskus
- Certifikati za materiale
- Potni list tlačne posode
- TUV pregled
Informacije o pošiljanju:
- Cevni snop je v celoti sestavljen in testiran
- Bojnik ogrevalne vode je v celoti sestavljen
- Žaluzije so v celoti sestavljene
- Odtočne komore v ločenih delih
- Recirkulacijske žaluzije s ploščami v ločenih delih
- Sestavi ventilatorjev
- Jeklene konstrukcije v ločenih delih
- Elektromotorji, aksialni ventilatorji, vibracijska stikala in rezervni deli lesene škatle
- Montaža na mestu uporabe s pritrdilnimi elementi (brez varjenja)
Obseg dobave
Naslednja oprema in projektna dokumentacija vključeno v obseg dobave:
- Temperaturni in mehanski izračuni
- Cevni snopi s čepi za odzračevanje in drenažo
- Sestavi ventilatorjev
- Elektromotorji
- Frekvenčni pretvorniki (50/% vseh ventilatorjev)
- Stikala za vibracije (100% vseh ventilatorjev)
- Odtočne komore
- Podporne strukture
- Servisne ploščadi za podpore in lestve
- Zunanji recirkulacijski sistem
- Senzorji temperature na zračni strani
- Žaluzije na recirkulacijo/dovod/odvod s pnevmatskim pogonom
- Dvižne zanke
- Ozemljitev
- Površinska obdelava
- Rezervni deli za montažo in zagon
- Rezervni deli za 2 leti delovanja
- Posebno orodje
- Protiprirobnice, pritrdilni elementi in tesnila
Naslednja oprema ni vključena v obseg dobave:
- Montažne storitve
- Predmontaža
- Sidrni vijaki
- Toplotna izolacija in požarna zaščita
- Podpore za kable
- Zaščita pred točo in kamenjem
- Platforma za dostop električni motorji
- Električni grelci
- Krmilna omarica za frekvenčni pretvorniki*
- Materiali za električna inštalacija*
- Priključki za senzorje tlaka in temperature*
- Dovodni in odvodni kolektorji, povezovalne cevi in fitingi*
Ploščni izmenjevalnik toplote je naprava, v kateri ena hladilna tekočina prenaša ali odvzema toploto drugi skozi površino, imenovano izmenjava toplote. Sestavljen je iz niza tankih žigosanih plošč s površino, valovito na poseben način.
Načelo delovanja ploščnega izmenjevalnika toplote.
Princip delovanja ploščnega toplotnega izmenjevalnika - diagram
Zbrani v enem paketu tvorijo kanale, skozi katere se premikajo hladilne tekočine, medtem ko med seboj izmenjujejo toplotno energijo. Kanali za distribucijo hladilne tekočine so zasnovani na poseben način, v katerem se vhodna in izstopna hladilna tekočina med seboj nenehno izmenjujeta.
S kombiniranjem plošč v izmenjevalniku toplote proizvajalci dosežejo optimalna možnost prenos toplote za vsako vrsto naprave. Glavni pogoj za to Pretok hladilne tekočine v izmenjevalniku toplote mora biti turbulenten(ogorčen). To je edini način za doseganje visoka učinkovitost in samočiščenje plošč. Spomnimo se, da je pretok hladilne tekočine v toplotnih izmenjevalnikih tipa cev v cevi laminaren, miren, zato nizek koeficient prenosa toplote in velike velikosti klasični cevni toplotni izmenjevalniki.
Diagram postavitve ploščnega toplotnega izmenjevalnika.
Danes glavni proizvajalci ploščnih izmenjevalnikov toplote ponujajo naslednje načelo postavitve:
Razporeditev toplotnega izmenjevalnika z enim prehodom je, ko se hladilno sredstvo takoj razdeli na vzporedne tokove, prehaja skozi vse kanale plošč in, ko se združi v en kanal, vstopi v izhodno odprtino hladilne tekočine.
Postavitev večprehodnega toplotnega izmenjevalnika. V tem primeru več kompleksno vezje, hladilna tekočina kroži skozi enako število kanalov in se vrti v plošči. To dosežemo z vgradnjo pregradnih plošč, v katere se prilegajo slepe predelne stene. Tega je veliko težje vzdrževati, čistiti, razstavljati in sestavljati.
Plošče ploščnega izmenjevalnika toplote so razporejene ena za drugo z vrtenjem za 180 stopinj. Tak izmenjevalnik toplote tvori paket s štirimi zbiralniki za odvod in dovod tekočin. Prva oziroma zadnja plošča ne sodelujeta v procesu izmenjave toplote, zadnja plošča je prazna, brez vrat.
Gumijasta tesnila so pritrjena med plošče s sponkami. Je preprost in zanesljiv, tesnila pa so samocentrirna, kar omogoča avtomatsko montažo. To pomeni, da bo med namestitvijo po čiščenju vse postalo na svoje mesto brez poseben napor. Tesnila imajo obrobo v obliki manšete, ki ustvarja dodatno oviro in preprečuje puščanje hladilne tekočine.
Diagram oblikovanja okvirja Toplotni izmenjevalnik je tudi najenostavnejši: fiksna sprednja in premična zadnja plošča, stojalo, spodnja in zgornja vodila, spojni vijaki.
Diagram montaže plošče Toplotni izmenjevalnik ni zapleten, zgornja in spodnja vodila sta pritrjena na stojalo in fiksno ploščo. Paket plošč in nato premična plošča se namesti na vodila bodočega izmenjevalnika toplote. Premična in fiksna plošča sta med seboj pritrjeni z vijaki.
Ploščni izmenjevalnik toplote - materiali, uporabljeni za izdelavo.
Material, uporabljen za tesnila, je etilen propilen., skrajšano kot "EPDM". Lahko prenese temperature od minus 30C do plus 160C in se ne uniči zaradi delovanja ne le vode, ampak tudi pare iz maščob in olj.
Ostaja le omeniti material, uporabljen za izdelavo plošč ploščnega izmenjevalnika toplote. Najpogosteje to nerjavno jeklo AISI 316, po vtiskovanju obvezno Plošča je elektrokemično polirana.
Debelina plošče je odvisna od največjega delovnega tlaka. Za tlake do 1 MPa se uporabljajo plošče debeline 0,4 mm, za tlake do 1,6 MPa - plošče debeline 0,5 mm, za tlake 2,5 MPa - plošče debeline 0,6 mm. Seveda je cena izmenjevalnika toplote odvisna od debeline plošč, postavitve in tlaka. Če je za vas bistveno pomembno nizka cena izmenjevalnik toplote, pa veste, da ga nimate agresivno okolje lahko naročite iz jekla AISI 304, je ceneje.
Lupinasto-cevni izmenjevalnik toplote- To je naprava za izmenjavo toplote med dvema različnima tokovoma. En medij se segreje zaradi hladilnega sredstva drugega. Dva različna medija lahko spremenita svoje agregatno stanje, vendar med prenosom energije ne pride do mešanja. Izmenjava toplote poteka skozi stene naprave. Cevi so pogosto rebraste, da se poveča površina za prenos toplote.
Vrste izmenjevalnikov toplote
Obstajajo izmenjevalniki toplote različne vrste. Njihov premer je lahko od 159 do 3000 mm. Maksimalni tlak - 160 kg/cm2. Dolžina se lahko spreminja od nekaj deset do 10.000 mm. Vrste enot:
- Z vgrajenimi rešetkami v obliki cevi.
- Zasnova toplotnega izmenjevalnika z lupino in cevjo lahko vključuje temperaturni kompenzator.
- Naprava, opremljena s plavajočo glavo.
- Z U oblika naprave.
- Kombinirano. Ima kompenzator in vgrajeno plavajočo glavo.
V tem videu boste izvedeli, kako so toplotni izmenjevalniki razvrščeni:
Zasnova cevnega toplotnega izmenjevalnika, ki vsebuje cevne pločevine, ima togo sklopko vseh elementov. Takšne naprave se najpogosteje uporabljajo v naftni ali kemični industriji. Ta vrsta naprav predstavlja približno tri četrtine celotnega trga. Pri tem tipu so cevne plošče z notranje strani privarjene na stene telesa in nanje pritrjene s togo spojko cevi za izmenjavo toplote. S tem se izognemo vsem premikom sestavni elementi znotraj ohišja.
Školjka in cev toplotni izmenjevalnik kompenzira raztezek zaradi toplote z vzdolžnim stiskanjem ali s pomočjo posebnih gibljivih vložkov v ekspanderjih. To je poltoga struktura.
Naprava s plavajočo glavo velja za veliko naprednejšo. Lebdeča glava je posebna premična rešetka. Premika se po celotnem sistemu cevi skupaj s pokrovom. Takšna naprava je dražja, a tudi veliko bolj zanesljiva.
Obstajajo enoprehodni in večprehodni izmenjevalniki toplote Za napravo s cevnim sistemom v obliki črke U sta dva konca privarjena na eno mrežo. Kot vrtenja je 180 °, polmer pa je od 4 premerov cevi. Zahvaljujoč tej zasnovi je mogoče cevi znotraj ohišja poljubno razširiti.
Obstajajo enoprehodni in večprehodni izmenjevalniki toplote. Izbira je odvisna od smeri gibanja hladilne tekočine znotraj aparata. V enem prehodu se polnilo premakne po najkrajši poti. večina svetel zgled ta vrsta naprave - To je grelnik vode GDP, ki se uporablja v ogrevalnih sistemih. Takšno napravo je najbolje uporabiti tam, kjer ni potrebna visoka stopnja prenosa toplote (razlika med temperaturo okolju in nosilec toplote je minimalen).
Večprehodne naprave imajo posebne prečne predelne stene. Zagotavljajo preusmeritev pretoka hladilne tekočine. Uporablja se tam, kjer je potrebna visoka stopnja prenosa toplote. Cevne naprave delimo tudi na enopretočne, prečne in protitočne.
Da lahko izmenjevalnik toplote deluje v ekstremne razmere, namesto običajnega jeklene cevi uporabite steklo ali grafit. Ohišje je zatesnjeno s tesnili.
Princip delovanja
Naprava ima dokaj preprosto načelo delovanja. Medije ločuje lupinasto-cevni izmenjevalnik toplote. V strukturi ni mešanja izdelkov. Prenos toplote poteka vzdolž sten cevnih elementov, ki ločujejo hladilne tekočine. En nosilec se nahaja znotraj cevi, drugi pa se pod pritiskom dovaja v medcevni prostor. Agregatna stanja oba nosilca energije se lahko razlikujeta. Lahko je plin, para ali tekočina.
Načelo delovanja cevnega toplotnega izmenjevalnika temelji na običajnih procesih prenosa energije med tekočinami in različnimi plini. Za povečanje koeficienta prenosa toplotne energije se uporabljajo precej visoke hitrosti gibanja izdelkov znotraj strukture. Za paro ali plin ustvarijo od 8 do 25 m/s. Za tekoča hladilna sredstva najmanjša hitrost je 1,5 m na sekundo.
Toplota prehaja skozi stene te enote Zasnova cevnega aparata
Glavna prednost lupinastega toplotnega izmenjevalnika in glavni razlog njegova priljubljenost je v visoka zanesljivost modeli. Vključuje razdelilne komore, ki so opremljene s cevmi. Priloženo je tudi cilindrično ohišje, snop cevi in določeno število rešetk. Celotno strukturo dopolnjujejo pokrovi, ki se nahajajo na koncih. Komplet vsebuje nosilce, ki vam omogočajo, da napravo postavite v vodoravno ravnino. Na voljo je tudi nosilec za namestitev naprave kamor koli v prostor.
Za povečanje izmenjave toplote med hladilno tekočino se uporabljajo cevi, prekrite s posebnimi rebri. Če je naloga zmanjšati prenos toplote, potem je telo prekrito z nekakšno toplotno izolacijsko plastjo. Tako lahko znatno povečate akumulacijske lastnosti izdelka. Uporabljajo se posebne izvedbe, pri katerih je ena cev nameščena v drugi.
Za izdelavo ohišja se uporablja debela jeklena pločevina (od 4 mm). Za izdelavo rešetk se najpogosteje vzame isti material, vendar je njegova debelina veliko večja (od 2 cm). Glavni element je snop cevi iz materiala z visoko toplotno prevodnostjo. Ta sveženj je na eni ali obeh straneh pritrjen na cevne plošče.
Prednosti in slabosti
Te naprave imajo več prednosti, kar zagotavlja zadostno konkurenčnost na trgu sistemi za izmenjavo toplote. Glavne prednosti opreme:
- Zasnova zagotavlja odlično odpornost na hidravlične udarce. Podobni sistemi nimajo te lastnosti.
- Lupinasti in cevni izmenjevalniki toplote lahko delujejo v ekstremnih pogojih ali z izdelki, ki so precej onesnaženi.
- So zelo enostavni za uporabo. Enostaven za izvedbo mehansko čiščenje opreme, je načrtovana vzdrževanje. Oprema ima visoko vzdržljivost.
Ta toplotni izmenjevalnik ima prednosti in slabosti Kljub vsem prednostim ima ta naprava tudi slabosti. Te je treba upoštevati pred nakupom. Odvisno od predvidene uporabe bodo morda potrebni drugi podobni sistemi. Slabosti naprave:
- Učinkovitost je nižja kot pri izdelkih iz plošč. To je zato, ker imajo cevni izmenjevalniki manjšo površino za prenos toplote.
- Je velike velikosti. To ga krepi končni strošek, kot tudi obratovalne stroške.
- Koeficient prenosa toplote je močno odvisen od hitrosti gibanja sredstva.
Kljub vsem pomanjkljivostim so cevne naprave našle svojo nišo na trgu izmenjevalnikov toplote. Še vedno so priljubljeni in se uporabljajo v številnih panogah.
Področje uporabe
Kot del se uporabljajo izdelki iz lupine in cevi komunalna omrežja Stanovanjske in komunalne storitve. Uporabljajo se tudi v toplotnih postajah za zagotavljanje topla voda stanovanjske zgradbe. Individualne toplotne točke imajo določene prednosti pred centralno oskrbo s toploto in vodo: oskrbujejo zgradbe in druge objekte z veliko večjo učinkovitostjo kot centralizirano toplotno omrežje.
Tovrstni izmenjevalniki toplote se uporabljajo tudi v naftni, kemični in plinski industriji. Uporabljajo se na področju termoenergetike, kjer imajo hladilna sredstva visoke temperaturne prenose. In to niso vse panoge, kjer se uporablja taka oprema. Najdemo ga v uparjalnikih reboilerjev ali v hladilnikih kondenzatorjev za izmenjavo toplote zraka, destilacijske kolone. Uporablja se v proizvodnji piva in prehrambeni industriji.
Upravljanje naprave
Cevni izmenjevalnik toplote ima visoko življenjsko dobo. Da bi lahko učinkovito opravljal svojo vlogo in služil dolgo časa, je potrebno pravočasno izvesti načrtovano vzdrževanje. Najpogosteje je enota napolnjena s tekočino, ki ni šla skozi stopnje filtracije. To povzroči postopno zamašitev cevi, kar preprečuje prosto gibanje hladilne tekočine po sistemu. Izvajati ga je treba pravočasno in sistematično mehansko čiščenje vsi elementi izdelka iz lupine in cevi. Prav tako je treba komponente oprati pod visokim pritiskom.
Če je treba popraviti cevni aparat, je prvi korak izvedba diagnostičnih ukrepov. To vam omogoča, da odkrijete glavne težave. Najbolj ranljiv del so cevke, ki se največkrat poškodujejo. Diagnostika se izvaja s pomočjo hidravličnih testov.
Vsa oprema za izmenjavo toplotne energije je precej muhasta. To vključuje oklepne naprave. Pri kakršnih koli posegih v konstrukcijo zaradi popravil je treba upoštevati, da lahko to vpliva na koeficient toplotne prevodnosti in s tem na izmenjavo toplote med mediji. Mnoga podjetja in posamezniki kupite več namestitev hkrati, da se lahko hitro povežete z drugo napravo.
Pomembno je vedeti, da lahko pri regulaciji opreme, ki temelji na kondenzatu, nastanejo določene težave. Absolutno vse spremembe povzročijo povečanje ali zmanjšanje prenosa toplote. Upoštevati je treba tudi, da se sprememba površine dogaja nelinearno.
Ploščni izmenjevalniki toplote uporablja se pri oskrbi s toplo vodo, klimatizaciji, ogrevalnih sistemih zasebnih domov in podjetij, v ogrevalnih točkah in omrežjih kot grelniki, hladilniki ali kondenzatorji. Toplotni izmenjevalniki izvajajo prenos toplote med različnimi mediji, na primer para-tekočina, para-plin-tekočina, tekočina-tekočina, plin-plin. Toplota se prenaša iz vročega medija (hladila) na hladno.
Strukturno so izmenjevalniki toplote rekuperacijski izmenjevalnik toplote s sistemom valovitih žigosanih plošč, tesno stisnjenih drug proti drugemu.
Standardne velikosti izmenjevalnikov toplote so opisane v GOST 15518-87 "Ploščeni izmenjevalniki toplote. Vrste, parametri in glavne dimenzije."
Tehnični parametri za uporabo ploščnih izmenjevalnikov toplote:
- območje izmenjave toplote 1-800 m 2
- delovni tlak - ne nižji od 0,002 MPa
- temperatura delovnega medija - -70°С...+200°С
Načelo delovanja in zasnova ploščnih izmenjevalnikov toplote
Hladilna tekočina in segreti medij se premikata drug proti drugemu vzdolž plošč, ki so potegnjene skupaj v paket. Plošče v paketu imajo enake velikosti. Plošči sta nameščeni druga proti drugi, zasukani za 180°C. Med strojno obdelanimi paketi s ploščami, ki se nahajajo na okvirju, so oblikovani režni kanali. Skozi te kanale se gibljejo tekočine. Tako se izmenjujejo kanali, skozi katere se hladilna tekočina premika v eni smeri, ogrevani medij pa v drugi. Tesnost kanalov je zagotovljena z gumijastim konturnim tesnilom na vsaki plošči. Tesnilo je nameščeno v štirih utornih luknjah: skozi dva utora se dovajajo/odvajajo tekočine; drugi dve luknji zagotavljata mešanje dveh tekočin različnih temperatur. V primeru morebitnega preboja utorov iztekajoča tekočina izstopi skozi odtočne utore.
Vijugasto gibanje tekočin ustvarja turbulenco v tokovih. Intenzivnost izmenjave toplote se poveča zaradi temperaturne razlike iz protitoka dveh različnih tekočin. Hidravlični upor hkrati precej nizka. Nastajanje vodnega kamna med prenosom toplote je zmanjšano z uporabo materialov, odpornih proti koroziji (galvanizirano jeklo, titan, aluminij), obdelanih s hladnim žigosanjem. Tesnila so tradicionalno izdelana iz polimerov na osnovi gume (naravnih ali sintetičnih).
Risba ploščnega izmenjevalnika toplote
1-fiksna plošča, 2-zgornje vodilo, 3-premična plošča, 4-stojalo, 5, 6-paketi plošč, 7-spodnje vodilo, 8-vezni vijaki
Vrste ploščnih izmenjevalnikov toplote
Strukturno ploščni izmenjevalniki toplote Obstajata dve glavni vrsti:
- ploščati toplotni izmenjevalniki
- neločljivi ploščni toplotni izmenjevalniki (spajkani, varjeni)
Najpogosteje se uporabljajo tesnilni ploščni toplotni izmenjevalniki, katerih zasnova je opisana zgoraj.
Ploščni izmenjevalniki toplote so lahko izdelani v več izvedbah: enoprehodni, dvoprehodni, troprehodni.
Gibanje toka v enoprehodnih, dvoprehodnih in triprehodnih toplotnih izmenjevalnikih
Prednosti ploščnih izmenjevalnikov toplote
- površina prenosa toplote je 99-99,8% celotne površine izmenjevalnika toplote
- visok koeficient prenosa toplote
- za večkratno uporabo
- enostavna montaža, saj pritrdilni elementi so nameščeni na eni strani toplotnega izmenjevalnika
- možnost spreminjanja širine in števila kanalov za zmanjšanje hidravličnih izgub
- možnost povečanja površine za izmenjavo toplote za povečanje prenosa toplote z namestitvijo dodatnih plošč