Definicja wymiennika ciepła

  Wymiennik ciepła jest urządzeniem, które przenosi część ciepła ciepłego płynu na zimny płyn, tj. duży zamknięty pojemnik jest wypełniony wodą lub innymi nośnikami,i są rury biegnące przez pojemnikNiech gorąca woda przepływa przez rury.

Ze względu na różnicę temperatury między wodą w rurze a ciepłą i zimną wodą w pojemniku, nastąpi wymiana ciepła.ciepło o wysokiej temperaturze jest zawsze przenoszone do niskiej temperatury, dzięki czemu ciepło wody w rurze może być wymienione na zimną wodę w pojemniku.

Klasyfikacja i struktura wymienników ciepła

Wymienniki ciepła można podzielić na:

Chłodziarz, kondensator, grzejnik, wymiennik ciepła, kocioł, generator pary, kocioł ciepła odpadowego (lub odpadowego).

Zgodnie z metodą wymiany ciepła można ją podzielić na:

Wymienniki ciepła o bezpośrednim kontakcie (zwane również wymiennikami ciepła hybrydowymi), wymienniki ciepła regeneracyjne i wymienniki ciepła ściennych.

Poniżej przedstawiono głównie wymienniki ciepła klasyfikowane według metod wymiany ciepła:

1) wymiennik ciepła bezpośredniego kontaktu

Wymienniki bezpośredniego kontaktu opierają się na bezpośrednim kontakcie między cieczem zimnym a ciepłym w celu przenoszenia ciepła.Ta metoda przenoszenia ciepła unika zanieczyszczenia i oporu cieplnego na przegrody przenoszenia ciepła i po obu stronachDopóki kontakt między płynami jest dobry, będzie większa szybkość transferu ciepła.

Dlatego hybrydowe wymienniki ciepła mogą być stosowane wszędzie tam, gdzie płynów pozwala się mieszać ze sobą, takie jak mycie i chłodzenie gazowe, chłodzenie wodą cyrkulacyjną, podgrzewanie mieszane z parą i wodą,kondensacja paryJego zastosowania obejmują przedsiębiorstwa chemiczne i metalurgiczne, elektrotechniczne, klimatyzacyjne i wiele innych sektorów produkcji.

Powszechnie stosowane hybrydowe wymienniki ciepła to: wieże chłodzące, oczyszczacze gazu, wymienniki ciepła odrzutowe i kondensatory hybrydowe.

2) regeneracyjny wymiennik ciepła

Wymiennik ciepła regeneracyjny jest urządzeniem wykorzystywanym do regeneracyjnej wymiany ciepła.

Ogólnie rzecz biorąc, sieć ogniowa jest zbudowana z ogniotrwałych cegieł (czasami metalowe pasy faliste itp.).

Wymiana ciepła odbywa się w dwóch etapach.

W pierwszym etapie gorący gaz przechodzi przez sieć ogniową, przenosi ciepło do sieci ogniowej i przechowuje je.

W drugim etapie zimny gaz przechodzi przez sieć ogniową i ogrzewa się poprzez przyjmowanie ciepła przechowywanego w sieci ogniowej.

Z reguły dwa regeneratory są stosowane na przemian, czyli gdy gorący gaz wchodzi do jednego urządzenia, zimny gaz wchodzi do drugiego.Wyroby z żeliwa, stali lub stali, z wyłączeniem:.

Jest również stosowany w przemyśle chemicznym, na przykład w przedgrzejnikach powietrza lub komorach spalania w piecach gazowych oraz w piecach krakowania regeneracyjnego w sztucznych zakładach naftowych.

3) Wymiennik ciepła ścienny

W tym typie wymiennika ciepła ciepły i zimny płyn są oddzielone metaliem, tak aby dwa płynów nie mieszały się i nie przenosiły ciepła.

W produkcji chemicznej ciepłe i zimne płynów często nie mogą wejść w bezpośredni kontakt, więc wymiennik ciepła ścian dzielących jest najczęściej stosowanym wymiennikiem ciepła.

Poniżej przedstawiono głównie klasyfikację wymienników ciepła ściennych:

a) Wymiennik ciepła z płaszczem

Ten rodzaj wymiennika ciepła jest wykonany poprzez zainstalowanie płaszcza na zewnętrznej ścianie pojemnika i ma prostą strukturę;jego powierzchnia grzewcza jest ograniczona ścianą pojemnika i współczynnik przenoszenia ciepła nie jest wysoki.

W celu poprawy współczynnika przenoszenia ciepła i równomiernego podgrzewania płynu w kotle można zainstalować w nim mieszarkę.

W przypadku wprowadzenia wody chłodzącej lub środka grzewczego bez zmiany fazy do płaszcza,Ściany spiralne lub inne środki zwiększające turbulencje mogą być również zainstalowane w kurtce w celu zwiększenia współczynnika przenoszenia ciepła po jednej stronie kurtki.

W celu uzupełnienia braku powierzchni przeniesienia ciepła można również zainstalować w kociołku zwinięte rurki.

Wymienniki ciepła z okładką są szeroko stosowane do ogrzewania i chłodzenia procesów reakcyjnych.

b) Wymiennik ciepła wężowy

Wymiennik ciepła z przegubionymi rurami jest dalej podzielony na wymiennik ciepła z przegubionymi rurami zanurzonymi i wymiennik ciepła z przegubionymi rurami rozpylającymi.

Rury wężowe są w większości wykonane z rur metalowych zgiętych w różne kształty, które są odpowiednie dla pojemnika, i są zanurzone w płynie w pojemniku.

Jego zaletami są: prosta konstrukcja, wytrzymałość na duże ciśnienie i wykonanie z materiałów odpornych na korozję.

Wady: Turbulencja płynu w pojemniku jest niska, a współczynnik przenoszenia ciepła poza rurą jest niewielki.

Przymocuj rury wymiany ciepła w rzędach na stalowej ramie.

Gorący płyn przepływa przez rurę, a woda chłodząca jest równomiernie rozlewa się nad urządzeniem.

Zalety: Gorący płyn przepływa przez rurę, a woda chłodząca rozlewa się równomiernie nad urządzeniem.więc efekt przeniesienia ciepła wymiennika ciepła rozpylanego jest lepszy niż wymiennika ciepła z zanurzoną cewką.

Należy go jednak umieszczać na świeżym powietrzu, ponieważ zajmuje dużą powierzchnię, a woda łatwo wlewa się do otoczenia, co sprawia, że nie jest on wygodny w użytkowaniu.

c) Wymiennik ciepła z płaszczem

Ponieważ prędkość przepływu płynu wewnątrz i poza rurą jest większa.więc ich współczynnik przenoszenia ciepła jest duży i efekt przenoszenia ciepła jest dobryPowszechnie stosowane ogrzewanie wody to prosty wymiennik ciepła typu rękaw.

d) Wymiennik ciepła w muszli i rurze

Wymienniki ciepła w formie muszli i rur są najbardziej typowymi wymiennikami ciepła ściennymi.

Wymiennik ciepła wnętrza i rury składa się głównie z powłoki, wiązki rury, płyty rury i głowicy.a oba końce wiązki rur są mocowane na płytce rur.

Istnieją dwa rodzaje płynów, które wymieniają ciepło w wymienniku ciepła: jeden płynie wewnątrz rurki, a jego ruch nazywany jest stroną rurki; drugi płynie poza rurką,a jego uderzenie nazywa się stroną muszliPowierzchnia ściennej wiązki rur jest powierzchnią przenoszenia ciepła.

W celu poprawy współczynnika przenoszenia ciepła płynu na zewnątrz rurki, w obudowie zazwyczaj instalowana jest pewna liczba poprzecznych osłon.

Baffle nie tylko zapobiegają zwarciom płynu i zwiększają prędkość płynu,ale także zmusić płyn do przepływu poprzecznego przez wiązek rury wiele razy zgodnie z przewidzianą ścieżkąIstnieją dwa powszechnie stosowane deflectory: okrągłe i dyskowe (jak pokazano na rysunku poniżej).

Za każdym razem, gdy płyn przechodzi przez wiązkę rur w rurze, nazywa się przejściem rur, a za każdym razem, gdy płyn przechodzi przez powłokę, nazywa się przejściem powłoki.

Aby zwiększyć prędkość płynu w rurze, odpowiednie przegrody można zainstalować w głowicach na obu końcach, aby równomiernie podzielić wszystkie rury na kilka grup.

W ten sposób płyn może przejść tylko przez część rur i powracać do wiązki rurowej kilka razy na raz, co nazywa się przejściem wielorurowym.

Podobnie, aby zwiększyć przepływ na zewnątrz rur, w muszce można zainstalować wzdłużne osłony, aby płyn mógł przejść przez przestrzeń muszki wielokrotnie,który nazywa się multi-shell pass.

W wymienniku ciepła wnętrza i rury, ze względu na różne temperatury płynu wewnątrz i na zewnątrz rury, temperatury wnętrza i wiązki rury są również różne.Jeśli różnica temperatury między nimi jest duża, w środku wymiennika ciepła wystąpi duże napięcie cieplne, które może spowodować zginanie, pęknięcie lub rozładowanie się rur.

W związku z powyższym, gdy różnica temperatury pomiędzy zestawem rur a powłoką przekracza 50°C,należy podjąć odpowiednie środki kompensacji różnicy temperatury w celu wyeliminowania lub zmniejszenia naprężenia termicznego.

Sposób rekompensaty:

Przymocować pierścień rozszerzający do powłoki lub użyć wymiennika ciepła rury w kształcie litery U i wymiennika ciepła głowicy pływającej.

√ Stały wymiennik ciepła z płytki rurkowej

W przypadku, gdy różnica temperatur między ciepłymi i zimnymi płynami nie jest duża, można użyć stałego wymiennika ciepła z płytki rurkowej.

Ma prostą strukturę i niską cenę, ale jest trudny do czyszczenia i nie nadaje się do płynów, które są podatne na skalowanie i płynów o dużych różnicach temperatur.

Jeżeli różnica temperatury nie jest bardzo duża, można zastosować stały wymiennik ciepła z płytką rurkową z pierścieniem kompensacyjnym.

e) Płytkowy wymiennik ciepła

Wymiennik ciepła płyty składa się z zestawu prostokątnych cienkich metalowych płyt ciepła, które są zaciskane i zmontowane na uchwytzie ramą.

Na krawędziach dwóch sąsiednich płyt znajdują się uszczelki (wyprodukowane z różnych gum lub skompresowanego azbestu itp.) do sprężania.W czterech narożnikach płyt są okrągłe otwory tworzące kanały płynu.

Różnica pomiędzy wymiennikiem ciepła płytkowym a wymiennikiem ciepła w muszce i rurce:

a.wysoki współczynnik przenoszenia ciepła

Ponieważ różne płyty faliste są odwrócone ze sobą, tworząc złożony kanał przepływu, płyn przepływa w trójwymiarowy sposób w kanale przepływu między płytami falistymi,Koefficient jest wysoki, ogólnie uważany za 3 do 5 razy większy niż w przypadku typu muszli i rury.

b. logarytmiczna średnia różnica temperatury jest duża, a różnica temperatury końcowej mała.

W wymienniku ciepła w muszce i w rurze dwa płynów przepływają odpowiednio po stronie rur i po stronie muszki.a współczynnik korekty średniej logarytmicznej różnicy temperatury jest małyJednakże wymiennik ciepła płytki ma głównie tryb przepływu współprądu lub przeciwprądu. , a współczynnik korekty wynosi zazwyczaj około 0.95Ponadto przepływ ciepła i ciepła w wymienniku ciepła płyty jest równoległy do powierzchni wymiany ciepła i nie ma przepływu bocznego.różnica temperatury na końcu wymiennika ciepła płyty jest niewielka, a wymiana ciepła z wodą może być niższa niż 1°C, podczas gdy wymienniki ciepła w muszli i rurce są na ogół 5°C.

c. Niewielki odcisk

Wymiennik ciepła z płytki ma kompaktową strukturę, a powierzchnia wymiany ciepła na jednostkę objętości wynosi od 2 do 5 razy większa niż w przypadku typu muszli i rury.który wymaga zarezerwowanej przestrzeni konserwacyjnej do wydobycia wiązki rur, wymiennik ciepła płytki może osiągnąć ten sam transfer ciepła.

d. Łatwo zmienić obszar wymiany ciepła lub kombinację procesów

Dopóki dodaje się lub usuwa kilka płyt, powierzchnia wymiany ciepła może zostać zwiększona lub zmniejszona; poprzez zmianę układu płyt lub wymianę kilku płyt,wymagane połączenie procesów można osiągnąć i dostosować do nowych warunków wymiany ciepła. Niemal niemożliwe jest zwiększenie powierzchni przenoszenia ciepła wymienników ciepła

e.Lekkie ciało

Grubość płyt wymiennika ciepła płyty wynosi tylko 0,4 ~ 0,8 mm, podczas gdy grubość rur wymiennik ciepła powłoki i wymiennika ciepła rury wynosi 2,0 ~ 2,5 mm.Płytka rodzaju powłoki i rurki jest znacznie cięższa niż ramy wymiennika ciepła płyty. Wymienniki ciepła płytkowe mają zazwyczaj tylko około 1/5 masy wymienników ciepła z muszli i rur.

f. Niska cena

Przy użyciu tych samych materiałów i tej samej powierzchni wymiany ciepła cena wymienników ciepła płytkowych jest o około 40% do 60% niższa niż cena wymienników ciepła w formie muszli i rur.

g. Łatwe w wytwarzaniu

Płyty przeniesienia ciepła wymienników ciepła płyt są stemplowane i przetwarzane z wysokim stopniem standaryzacji i mogą być produkowane w dużych ilościach.Wymienniki ciepła z muszli i rur są zazwyczaj wykonywane ręcznie.

h. Łatwe w czyszczeniu

Dopóki śruby kompresyjne wymiennika ciepła płytkowego typu ramy są rozluźnione, można rozluźnić wiązki płytek i usunąć płyty do czyszczenia mechanicznego.Jest to bardzo wygodne dla procesu wymiany ciepła, który wymaga częstego czyszczenia sprzętu.

i. Niewielkie straty ciepła

W wymiennikach ciepła płytkowych atmosferze narażana jest tylko płyta powłokowa płyty ciepła przenoszącej, w związku z czym utrata rozpraszania ciepła jest znikoma i nie są wymagane środki izolacyjne.Wymienniki ciepła z muszli i rur mają duże straty ciepła i wymagają izolacji termicznej.

j. Niewielka pojemność

Jest to 10% do 20% wymiennika ciepła w muszce i rurze.Ponieważ przepaść pomiędzy powierzchniami przenoszenia ciepła jest niewielka, a powierzchnie przenoszenia ciepła są wypukłe i wypukłe, utrata ciśnienia jest większa niż w przypadku tradycyjnych rur gładkich.

k. Niełatwe do skalowania

Ze względu na wystarczającą turbulencję wewnętrzną nie jest łatwo skalować, a współczynnik skalowania wynosi tylko 1/3 ~ 1/10.k niż w przypadku wymiennika ciepła z muszli i rurki.,i średnia temperatura nie powinna być zbyt wysoka, ponieważ może ona wyciekać z wymiennika ciepła typu płytki.a średnia temperatura powinna być poniżej 250°C, w przeciwnym razie może wystąpić wyciek.

Łatwo zablokowane.

Ponieważ kanały między płytami są bardzo wąskie, zwykle tylko 2~5 mm, gdy medium wymiany ciepła zawiera większe cząstki lub substancje włókniste,łatwo zablokować kanały między płytami.