Какво представляват топлообменниците?

Терминът „топлообменник“ се използва за описание на устройство, което улеснява преноса на топлина от един флуид към друг, без да се смесват двете. Състои се от два отделни канала или пътя, един за горещия флуид и един за студения флуид, които остават разделени, докато обменят топлина. Основната функция на топлообменника е да подобри енергийната ефективност чрез оползотворяване на отпадната топлина, запазване на ресурси и намаляване на оперативните разходи.

Често срещани видове топлообменници
Кожухотръбни топлообменници:Това са най-често срещаните типове топлообменници, използвани в търговски ОВК системи. Те се състоят от поредица от тръби, затворени в черупка. Горещият флуид протича през тръбите, докато студеният флуид циркулира в тръбите в корпуса, което позволява ефективен топлообмен.

Пластинчати топлообменници:Пластинчатите топлообменници използват купчина метални пластини с редуващи се повдигнати и вдлъбнати зони. Горещите и студени флуиди протичат през отделни канали, създадени от пролуките между плочите, максимизирайки преноса на топлина поради голямата повърхност.

Топлообменници въздух-въздух:Известни също като единици за рекуперация на топлина, тези топлообменници пренасят топлината между потоците изтеглен и захранващ въздух. Те премахват топлината от застоялия въздух и я прехвърлят към чист въздух, като намаляват консумацията на енергия чрез предварителна подготовка на входящия въздух.

Каква е промишлената употреба на кожухово-тръбния топлообменник?
Промишленото използване на кожухотръбни топлообменници, използвани в химическата, хранителната, нефтената и газовата и други области, е широко разпространено. Те обикновено се използват в различни индустрии за пренос на топлина между два флуида без пряк контакт. Някои от ключовите индустриални приложения на кожухотръбни топлообменници включват:

Процеси на отопление и охлаждане в химически заводи
Задължения за кондензиране и изпаряване в рафинерии
Системи за оползотворяване на топлина в съоръжения за производство на електроенергия
ОВК системи в търговски и жилищни сгради
Хладилни системи в хранително-вкусови предприятия
Топлинно управление в съоръжения за добив на нефт и газ
Като цяло, кожухотръбните топлообменници играят решаваща роля за оптимизиране на топлинната ефективност и поддържане на контрол на температурата в широк спектър от индустриални процеси.

Колко вида кожух и тръбен топлообменник?
По същество има три основни вида кожухотръбни топлообменници, които обикновено се използват:

1. Обменник с неподвижен тръбен лист (L, M и N тип задни колектори)
При този дизайн тръбният лист е заварен към корпуса, което води до проста и икономична конструкция. Докато отворите на тръбите могат да се почистват механично или химически, външните повърхности на тръбите обикновено са недостъпни, освен за химическо почистване. Може да са необходими разширителни силфони за поемане на големи температурни разлики между материалите на корпуса и тръбата, но те могат да бъдат източник на слабост и повреда.

2. U-тръбни обменници
В U-Tube обменник типовете предни колектори могат да варират, а задният колектор обикновено е M-тип. U-тръбите позволяват неограничено термично разширение и тръбният сноп може да се отстрани за почистване. Въпреки това, вътрешното почистване на тръбите с механични средства е трудно, което прави този тип подходящ само за приложения, където течностите от страната на тръбата са чисти.

3. Обменник с плаваща глава (P, S, T и W тип задни колектори)
При този тип топлообменник тръбната пластина в края на задния колектор не е заварена към корпуса, а е оставена да се движи или плава. Тръбната плоча в края на предния колектор е с по-голям диаметър от черупката и е запечатана подобно на конструкцията с фиксирана тръбна плоча.

Термичното разширение може да бъде съобразено и тръбният сноп може да бъде отстранен за почистване. Задната глава S-тип е най-популярният избор за заден хедер. Топлообменниците с плаваща глава са подходящи за високи температури и налягания, но обикновено са по-скъпи в сравнение с топлообменниците с фиксирана тръбна плоча.

Като професионален доставчик на тръби, Hnssd.com може да предостави персонализирани топлообменници. Ако имате нужда от допълнителна информация относно нашите продукти, любезно Ви молим да се свържете с нас:sales@hnssd.com

Компонентите на кожухотръбен топлообменник могат да бъдат разделени на следните части:

1. Черупка
Черупката е най-външната част на топлообменника, която държи тръбния сноп. Обикновено това е цилиндричен контейнер, изработен от стомана или други подходящи вещества

2. Тръби или сноп от тръби
Колекция от успоредни тръби, минаващи по дължината на черупката, съставлява тръбния сноп. В зависимост от конкретната употреба, тръбите могат да бъдат съставени от различни материали, като неръждаема стомана, мед или титан. Диаметърът и дебелината на тръбите също са важни конструктивни параметри.

3. Тръбни листове
Тръбните листове са здрави листове, които действат като преграда между тръбния сноп и черупката. Те обикновено са изработени от стомана и са споени с корпуса, за да осигурят здраво затваряне без течове. Тръбите се вкарват през отвори в тръбните листове и се разширяват или заваряват на място.

4. Прегради
Преградите са плочи или пръти, които се поставят вътре в черупката, за да регулират движението на течност около тръбния сноп. Те могат да бъдат надлъжни или напречни по ориентация и са предназначени да подобрят ефективността на преноса на топлина.

5. Входящи и изходящи дюзи
Входните и изходните дюзи служат като входни и изходни точки за течности в топлообменника. Тези връзки обикновено се поставят в противоположните краища на корпуса и се закрепват към тръбите и корпуса с помощта на фланци или други видове фитинги.

6. Разширителни фуги
Компенсаторите са гъвкави съединители, които поемат термичното разширение и свиване на тръбния сноп. Обикновено разположени на входа и изхода на топлообменника, тези съединения са изградени с помощта на метални силфони или други гъвкави материали.

7. Поддържащи структури
Подпорните конструкции държат топлообменниците на място, осигурявайки стабилна основа. Подпорните конструкции могат да бъдат временни или постоянни и могат да бъдат направени от стомана или други материали.

Геометрична терминология на корпуса и тръбата

Разположение на диаметъра на тръбата и стъпката
Тръбите могат да варират в диаметър от 12,7 мм (0,5 инча) до 50,8 мм (2 инча), но 19,05 мм (0,75 инча) и 25,4 мм (1 инч) са най-често срещаните размери. Тръбите са подредени в триъгълни или квадратни шарки в тръбните листове.

Квадратните оформления са необходими, когато е необходимо да се стигне до повърхността на тръбата за механично почистване. Триъгълното разположение позволява повече тръби в дадено пространство. Стъпката на тръбата е най-късото разстояние от център до център между тръбите. Разстоянието между тръбите се дава от съотношението стъпка на тръбата/диаметър на тръбата, което обикновено е 1,25 или 1,33. Тъй като за целите на почистването се използва квадратно оформление, между тръбите е разрешено минимално разстояние от 6,35 мм (0,25 инча).

Видове прегради
Преградите са монтирани от страната на корпуса, за да осигурят по-висока скорост на топлообмен поради повишената турбулентност и да поддържат тръбите, като по този начин намаляват вероятността от повреда поради вибрации. Има редица различни видове прегради, които поддържат тръбите и насърчават потока през тръбите.

Едносегментен (това е най-често срещаният),

Двойно сегментно (използва се за постигане на по-ниска скорост на корпуса и спад на налягането),

Диск и поничка.

Разстоянието от център до център между преградите се нарича стъпка на преградата и това може да се регулира, за да се променя скоростта на напречния поток. На практика стъпката на преградата обикновено не е по-голяма от разстояние, равно на вътрешния диаметър на корпуса или по-близо от разстояние, равно на една пета от диаметъра или 50,8 mm (2 инча), което от двете е по-голямо. За да позволи на течността да тече назад и напред през тръбите, част от преградата е отрязана. Височината на тази част се нарича разрез на преградата и се измерва като процент от диаметъра на корпуса, напр. 25 % нарязан на преградата. Размерът на изрязването на преградата (или прозореца на преградата) трябва да се вземе предвид заедно със стъпката на преградата. Нормално е да се оразмерят разрезът на преградата и стъпката на преградата, за да се изравнят приблизително скоростите през прозореца и съответно при напречен поток.

Механичният дизайн на кожухотръбен топлообменник предоставя информация за елементи като дебелина на корпуса, дебелина на фланеца и т.н. Те се изчисляват с помощта на код за проектиране на съдове под налягане, като кода за котли и съдове под налягане от ASME (Американското дружество на машинните инженери) и британския главен стандарт за съдове под налягане, BS 5500. ASME е най-често използваният код за топлообменници и е в 11 раздела. Раздел VIII (Затворени съдове под налягане) от кодекса е най-приложим за топлообменници, но раздели II — Материали и раздел V — Тестване без разрушаване също са от значение.

Както ASME, така и BS5500 са широко използвани и приети в целия свят, но някои държави настояват да се използват техните национални кодове. За да опита и опрости това, Международната организация по стандартизация сега се опитва да разработи нов международно признат код, но вероятно ще мине известно време, преди това да бъде прието.