Šta su izmjenjivači topline?

Termin "izmjenjivač topline" se koristi za opisivanje uređaja koji olakšava prijenos topline s jednog fluida na drugi bez miješanja ova dva. Sastoji se od dva različita kanala ili puta, jedan za vrući fluid i jedan za hladni fluid, koji ostaju odvojeni dok razmjenjuju toplinu. Primarna funkcija izmjenjivača topline je povećanje energetske efikasnosti korištenjem otpadne topline, očuvanjem resursa i smanjenjem operativnih troškova.

Uobičajeni tipovi izmjenjivača topline
Izmjenjivači topline s školjkom i cijevi:Ovo su najčešći tipovi izmjenjivača topline koji se koriste u komercijalnim HVAC sistemima. Sastoje se od niza cijevi zatvorenih u školjku. Vruća tečnost teče kroz cijevi dok hladna tečnost cirkulira cijevi unutar školjke, omogućavajući efikasnu razmjenu topline.

Pločasti izmjenjivači topline:Pločasti izmjenjivači topline koriste naslagane metalne ploče s naizmjeničnim podignutim i utisnutim područjima. Topli i hladni fluidi teku kroz odvojene kanale stvorene prazninama između ploča, maksimizirajući prijenos topline zbog velike površine.

Izmjenjivači topline zrak-zrak:Također poznati kao jedinice za povrat topline, ovi izmjenjivači topline prenose toplinu između strujanja odvodnog i dovodnog zraka. Oni uklanjaju toplinu iz ustajalog zraka i prenose je na svježi zrak, smanjujući potrošnju energije tako što prethodno kondicioniraju ulazni zrak.

Koja je industrijska upotreba izmjenjivača topline s školjkom i cijevi?
Industrijska upotreba ljuskastih izmjenjivača topline koji se koriste u kemijskoj, prehrambenoj, naftnoj i plinskoj i drugim poljima je široko rasprostranjena. Obično se koriste u raznim industrijama za prijenos topline između dva fluida bez direktnog kontakta. Neke od ključnih industrijskih primjena izmjenjivača topline s školjkom i cijevi uključuju:

Procesi grijanja i hlađenja u hemijskim postrojenjima
Dužnosti kondenzacije i isparavanja u rafinerijama
Sistemi povrata topline u objektima za proizvodnju električne energije
HVAC sistemi u poslovnim i stambenim zgradama
Rashladni sistemi u pogonima za preradu hrane
Upravljanje toplinom u pogonima za proizvodnju nafte i plina
Sve u svemu, izmjenjivači topline s školjkom i cijevi igraju ključnu ulogu u optimizaciji toplinske efikasnosti i održavanju kontrole temperature u širokom rasponu industrijskih procesa.

Koliko tipova izmjenjivača topline s omotačem i cijevi?
U suštini, postoje tri glavna tipa izmjenjivača topline sa školjkama i cijevima koji se obično koriste:

1. Fiksni izmjenjivač listova cijevi (L, M i N tip stražnjeg zaglavlja)
U ovom dizajnu, cijev je zavarena na školjku, što rezultira jednostavnom i ekonomičnom konstrukcijom. Dok se otvori za cijevi mogu očistiti mehanički ili kemijski, vanjske površine cijevi su općenito nepristupačne osim za kemijsko čišćenje. Ekspanzioni mehovi mogu biti neophodni za prilagođavanje velikih temperaturnih razlika između materijala školjke i cevi, ali mogu biti izvor slabosti i kvara.

2. U-Cube izmjenjivači
U izmjenjivaču U-Tube, tipovi prednjeg zaglavlja mogu se razlikovati, a stražnji je tipično M-tip. U-cijevi omogućavaju neograničeno toplinsko širenje, a snop cijevi se može ukloniti radi čišćenja. Međutim, unutrašnje čišćenje cijevi mehaničkim sredstvima je teško, što ovaj tip čini pogodnim samo za aplikacije gdje su tekućine na strani cijevi čiste.

3. Plutajuća glava izmjenjivača (P, S, T i W tip stražnje glave)
Kod ovog tipa izmjenjivača, cijev na stražnjem kraju zaglavlja nije zavarena za školjku, već joj je dozvoljeno da se kreće ili pluta. List cijevi na prednjem kraju zaglavlja je većeg promjera od ljuske i zapečaćen je slično kao kod fiksnog dizajna cijevi.

Toplotna ekspanzija se može prilagoditi, a snop cijevi se može ukloniti radi čišćenja. S-Type stražnja glava je najpopularniji izbor za stražnju glavu. Izmjenjivači s plutajućim glavama su pogodni za visoke temperature i pritiske, ali su generalno skuplji u poređenju sa izmjenjivačima s fiksnim cijevima.

Kao profesionalni dobavljač cijevi, Hnssd.com može pružiti prilagođene izmjenjivače topline. Ukoliko su Vam potrebne dodatne informacije o našim proizvodima, molimo Vas da nas kontaktirate:sales@hnssd.com

Komponente kućišta i cijevi izmjenjivača topline mogu se podijeliti na sljedeće dijelove:

1. Shell
Oklop je najudaljeniji dio izmjenjivača topline koji drži snop cijevi. Obično je to cilindrični kontejner napravljen od čelika ili drugih odgovarajućih supstanci

2. Cijevi ili snop cijevi
Zbirka paralelnih cijevi koje se protežu duž dužine ljuske čini snop cijevi. Ovisno o specifičnoj upotrebi, cijevi mogu biti sastavljene od različitih materijala, kao što su nehrđajući čelik, bakar ili titan. Promjer i debljina cijevi su također važni projektni parametri.

3. Listovi cijevi
Listovi cijevi su čvrsti listovi koji djeluju kao barijera između snopa cijevi i školjke. Obično su izrađeni od čelika i spojeni su sa školjkom kako bi se osiguralo čvrsto zatvaranje bez curenja. Cijevi se ubacuju kroz rupe u cijevnim listovima i ili se šire ili zavaruju na mjestu.

4. Pregrade
Pregrade su ploče ili šipke koje se postavljaju unutar školjke kako bi regulirale kretanje tekućine oko snopa cijevi. Oni mogu biti ili uzdužni ili poprečni u orijentaciji i namijenjeni su poboljšanju učinkovitosti prijenosa topline.

5. Ulazne i izlazne mlaznice
Ulazne i izlazne mlaznice služe kao ulazne i izlazne tačke za fluide u izmenjivaču toplote. Ovi priključci se obično postavljaju na suprotnim krajevima školjke i pričvršćuju se na cijevi i školjku pomoću prirubnica ili drugih vrsta spojnica.

6. Dilatacijski spojevi
Dilatacijski spojevi su fleksibilni konektori koji prilagođavaju toplinsko širenje i kontrakciju snopa cijevi. Obično se nalaze na ulazu i izlazu iz izmjenjivača topline, a ovi spojevi su izrađeni od metalnih mehova ili drugih fleksibilnih materijala.

7. Strukture podrške
Potporne konstrukcije drže izmjenjivače topline u položaju, osiguravajući stabilnu osnovu. Potporne konstrukcije mogu biti privremene ili trajne i mogu biti izrađene od čelika ili drugih materijala.

Geometrijska terminologija školjke i cijevi

Raspored i nagib cijevi
Cevi mogu biti u prečniku od 12,7 mm (0,5 in) do 50,8 mm (2 in), ali 19,05 mm (0,75 in) i 25,4 mm (1 in) su najčešće veličine. Cijevi su položene u obliku trokuta ili kvadrata u listovima cijevi.

Kvadratni rasporedi su potrebni tamo gdje je potrebno doći do površine cijevi radi mehaničkog čišćenja. Trokutasti raspored omogućava više cijevi u datom prostoru. Korak cijevi je najkraća udaljenost od centra do centra između cijevi. Razmak cijevi je dat omjerom nagiba cijevi/prečnika cijevi, koji je normalno 1,25 ili 1,33. Budući da se kvadratni raspored koristi u svrhu čišćenja, dozvoljen je minimalni razmak od 6,35 mm (0,25 in) između cijevi.

Tipovi pregrada
Pregrade su postavljene na strani školjke kako bi dale veću brzinu prijenosa topline zbog povećane turbulencije i da bi poduprle cijevi čime se smanjuje mogućnost oštećenja uslijed vibracija. Postoji nekoliko različitih tipova pregrada, koje podržavaju cijevi i potiču protok kroz cijevi.

Jednosegmentalni (ovo je najčešće),

Dvostruki segmentni (ovo se koristi za postizanje niže brzine na strani školjke i pada pritiska),

Disk i krofna.

Udaljenost od centra do centra između pregrada naziva se korak pregrade i može se podesiti za promjenu brzine poprečnog toka. U praksi, korak pregrade obično nije veći od udaljenosti jednakog unutrašnjem prečniku školjke ili bliže od udaljenosti jednake jednoj petini prečnika ili 50,8 mm (2 in) što je veće. Kako bi se omogućilo da tekućina teče naprijed-nazad preko cijevi, dio pregrade je odrezan. Visina ovog dijela naziva se pregrada i mjeri se kao postotak prečnika školjke, npr. 25 posto pregrade. Veličinu pregrade (ili prozora pregrade) treba uzeti u obzir zajedno sa nagibom pregrade. Normalno je da se veličina preseka pregrade i koraka pregrade približno izjednače brzine kroz prozor i u poprečnom toku, respektivno.

Mehanički dizajn izmjenjivača topline s školjkom i cijevi pruža informacije o stavkama kao što su debljina ljuske, debljina prirubnice, itd. One se izračunavaju korištenjem koda za dizajn posude pod pritiskom kao što je šifra kotla i posude pod pritiskom od ASME (American Society of Mechanical Engineers) i Britanski glavni standard posuda pod pritiskom, BS 5500. ASME je najčešće korištena šifra za izmjenjivače topline i sastoji se od 11 dijelova. Odjeljak VIII (Zatvorene posude pod pritiskom) kodeksa je najprimjenjiviji za izmjenjivače topline, ali Odjeljak II – Materijali i Odjeljak V – Ispitivanje bez razaranja su također relevantni.

I ASME i BS5500 su široko korišćeni i prihvaćeni širom sveta, ali neke zemlje insistiraju na tome da se koriste njihovi nacionalni kodovi. Kako bi pokušala i pojednostavila ovo, Međunarodna organizacija za standarde sada pokušava da razvije novi međunarodno priznati kod, ali će vjerovatno proći neko vrijeme prije nego što on bude prihvaćen.