Co jsou tepelné výměníky?

Termín „výměník tepla“ se používá k popisu zařízení, které usnadňuje přenos tepla z jedné tekutiny do druhé, aniž by se obě smíchávaly. Obsahuje dva odlišné kanály nebo cesty, jeden pro horkou tekutinu a jeden pro studenou tekutinu, které zůstávají oddělené při výměně tepla. Primární funkcí výměníku tepla je zvýšit energetickou účinnost využitím odpadního tepla, šetřit zdroje a snížit provozní náklady.

Běžné typy výměníků tepla
Plášťové a trubkové výměníky tepla:Jedná se o nejběžnější typy výměníků tepla používaných v komerčních systémech HVAC. Skládají se z řady trubek uzavřených v plášti. Horká tekutina protéká trubkami, zatímco studená tekutina cirkuluje trubicemi uvnitř pláště, což umožňuje účinnou výměnu tepla.

Deskové výměníky tepla:Deskové výměníky tepla používají stoh kovových desek se střídajícími se vyvýšenými a sníženými plochami. Horké a studené tekutiny proudí samostatnými kanály vytvořenými mezerami mezi deskami, což maximalizuje přenos tepla díky velké ploše.

Výměníky tepla vzduch-vzduch:Tyto výměníky tepla, známé také jako jednotky s rekuperací tepla, přenášejí teplo mezi proudem odváděného a přiváděného vzduchu. Odebírají teplo z vydýchaného vzduchu a předávají ho čerstvému ​​vzduchu, čímž snižují spotřebu energie předúpravou přiváděného vzduchu.

Jaké je průmyslové využití plášťového a trubkového výměníku tepla?
Průmyslové využití plášťových a trubkových výměníků tepla používaných v chemickém, potravinářském, ropném a plynárenském průmyslu a dalších oblastech je široce rozšířené. Běžně se používají v různých průmyslových odvětvích pro přenos tepla mezi dvěma tekutinami bez přímého kontaktu. Některé z klíčových průmyslových aplikací plášťových a trubkových výměníků tepla zahrnují:

Topné a chladicí procesy v chemických provozech
Kondenzační a odpařovací cla v rafinériích
Systémy rekuperace tepla v energetických zařízeních
Systémy HVAC v komerčních a obytných budovách
Chladicí systémy v potravinářských provozech
Tepelné hospodářství v zařízeních na těžbu ropy a plynu
Plášťové a trubkové výměníky tepla celkově hrají klíčovou roli při optimalizaci tepelné účinnosti a udržování regulace teploty v celé řadě průmyslových procesů.

Kolik typů plášťových a trubkových výměníků tepla?
V zásadě existují tři hlavní typy plášťových a trubkových výměníků tepla, které se běžně používají:

1. Pevný trubkový výměník (zadní sběrače typu L, M a N)
V tomto provedení je trubkovnice přivařena k plášti, což má za následek jednoduchou a ekonomickou konstrukci. Zatímco otvory trubek lze čistit mechanicky nebo chemicky, vnější povrchy trubek jsou obecně nepřístupné kromě chemického čištění. Expanzní měchy mohou být nezbytné pro přizpůsobení velkým teplotním rozdílům mezi materiály pláště a trubky, ale mohou být zdrojem slabosti a selhání.

2. Výměníky U-Trubice
U výměníku U-Trubice se typy předních sběračů mohou lišit a zadní sběrač je typicky typu M. U-trubky umožňují neomezenou tepelnou roztažnost a svazek trubek lze vyjmout pro čištění. Vnitřní čištění trubek mechanickými prostředky je však obtížné, takže tento typ je vhodný pouze pro aplikace, kde jsou tekutiny na straně trubek čisté.

3. Výměník s plovoucí hlavou (zadní sběrače typu P, S, T a W)
U tohoto typu výměníku není trubkovnice na zadním konci sběrače přivařena k plášti, ale je jí umožněno pohybovat se nebo plavat. Trubkovnice na předním konci sběrače má větší průměr než plášť a je utěsněna podobně jako konstrukce s pevnou trubkovnicí.

Tepelná roztažnost může být přizpůsobena a svazek trubek lze vyjmout pro čištění. Zadní hlava S-Type je nejoblíbenější volbou pro zadní adaptér. Výměníky s plovoucí hlavou jsou vhodné pro vysoké teploty a tlaky, ale jsou obecně dražší ve srovnání s výměníky s pevnými trubkovnicemi.

Jako profesionální dodavatel potrubí může Hnssd.com poskytnout přizpůsobené výměníky tepla. Pokud budete potřebovat další informace o našich produktech, prosíme, abyste nás kontaktovali:sales@hnssd.com

Komponenty trubkového výměníku tepla lze rozdělit na následující části:

1. Skořápka
Plášť je vnější částí výměníku tepla, která drží svazek trubek. Obvykle se jedná o válcový kontejner vyrobený z oceli nebo jiných vhodných látek

2. Trubky nebo svazek trubek
Kolekce rovnoběžných trubek probíhajících po délce pláště tvoří svazek trubek. V závislosti na konkrétním použití mohou být trubky složeny z různých materiálů, jako je nerezová ocel, měď nebo titan. Důležitými konstrukčními parametry jsou také průměr a tloušťka trubek.

3. Trubkové plechy
Trubkové plechy jsou pevné plechy, které fungují jako bariéra mezi svazkem trubek a pláštěm. Obvykle jsou konstruovány z oceli a jsou přitaveny k plášti, aby bylo zajištěno pevné a nepropustné uzavření. Trubky jsou vloženy skrz otvory v trubkovnicích a jsou buď roztaženy nebo svařeny na místě.

4. Přepážky
Přepážky jsou desky nebo tyče, které jsou umístěny uvnitř pláště, aby regulovaly pohyb tekutiny kolem svazku trubek. Ty mohou mít podélnou nebo příčnou orientaci a jsou určeny ke zvýšení účinnosti přenosu tepla.

5. Vstupní a výstupní trysky
Vstupní a výstupní trysky slouží jako vstupní a výstupní body pro tekutiny ve výměníku tepla. Tyto spoje jsou obvykle umístěny na opačných koncích pláště a jsou připevněny k trubkám a plášti pomocí přírub nebo jiných typů tvarovek.

6. Dilatační spáry
Dilatační spoje jsou flexibilní spojky, které se přizpůsobí tepelné roztažnosti a smršťování svazku trubek. Tyto spoje jsou obvykle umístěny na vstupu a výstupu výměníku tepla a jsou konstruovány pomocí kovových vlnovců nebo jiných pružných materiálů.

7. Podpěrné konstrukce
Nosné konstrukce drží výměníky tepla na místě a zajišťují stabilní základ. Nosné konstrukce mohou být dočasné nebo trvalé a mohou být vyrobeny z oceli nebo jiných materiálů.

Geometrická terminologie plášťů a trubek

Rozložení průměru trubky a rozteč
Trubky se mohou pohybovat v průměru od 12,7 mm (0,5 palce) do 50,8 mm (2 palce), ale 19,05 mm (0,75 palce) a 25,4 mm (1 palec) jsou nejběžnější velikosti. Trubky jsou v trubkovnicích rozmístěny v trojúhelníkových nebo čtvercových vzorech.

Čtvercové dispozice jsou vyžadovány tam, kde je nutné se dostat k povrchu trubky pro mechanické čištění. Trojúhelníkové uspořádání umožňuje více trubic v daném prostoru. Rozteč trubek je nejkratší vzdálenost od středu ke středu mezi trubkami. Rozteč trubek je dána poměrem rozteč trubky/průměr trubky, který je normálně 1,25 nebo 1,33. Protože se pro účely čištění používá čtvercové uspořádání, je mezi trubkami povolena minimální mezera 6,35 mm (0,25 palce).

Typy přepážek
Přepážky jsou instalovány na straně pláště, aby poskytovaly vyšší rychlost přenosu tepla v důsledku zvýšené turbulence a podpíraly trubky, čímž se snižuje možnost poškození v důsledku vibrací. Existuje řada různých typů přepážek, které podpírají trubky a podporují proudění přes trubky.

Single Segmental (toto je nejběžnější),

Double Segmental (používá se k dosažení nižší rychlosti na straně pláště a poklesu tlaku),

Disk a kobliha.

Vzdálenost od středu ke středu mezi přepážkami se nazývá rozteč přepážky a lze ji upravit tak, aby se měnila rychlost příčného proudění. V praxi není rozteč přepážky normálně větší než vzdálenost rovna vnitřnímu průměru pláště nebo blíže než vzdálenost rovna jedné pětině průměru nebo 50,8 mm (2 palce), podle toho, co je větší. Aby tekutina mohla proudit dozadu a dopředu přes trubky, je část přepážky odříznuta. Výška této části se označuje jako zářez a měří se jako procento průměru pláště, např. 25 procent zářezu. Velikost řezu přepážky (nebo přepážkového okna) je třeba zvážit spolu s roztečí přepážky. Je normální dimenzovat řez přepážky a rozteč přepážky tak, aby se přibližně vyrovnaly rychlosti skrz okno a v příčném toku.

Mechanický návrh pláště a trubkového výměníku tepla poskytuje informace o položkách, jako je tloušťka pláště, tloušťka příruby atd. Ty jsou vypočteny pomocí konstrukčního kódu tlakové nádoby, jako je kód kotle a tlakové nádoby od ASME (American Society of Mechanical Engineers) a britský standard Master Pressure Vessel Standard, BS 5500. ASME je nejběžněji používaný kód pro výměníky tepla a má 11 sekcí. Oddíl VIII (Uzavřené tlakové nádoby) tohoto předpisu je nejvíce použitelný pro výměníky tepla, ale relevantní jsou také oddíly II – Materiály a oddíl V – Nedestruktivní zkoušení.

Jak ASME, tak BS5500 jsou široce používány a přijímány po celém světě, ale některé země trvají na tom, aby se používaly jejich vlastní národní kódy. Aby se to pokusilo zjednodušit, Mezinárodní organizace pro normalizaci se nyní pokouší vyvinout nový mezinárodně uznávaný kód, ale pravděpodobně potrvá nějakou dobu, než bude přijat.