Mitä lämmönvaihtimet ovat?

Termiä "lämmönvaihdin" käytetään kuvaamaan laitetta, joka helpottaa lämmön siirtymistä nesteestä toiseen sekoittamatta näitä kahta. Siinä on kaksi erillistä kanavaa tai reittiä, yksi kuumalle nesteelle ja toinen kylmälle nesteelle, jotka pysyvät erillään vaihtaessaan lämpöä. Lämmönvaihtimen ensisijainen tehtävä on parantaa energiatehokkuutta hyödyntämällä hukkalämpöä, säästämällä resursseja ja alentamalla käyttökustannuksia.

Yleiset lämmönvaihtimien tyypit
Vaippa- ja putkilämmönvaihtimet:Nämä ovat yleisimmät kaupallisissa LVI-järjestelmissä käytetyt lämmönvaihtimet. Ne koostuvat sarjasta putkia, jotka on suljettu kuoreen. Kuuma neste virtaa putkien läpi, kun taas kylmä neste kiertää putkia vaipan sisällä, mikä mahdollistaa tehokkaan lämmönvaihdon.

Levylämmönvaihtimet:Levylämmönvaihtimissa käytetään pinoa metallilevyjä, joissa on vuorotellen kohotetut ja painetut alueet. Kuumat ja kylmät nesteet virtaavat erillisten kanavien kautta, jotka muodostuvat levyjen välisistä rakoista, mikä maksimoi lämmönsiirron suuren pinta-alan ansiosta.

Ilma-ilma-lämmönvaihtimet:Nämä lämmönsiirtimet, jotka tunnetaan myös nimellä lämmöntalteenottoyksiköt, siirtävät lämpöä poisto- ja tuloilmavirtojen välillä. Ne poistavat lämpöä vanhentuneesta ilmasta ja siirtävät sen raittiiseen ilmaan, mikä vähentää energiankulutusta esikäsittelemällä tulevaa ilmaa.

Mikä on kuoren ja putken lämmönvaihtimen teollinen käyttö?
Kemian-, elintarvike-, öljy- ja kaasu- ja muilla aloilla käytettävien kuori- ja putkilämmönvaihtimien teollinen käyttö on laajalle levinnyt. Niitä käytetään yleisesti eri teollisuudenaloilla lämmön siirtämiseen kahden nesteen välillä ilman suoraa kosketusta. Jotkut tärkeimmistä kuori- ja putkilämmönvaihtimien teollisista sovelluksista ovat:

Lämmitys- ja jäähdytysprosessit kemiantehtaissa
Lauhdutus- ja haihdutustehtävät jalostamoissa
Lämmöntalteenottojärjestelmät sähköntuotantolaitoksissa
LVI-järjestelmät liike- ja asuinrakennuksiin
Jäähdytysjärjestelmät elintarviketehtaissa
Lämmönhallinta öljyn ja kaasun tuotantolaitoksissa
Kaiken kaikkiaan vaippa- ja putkilämmönvaihtimilla on ratkaiseva rooli lämpöhyötysuhteen optimoinnissa ja lämpötilan säätelyn ylläpitämisessä useissa teollisissa prosesseissa.

Kuinka monen tyyppisiä kuori- ja putkilämmönvaihtimia?
Pohjimmiltaan on kolme päätyyppiä kuori- ja putkilämmönvaihtimia, joita käytetään yleisesti:

1. Kiinteä putkilevynvaihdin (L-, M- ja N-tyyppiset takapäät)
Tässä mallissa putkilevy on hitsattu vaippaan, mikä johtaa yksinkertaiseen ja taloudelliseen rakenteeseen. Vaikka putken reiät voidaan puhdistaa mekaanisesti tai kemiallisesti, putkien ulkopintoihin ei yleensä pääse käsiksi kemiallista puhdistusta lukuun ottamatta. Paisuntapalkeet voivat olla tarpeen suurien lämpötilaerojen huomioon ottamiseksi vaipan ja putkimateriaalien välillä, mutta ne voivat aiheuttaa heikkouksia ja epäonnistumisia.

2. U-putkivaihtimet
U-Tube-vaihtimessa etuosan tyypit voivat vaihdella, ja takimmainen otsikko on tyypillisesti M-tyyppinen. U-putket mahdollistavat rajoittamattoman lämpölaajenemisen, ja putkinippu voidaan irrottaa puhdistusta varten. Putkien sisäinen puhdistaminen mekaanisin keinoin on kuitenkin vaikeaa, joten tämä tyyppi sopii vain sovelluksiin, joissa putken puoleiset nesteet ovat puhtaita.

3. Kelluva päänvaihdin (P-, S-, T- ja W-tyyppiset takapäät)
Tämän tyyppisessä vaihtimessa putkilevyä takaottimen päässä ei ole hitsattu vaippaan, vaan sen annetaan liikkua tai kellua. Putkilevy etupään päässä on halkaisijaltaan suurempi kuin vaippa ja se on tiivistetty samalla tavalla kuin kiinteä putkilevyrakenne.

Lämpölaajeneminen on mahdollista ja putkinippu voidaan irrottaa puhdistusta varten. S-Type Rear Head on suosituin valinta takapäähän. Kelluvat päänvaihtimet sopivat korkeisiin lämpötiloihin ja paineisiin, mutta ovat yleensä kalliimpia kuin kiinteät putkilevynvaihtimet.

Ammattimaisena putkitoimittajana Hnssd.com voi tarjota räätälöityjä lämmönvaihtimia. Mikäli tarvitset lisätietoja tuotteistamme, pyydämme ottamaan meihin yhteyttä:sales@hnssd.com

Vaippa- ja putkilämmönvaihtimen komponentit voidaan jakaa seuraaviin osiin:

1. Kuori
Kuori on lämmönvaihtimen uloin osa, joka pitää putkinipun. Se on yleensä lieriömäinen säiliö, joka on valmistettu teräksestä tai muista sopivista aineista

2. Putket tai putkinippu
Kokoelma rinnakkaisia ​​putkia, jotka kulkevat pitkin vaipan pituutta, muodostaa putkinipun. Käyttötarkoituksesta riippuen putket voivat koostua erilaisista materiaaleista, kuten ruostumattomasta teräksestä, kuparista tai titaanista. Myös putkien halkaisija ja paksuus ovat tärkeitä suunnitteluparametreja.

3. Putkilevyt
Putkilevyt ovat tukevia levyjä, jotka toimivat esteenä putkinipun ja vaipan välillä. Ne valmistetaan yleensä teräksestä ja ne on sulatettu kuoreen lujan ja vuotamattoman sulkemisen varmistamiseksi. Putket työnnetään putkilevyissä olevien reikien läpi ja ne joko laajennetaan tai hitsataan paikoilleen.

4. Hämmennykset
Ohjauslevyt ovat levyjä tai tankoja, jotka asetetaan kuoren sisään säätelemään nesteen liikettä putkikimpun ympärillä. Nämä voivat olla joko pitkittäis- tai poikittaissuuntaisia, ja niiden tarkoituksena on parantaa lämmönsiirron tehokkuutta.

5. Tulo- ja poistosuuttimet
Tulo- ja poistosuuttimet toimivat nesteiden tulo- ja poistumispisteinä lämmönvaihtimessa. Nämä liitokset sijoitetaan yleensä vaipan vastakkaisiin päihin ja ne kiinnitetään putkiin ja vaippaan laippojen tai muun tyyppisten liittimien avulla.

6. Liikuntasaumat
Liikuntaliitokset ovat joustavia liittimiä, jotka mukautuvat putkinipun lämpölaajenemiseen ja supistumiseen. Nämä liitokset sijaitsevat tavallisesti lämmönvaihtimen sisään- ja ulostulossa, ja ne on rakennettu metallipalkeista tai muista joustavista materiaaleista.

7. Tukirakenteet
Tukirakenteet pitävät lämmönvaihtimet paikoillaan varmistaen vakaan perustan. Tukirakenteet voivat olla joko väliaikaisia ​​tai pysyviä ja ne voivat olla terästä tai muuta materiaalia.

Kuoren ja putken geometrinen terminologia

Putken halkaisijan asettelu ja nousu
Putkien halkaisija voi vaihdella välillä 12,7 mm (0,5 tuumaa) - 50,8 mm (2 tuumaa), mutta 19,05 mm (0,75 tuumaa) ja 25,4 mm (1 tuumaa) ovat yleisimmät koot. Putket asetetaan kolmion tai neliön muotoisina putkilevyihin.

Neliömäisiä asetteluja tarvitaan silloin, kun putken pintaan on päästävä mekaanista puhdistusta varten. Kolmion muotoinen järjestely mahdollistaa enemmän putkia tietyssä tilassa. Putken jako on lyhin putkien välinen etäisyys keskeltä keskustaan. Putken etäisyys saadaan putken jako/putken halkaisijasuhteesta, joka on normaalisti 1,25 tai 1,33. Koska puhdistustarkoituksiin käytetään neliömäistä asettelua, putkien väliin saa jäädä vähintään 6,35 mm (0,25 tuumaa).

Välilevytyypit
Vaipan puolelle on asennettu ohjauslevyt lisäämään lämmönsiirtonopeutta lisääntyneen turbulenssin vuoksi ja tukemaan putkia, mikä vähentää tärinän aiheuttaman vaurion mahdollisuutta. On olemassa useita erilaisia ​​ohjauslevytyyppejä, jotka tukevat putkia ja edistävät virtausta putkien poikki.

Yksisegmenttinen (tämä on yleisin),

Double Segmental (tätä käytetään pienemmän kuoren sivunopeuden ja painehäviön saavuttamiseen),

Levy ja munkki.

Ohjauslevyjen välistä etäisyyttä keskustasta keskustaan ​​kutsutaan ohjauslevyn väliksi ja sitä voidaan säätää poikkivirtausnopeuden muuttamiseksi. Käytännössä ohjauslevyn jako ei normaalisti ole suurempi kuin etäisyys, joka on yhtä suuri kuin vaipan sisähalkaisija, tai lähempänä kuin etäisyys, joka on yhtä suuri kuin yksi viidesosa halkaisijasta tai 50,8 mm (2 tuumaa) sen mukaan, kumpi on suurempi. Jotta neste pääsee virtaamaan edestakaisin putkien poikki, osa välilevystä leikataan pois. Tämän osan korkeutta kutsutaan välilevyleikkaukseksi ja se mitataan prosentteina vaipan halkaisijasta, esim. 25 % välilevyleikkaus. Ohjauslevyn (tai välilevyikkunan) koko on otettava huomioon ohjauslevyn nousun ohella. On normaalia mitoittaa ohjauslevyn leikkaus ja välilevyn jako suunnilleen tasaamaan nopeudet ikkunan läpi ja vastaavasti poikkivirtauksessa.

Vaippa- ja putkilämmönvaihtimen mekaaninen rakenne tarjoaa tietoja esimerkiksi vaipan paksuudesta, laipan paksuudesta jne. Nämä lasketaan käyttämällä paineastian suunnittelukoodia, kuten ASME:n (American Society of Mechanical Engineers) Boiler and Pressure Vessel -koodia. ja British Master Pressure Vessel Standard, BS 5500. ASME on yleisimmin käytetty koodi lämmönvaihtimissa ja se on 11 jaksossa. Säännöstön VIII jakso (Rajoamattomat paineastiat) soveltuu parhaiten lämmönvaihtimiin, mutta myös jakso II – Materiaalit ja V jakso – Rikkomattomat testit ovat merkityksellisiä.

Sekä ASME että BS5500 ovat laajalti käytettyjä ja hyväksyttyjä kaikkialla maailmassa, mutta jotkut maat vaativat, että niiden omia kansallisia koodeja käytetään. Tämän yksinkertaistamiseksi Kansainvälinen standardointijärjestö yrittää nyt kehittää uutta kansainvälisesti tunnustettua koodia, mutta kestää todennäköisesti jonkin aikaa ennen kuin se hyväksytään.