Čo sú výmenníky tepla?

Pojem „výmenník tepla“ sa používa na označenie zariadenia, ktoré uľahčuje prenos tepla z jednej tekutiny do druhej bez zmiešania oboch. Obsahuje dva odlišné kanály alebo cesty, jeden pre horúcu tekutinu a jeden pre studenú tekutinu, ktoré zostávajú oddelené pri výmene tepla. Primárnou funkciou výmenníka tepla je zvýšiť energetickú účinnosť využívaním odpadového tepla, šetrením zdrojov a znižovaním prevádzkových nákladov.

Bežné typy výmenníkov tepla
Plášťové a rúrkové výmenníky tepla:Toto sú najbežnejšie typy výmenníkov tepla používané v komerčných systémoch HVAC. Pozostávajú zo série rúrok uzavretých v plášti. Horúca tekutina prúdi cez rúrky, zatiaľ čo studená tekutina cirkuluje rúrky v plášti, čo umožňuje efektívnu výmenu tepla.

Doskové výmenníky tepla:Doskové výmenníky tepla používajú stoh kovových platní so striedajúcimi sa vyvýšenými a stlačenými oblasťami. Horúce a studené tekutiny prúdia cez oddelené kanály vytvorené medzerami medzi doskami, čím sa maximalizuje prenos tepla vďaka veľkej ploche.

Výmenníky tepla vzduch-vzduch:Tieto výmenníky tepla, známe tiež ako jednotky na rekuperáciu tepla, prenášajú teplo medzi prúdom odsávaného a privádzaného vzduchu. Odoberajú teplo zo zatuchnutého vzduchu a odovzdávajú ho čerstvému ​​vzduchu, čím znižujú spotrebu energie predbežnou úpravou privádzaného vzduchu.

Aké je priemyselné využitie plášťového a rúrkového výmenníka tepla?
Priemyselné využitie plášťových a rúrkových výmenníkov tepla, ktoré sa používajú v chemickom, potravinárskom, ropnom a plynárenskom priemysle a iných oblastiach, je rozšírené. Bežne sa používajú v rôznych priemyselných odvetviach na prenos tepla medzi dvoma tekutinami bez priameho kontaktu. Niektoré z kľúčových priemyselných aplikácií plášťových a rúrkových výmenníkov tepla zahŕňajú:

Procesy vykurovania a chladenia v chemických prevádzkach
Kondenzačné a odparovacie clá v rafinériách
Systémy rekuperácie tepla v zariadeniach na výrobu energie
Systémy HVAC v komerčných a obytných budovách
Chladiace systémy v závodoch na spracovanie potravín
Tepelný manažment v zariadeniach na ťažbu ropy a plynu
Celkovo hrajú výmenníky tepla s plášťom a rúrkami kľúčovú úlohu pri optimalizácii tepelnej účinnosti a udržiavaní regulácie teploty v celom rade priemyselných procesov.

Koľko typov plášťových a rúrkových výmenníkov tepla?
V podstate existujú tri hlavné typy plášťových a rúrkových výmenníkov tepla, ktoré sa bežne používajú:

1. Pevný rúrkový výmenník (zadné hlavičky typu L, M a N)
V tomto dizajne je rúrkovnica privarená k plášťu, čo má za následok jednoduchú a ekonomickú konštrukciu. Zatiaľ čo otvory rúr môžu byť čistené mechanicky alebo chemicky, vonkajšie povrchy rúr sú spravidla neprístupné okrem chemického čistenia. Expanzné vlnovce môžu byť potrebné na prispôsobenie sa veľkým teplotným rozdielom medzi materiálom plášťa a rúrky, ale môžu byť zdrojom slabín a porúch.

2. Výmenníky U-Trubice
Vo výmenníku U-Tube sa typy predného zberača môžu líšiť a zadný zberač je typicky typu M. U-rúry umožňujú neobmedzenú tepelnú rozťažnosť a zväzok rúrok možno vybrať na čistenie. Vnútorné čistenie rúrok mechanickými prostriedkami je však náročné, takže tento typ je vhodný len pre aplikácie, kde sú kvapaliny na strane rúrok čisté.

3. Výmenník s plávajúcou hlavou (zadné zberače typu P, S, T a W)
V tomto type výmenníka nie je rúrkovnica na konci zadného zberača privarená k plášťu, ale je umožnená pohybovať sa alebo plávať. Rúrkovnica na prednom konci zberača má väčší priemer ako plášť a je utesnená podobne ako konštrukcia pevnej rúrkovnice.

Tepelná expanzia môže byť prispôsobená a zväzok rúrok môže byť odstránený na čistenie. Zadná hlava S-Type je najobľúbenejšou voľbou pre zadný adaptér. Výmenníky s plávajúcou hlavou sú vhodné pre vysoké teploty a tlaky, ale vo všeobecnosti sú drahšie v porovnaní s výmenníkmi s pevnými rúrkami.

Ako profesionálny dodávateľ rúr môže Hnssd.com poskytnúť prispôsobené výmenníky tepla. Ak potrebujete ďalšie informácie o našich produktoch, prosím, kontaktujte nás:sales@hnssd.com

Komponenty plášťového a rúrkového výmenníka tepla možno rozdeliť do nasledujúcich častí:

1. Škrupina
Plášť je vonkajšia časť výmenníka tepla, ktorá drží zväzok rúrok. Bežne ide o valcový kontajner vyrobený z ocele alebo iných vhodných látok

2. Rúrky alebo zväzok rúrok
Súbor rovnobežných rúrok prebiehajúcich po dĺžke plášťa tvorí zväzok rúrok. V závislosti od konkrétneho použitia môžu byť rúrky zložené z rôznych materiálov, ako je nehrdzavejúca oceľ, meď alebo titán. Priemer a hrúbka rúr sú tiež dôležité konštrukčné parametre.

3. Trubkové plechy
Rúrkové dosky sú pevné dosky, ktoré pôsobia ako bariéra medzi zväzkom rúrok a plášťom. Bežne sú konštruované z ocele a sú pritavené k plášťu, aby sa zabezpečilo pevné a tesné uzavretie. Rúry sú vložené cez otvory v rúrkovnici a sú buď roztiahnuté alebo zvarené na mieste.

4. Prepážky
Usmerňovače sú dosky alebo tyče, ktoré sú umiestnené vo vnútri plášťa na reguláciu pohybu tekutiny okolo zväzku rúrok. Tieto môžu mať pozdĺžnu alebo priečnu orientáciu a sú určené na zvýšenie účinnosti prenosu tepla.

5. Vstupné a výstupné dýzy
Vstupné a výstupné dýzy slúžia ako vstupné a výstupné body pre tekutiny vo výmenníku tepla. Tieto spojenia sú zvyčajne umiestnené na opačných koncoch plášťa a sú pripevnené k rúram a plášťu pomocou prírub alebo iných typov tvaroviek.

6. Dilatačné škáry
Dilatačné spoje sú flexibilné konektory, ktoré sa prispôsobujú tepelnej expanzii a kontrakcii zväzku rúrok. Tieto spoje sa zvyčajne nachádzajú na vstupe a výstupe výmenníka tepla a sú konštruované pomocou kovových vlnovcov alebo iných pružných materiálov.

7. Podporné konštrukcie
Nosné konštrukcie držia výmenníky tepla na mieste a zaisťujú stabilný základ. Nosné konštrukcie môžu byť dočasné alebo trvalé a môžu byť vyrobené z ocele alebo iných materiálov.

Geometrická terminológia plášťov a rúr

Rozloženie priemeru trubice a stúpanie
Rúrky môžu mať priemer od 12,7 mm (0,5 palca) do 50,8 mm (2 palce), ale 19,05 mm (0,75 palca) a 25,4 mm (1 palec) sú najbežnejšie veľkosti. Rúry sú v rúrkovnici usporiadané v trojuholníkových alebo štvorcových vzoroch.

Štvorcové pôdorysy sú potrebné tam, kde je potrebné dostať sa k povrchu rúry na mechanické čistenie. Trojuholníkové usporiadanie umožňuje viac trubíc v danom priestore. Rozstup rúrok je najkratšia vzdialenosť od stredu k stredu medzi rúrkami. Rozstup rúrok je daný pomerom rozstup rúry/priemer rúry, ktorý je normálne 1,25 alebo 1,33. Keďže sa na účely čistenia používa štvorcové usporiadanie, medzi rúrkami je povolená minimálna medzera 6,35 mm (0,25 palca).

Typy prepážok
Prepážky sú inštalované na strane plášťa, aby poskytli vyššiu rýchlosť prenosu tepla v dôsledku zvýšenej turbulencie a podporili rúrky, čím sa znížila možnosť poškodenia v dôsledku vibrácií. Existuje množstvo rôznych typov usmerňovačov, ktoré podopierajú rúrky a podporujú prietok cez rúrky.

Single Segmental (toto je najbežnejšie),

Dvojitý segment (používa sa na získanie nižšej rýchlosti a poklesu tlaku na strane plášťa),

Disk a šiška.

Stredová vzdialenosť medzi usmerňovačmi sa nazýva rozstup usmerňovačov a možno ho upraviť tak, aby sa menila rýchlosť priečneho toku. V praxi nie je stúpanie usmerňovača normálne väčšie ako vzdialenosť rovnajúca sa vnútornému priemeru plášťa alebo bližšie ako vzdialenosť rovnajúca sa jednej pätine priemeru alebo 50,8 mm (2 palce), podľa toho, čo je väčšie. Aby sa umožnilo tekutine prúdiť dozadu a dopredu cez rúrky, časť usmerňovača je odrezaná. Výška tejto časti sa označuje ako zárez a meria sa ako percento priemeru plášťa, napr. 25 percent zárezu. Veľkosť výrezu ozvučnice (alebo ozvučnice) je potrebné zvážiť spolu s rozstupom ozvučnice. Je normálne dimenzovať rez ozvučnice a rozstup usmerňovača tak, aby sa približne vyrovnali rýchlosti cez okno a v priečnom toku.

Mechanický dizajn plášťa a rúrkového výmenníka tepla poskytuje informácie o položkách, ako je hrúbka plášťa, hrúbka príruby atď. Tieto sú vypočítané pomocou konštrukčného kódu tlakovej nádoby, ako je kód kotla a tlakovej nádoby od ASME (American Society of Mechanical Engineers). a britský štandard Master Pressure Vessel Standard, BS 5500. ASME je najbežnejšie používaný kód pre výmenníky tepla a má 11 sekcií. Časť VIII (Uzavreté tlakové nádoby) kódexu sa najviac vzťahuje na výmenníky tepla, ale relevantné sú aj oddiely II – Materiály a oddiel V – Nedeštruktívne skúšanie.

ASME aj BS5500 sú široko používané a akceptované na celom svete, ale niektoré krajiny trvajú na tom, aby sa používali ich vlastné národné kódy. Aby sa to pokúsilo zjednodušiť, Medzinárodná organizácia pre normalizáciu sa teraz pokúša vyvinúť nový medzinárodne uznávaný kódex, ale pravdepodobne potrvá nejaký čas, kým bude prijatý.