Що таке теплообмінники?

Термін «теплообмінник» використовується для опису пристрою, який сприяє передачі тепла від однієї рідини до іншої без змішування обох. Він складається з двох окремих каналів або шляхів, один для гарячої рідини, інший для холодної рідини, які залишаються окремими під час обміну теплом. Основною функцією теплообмінника є підвищення енергоефективності шляхом утилізації відпрацьованого тепла, збереження ресурсів і зниження експлуатаційних витрат.

Поширені типи теплообмінників
Кожухотрубні теплообмінники:Це найпоширеніші типи теплообмінників, які використовуються в комерційних системах ОВК. Вони складаються з ряду трубок, укладених в оболонку. Гаряча рідина протікає через труби, тоді як холодна рідина циркулює по трубах всередині оболонки, забезпечуючи ефективний теплообмін.

Пластинчасті теплообмінники:У пластинчастих теплообмінниках використовується стопка металевих пластин із чергуванням піднятих і вдавлених ділянок. Гаряча та холодна рідини протікають через окремі канали, утворені зазорами між пластинами, максимізуючи теплопередачу завдяки великій площі поверхні.

Теплообмінники повітря-повітря:Також відомі як блоки рекуперації тепла, ці теплообмінники передають тепло між потоками витяжного та припливного повітря. Вони відбирають тепло від затхлого повітря та передають його свіжому повітрю, зменшуючи споживання енергії за рахунок попереднього кондиціонування вхідного повітря.

Яке промислове використання кожухотрубного теплообмінника?
Широко поширене промислове використання кожухотрубних теплообмінників, що використовуються в хімічній, харчовій, нафтогазової та інших галузях. Вони зазвичай використовуються в різних галузях промисловості для передачі тепла між двома рідинами без прямого контакту. Деякі з ключових промислових застосувань кожухотрубних теплообмінників включають:

Процеси нагрівання та охолодження на хімічних підприємствах
Роботи з конденсації та випаровування на нафтопереробних заводах
Системи рекуперації тепла в енергетиці
Системи ОВК в комерційних і житлових будівлях
Холодильні системи на харчових підприємствах
Термоуправління в нафтогазовидобувних об'єктах
Загалом, кожухотрубні теплообмінники відіграють вирішальну роль в оптимізації термічної ефективності та підтриманні контролю температури в широкому діапазоні промислових процесів.

Скільки типів кожухотрубних теплообмінників?
По суті, існує три основних типи кожухотрубних теплообмінників, які зазвичай використовуються:

1. Стаціонарний теплообмінник (задні колектори типу L, M і N)
У цій конструкції трубна решетка приварена до оболонки, що забезпечує просту та економічну конструкцію. Хоча отвори труб можна очистити механічно або хімічно, зовнішні поверхні труб, як правило, недоступні, за винятком хімічного очищення. Компенсаційні сильфони можуть бути необхідними для пристосування до великої різниці температур між матеріалами оболонки та труби, але вони можуть бути джерелом слабкості та поломки.

2. U-подібні теплообмінники
В U-Tube теплообміннику типи переднього колектора можуть відрізнятися, а задній колектор зазвичай є M-типу. U-подібні трубки забезпечують необмежене теплове розширення, а пучок трубок можна зняти для очищення. Однак внутрішнє очищення трубок механічними засобами складно, тому цей тип придатний лише для застосувань, де рідини з боку трубки чисті.

3. Обмінник з плаваючою головкою (задні колектори типу P, S, T і W)
У цьому типі теплообмінника трубна решетка на кінці заднього колектора не приварена до корпусу, а може рухатися або плавати. Трубна решетка на передньому кінці колектора має більший діаметр, ніж корпус, і герметизована подібно до конструкції нерухомої трубної решетки.

Теплове розширення можна врахувати, а пучок трубок можна зняти для очищення. Задня жатка S-типу є найпопулярнішим вибором для задньої жатки. Теплообмінники з плаваючою головкою підходять для високих температур і тисків, але, як правило, дорожчі порівняно з фіксованими пластинчастими теплообмінниками.

Як професійний постачальник труб, Hnssd.com може надати індивідуальні теплообмінники. Якщо вам потрібна додаткова інформація щодо нашої продукції, просимо зв’язатися з нами:sales@hnssd.com

Компоненти кожухотрубного теплообмінника можна розділити на такі частини:

1. Оболонка
Корпус - це зовнішня частина теплообмінника, яка утримує пучок труб. Зазвичай це циліндричний контейнер, виготовлений зі сталі або інших відповідних матеріалів

2. Труби або пучок труб
Набір паралельних трубок, що проходять уздовж оболонки, утворює пучок труб. Залежно від конкретного використання, труби можуть складатися з різних матеріалів, таких як нержавіюча сталь, мідь або титан. Діаметр і товщина труб також є важливими конструктивними параметрами.

3. Трубні дошки
Трубні дошки – це міцні дошки, які служать бар’єром між пучком труб і оболонкою. Зазвичай вони виготовлені зі сталі та приєднані до корпусу, щоб забезпечити надійне закриття без протікання. Труби вставляються через отвори в трубних решетках і або розширюються, або зварюються на місці.

4. Перегородки
Перегородки - це пластини або стрижні, які розміщені всередині оболонки для регулювання руху рідини навколо пучка труб. Вони можуть мати поздовжню або поперечну орієнтацію та призначені для підвищення ефективності теплопередачі.

5. Вхідні та вихідні форсунки
Вхідні та вихідні патрубки служать точками входу та виходу рідини в теплообміннику. Ці з’єднання зазвичай розміщуються на протилежних кінцях оболонки і прикріплюються до труб і оболонки за допомогою фланців або інших типів фітингів.

6. Компенсатори
Компенсатори — це гнучкі з’єднувачі, які витримують теплове розширення та звуження пучка труб. Зазвичай розташовані на вході та виході теплообмінника, ці з’єднання виготовляються з використанням металевих сильфонів або інших гнучких матеріалів.

7. Опорні конструкції
Опорні конструкції утримують теплообмінники на місці, забезпечуючи стабільну основу. Опорні конструкції можуть бути як тимчасовими, так і постійними і виготовлятися зі сталі або інших матеріалів.

Геометрична термінологія оболонок і труб

Розташування діаметрів труб і крок
Діаметр труб може варіюватися від 12,7 мм (0,5 дюйма) до 50,8 мм (2 дюйма), але найпоширенішими розмірами є 19,05 мм (0,75 дюйма) і 25,4 мм (1 дюйм). Труби викладають у трубні дошки трикутними або квадратними схемами.

Квадратні схеми потрібні там, де необхідно дістатися до поверхні труби для механічного очищення. Трикутне розташування дозволяє використовувати більше трубок у заданому просторі. Крок труб - це найкоротша відстань між центрами між трубами. Відстань між трубами визначається співвідношенням крок труби/діаметр труби, яке зазвичай становить 1,25 або 1,33. Оскільки для очищення використовується квадратна схема, між трубками допускається мінімальний зазор 6,35 мм (0,25 дюйма).

Типи перегородок
Перегородки встановлені на стороні корпусу, щоб забезпечити більш високий рівень теплопередачі через підвищену турбулентність і підтримувати труби, таким чином зменшуючи ймовірність пошкодження через вібрацію. Існує ряд різних типів перегородок, які підтримують труби та сприяють потоку через труби.

Односегментний (це найпоширеніший),

Подвійний сегментний (це використовується для отримання нижчої швидкості корпусу та падіння тиску),

Диск і пончик.

Відстань від центру до центру між перегородками називається кроком перегородки, і його можна регулювати для зміни швидкості поперечного потоку. На практиці крок перегородки зазвичай не перевищує відстані, що дорівнює внутрішньому діаметру корпусу, або не ближче, ніж відстань, що дорівнює одній п’ятій діаметра або 50,8 мм (2 дюйми), залежно від того, що більше. Для того, щоб дозволити рідині текти назад і вперед через труби, частина перегородки відрізана. Висота цієї частини називається перегородкою і вимірюється у відсотках від діаметра корпусу, наприклад, 25 відсотків перегородки. Розмір вирізу перегородки (або вікна перегородки) необхідно враховувати разом із кроком перегородки. Нормальним є розмір перегородки та кроку перегородки, щоб приблизно вирівняти швидкості через вікно та поперечний потік відповідно.

Механічна конструкція кожухотрубного теплообмінника надає інформацію про такі параметри, як товщина оболонки, товщина фланця тощо. Вони розраховуються за допомогою коду конструкції посудини під тиском, наприклад коду котлів і посудин під тиском від ASME (Американського товариства інженерів-механіків). і Британський головний стандарт для посудин високого тиску, BS 5500. ASME є найпоширенішим кодом для теплообмінників і складається з 11 розділів. Розділ VIII (Замкнуті посудини під тиском) кодексу є найбільш застосовним до теплообмінників, але розділи II — Матеріали та Розділ V — Неруйнівний контроль також є актуальними.

І ASME, і BS5500 широко використовуються та прийняті в усьому світі, але деякі країни наполягають на використанні власних національних кодів. Щоб спробувати спростити це, Міжнародна організація стандартів зараз намагається розробити новий міжнародно визнаний код, але, ймовірно, пройде деякий час, перш ніж він буде прийнятий.