Schimbător de căldură cu schimbător de căldură

Schimbătoarele de căldură cu căldură sunt cele mai frecvente dispozitive. Acestea sunt utilizate pentru schimbul de căldură și procesele termochimice între diferite lichide, vapori și gaze, atât fără schimbare, cât și cu schimbarea stării lor agregate.







Începutul secolului XX a apărut la începutul secolului XX în legătură cu necesitățile centralelor termice în schimbătoarele de căldură cu suprafață mare, cum ar fi condensatoarele și încălzitoarele de apă care funcționează la presiuni relativ ridicate. Schimbătorii de căldură pentru căldură sunt utilizați ca condensatoare, încălzitoare și vaporizatoare. În prezent, designul lor ca urmare a unor evoluții speciale, luând în considerare experiența operațională, a devenit mult mai perfect. În aceiași ani, a început aplicarea industrială pe scară largă a schimbătoarelor de căldură cu cochilie în industria petrolieră. Pentru operațiuni grele, au fost necesare încălzitoare și răcitoare de masă, evaporatoare și condensatoare pentru diferite fracțiuni de țiței și lichide organice asociate. Schimbătorii de căldură trebuiau adesea să lucreze cu lichide contaminate la temperaturi și presiuni ridicate și, prin urmare, trebuiau proiectate astfel încât să se asigure o ușurință în reparații și curățare.

De-a lungul anilor, schimbătoarele de căldură cu cochilie și tub au devenit cele mai utilizate tipuri de aparate. Acest lucru se datorează în primul rând fiabilității proiectului, unui număr mare de opțiuni pentru diferite condiții de funcționare, în special:

  • fazele monofazate, fierberea și condensarea pe părțile calde și reci ale unui schimbător de căldură cu execuție verticală sau orizontală
  • interval de presiune de la vid la valori ridicate
  • În limite largi, schimbarea presiunii scade pe ambele părți datorită unei varietăți largi de opțiuni
  • îndeplinind cerințele pentru solicitările termice fără a crește în mod semnificativ costul aparatului
  • dimensiuni de la mici la extrem de mari (5000 m 2)
  • Posibilitatea utilizării diferitelor materiale în conformitate cu cerințele privind costul, coroziunea, temperatura și presiunea
  • utilizarea suprafețelor avansate de schimb de căldură atât în ​​interiorul conductelor cât și în exterior, diferite intensificatoare etc.
  • posibilitatea extragerii unui pachet de țevi pentru curățare și reparații

Cu toate acestea, o astfel de varietate de condiții de utilizare a schimbătoarelor de coajă și de căldură tub și proiectele lor ar trebui să împiedice în nici un fel căutarea altor soluții alternative, cum ar fi utilizarea plăcii, bobina sau schimbătoare de căldură compacte în cazurile în care caracteristicile lor sunt acceptabile, iar acestea pot conduce la mai rentabile soluții.

Schimbătoarele de căldură cu căldură se compun din fascicule de țevi, armate în plăci de țevi, carcase, capace, camere, conducte de ramificație și suporturi. Spațiile tubulare și intertubulare din aceste aparate sunt separate și fiecare dintre acestea poate fi împărțită prin partiții în mai multe mișcări. Schema clasică a schimbătorului de căldură cu cochilie și tub este prezentată în figură:

Suprafața de transfer de căldură a aparatului poate varia de la câteva sute de centimetri pătrați la câțiva mii de metri pătrați. Astfel, condensatorul unei turbine cu abur cu o capacitate de 150 MW constă din 17 mii de țevi cu o suprafață totală de schimb de căldură de aproximativ 9000 m 2.

Schemele de aparate de cochilie și tuburi de cele mai comune tipuri sunt prezentate în figură:







Carcasa (corpul) schimbătorului de căldură cu cochilie și tub este o țeavă sudată din una sau mai multe plăci de oțel. Carcasele diferă în principal în modul în care sunt conectate la coșul de fum și la capace. Grosimea peretelui carcasei este determinată de presiunea mediului de lucru și diametrul carcasei, dar se presupune că nu este mai mică de 4 mm. Flanșele sunt sudate la marginile cilindrice ale carcasei pentru conectarea la capace sau la fund. Suporturile aparatului sunt atașate la suprafața exterioară a carcasei.

Schimbătoarele de căldură cu tuburi și tuburi sunt realizate din țevi drepte sau curbe (în formă de U sau în formă de W) cu diametrul de 12 până la 57 mm. Oțelurile fără sudură din oțel sunt preferate.

În schimbătoarele de căldură cu cochilie și tub, secțiunea transversală a spațiului inelar este de 2-3 ori mai mare decât suprafața secțiunii transversale din interiorul tuburilor. Prin urmare, pentru fluxuri egale de purtători de căldură cu aceeași stare de fază, coeficienții de transfer de căldură la suprafața inelului sunt scăzuți, ceea ce reduce coeficientul total de transfer de căldură în aparat. Aranjamentul partițiilor în spațiul lateral al carcasei schimbătorului de căldură al cochiliei și tubului promovează o creștere a vitezei agentului de răcire și mărește eficiența schimbului de căldură.

plăci tubulare (grile reticulare) sunt folosite pentru fixarea acestora prin intermediul fasciculului de țevi evazate razbortovki, sudură, sigilare sau ambalare elemente de fixare. foi de țevi sudate la carcasa (Fig. A, b) este fixat prin bolțuri între flanșe și capacul carcasei (fig. B, d) sau buloane numai la flanșa camerei libere (Fig. D, e). Materialul plăcilor este de obicei tablă de oțel cu o grosime de cel puțin 20 mm.

Shell și schimbătoarele de căldură tubulare pot fi rigide (Fig. A, k), un non-rigid (Fig. D, e, f, h, u) și semi-rigid (Fig. B, w) al structurii, o modalitate și multi-cale, flux direct, contracurent și crossflow, orizontală, înclinată și verticală.

Figura a) prezintă un schimbător de căldură cu sens unic cu tuburi drepte de construcție rigidă. Carcasa și tuburile sunt conectate prin grilaje de țevi și, prin urmare, nu există posibilitatea compensării alungirilor termice. Astfel de dispozitive sunt simple în proiectare, dar pot fi utilizate numai la diferențe de temperatură relativ mici între carcasă și fascicul de țevi (până la 50 ° C). Ei au coeficienți de transfer redus de căldură datorită vitezei nesemnificative a agentului de răcire în spațiul intertubular.

În schimbătoarele de căldură cu cochilie și tub, secțiunea transversală a spațiului inelar este de 2-3 ori mai mare decât secțiunea transversală a tuburilor. Prin urmare, la aceleași debite ale purtătoarelor de căldură având aceeași stare de agregare, coeficienții de transfer de căldură la suprafața inelului sunt scăzuți, ceea ce reduce coeficientul de transfer de căldură în aparat. Aranjamentul partițiilor în spațiul intertubular ajută la creșterea vitezei agentului de răcire și la creșterea coeficientului de transfer de căldură. Figura 1, b prezintă un schimbător de căldură cu pereți transversali în spațiul intertubular și o compensare a membranei semi-rigide a alungirilor termice datorită unei anumite libertăți de mișcare a plăcii superioare a tubului.

În schimbătoarele de căldură cu vapori-lichizi, aburul trece, de obicei, în spațiul intertub, și lichidul - prin țevi. Diferența de temperatură dintre peretele carcasei și țevile este de obicei semnificativă. Pentru a compensa diferența de alungire termică între carcasă și tuburi, instalați îmbinările lentilelor (figura c), glanda (fig.3) sau compensatoarele cu burduf (burduf).

Pentru a elimina tensiunile din metal cauzate de alungirile termice, sunt fabricate și schimbătoare de căldură cu o singură cameră cu tuburi U și W îndoite. Acestea sunt potrivite la presiuni înalte ale purtătoarelor de căldură, deoarece fabricarea camerelor de apă și fixarea țevilor în plăcile tubulare din aparatele de înaltă presiune sunt operații complexe și costisitoare. Cu toate acestea, aparatele cu tuburi îndoite nu pot fi utilizate pe scară largă din cauza dificultății de a realiza țevi cu diferite raze de îndoire, complexitatea înlocuirii țevilor și inconvenientele de curățare a țevilor îndoite.

Dispozitivele de compensare sunt greu de fabricat (membrană, burdufuri, cu tuburi îndoite) sau nu sunt suficient de fiabile în funcționare (lentile, glande). Proiectarea schimbătorului de căldură cu fixare rigidă a unei plăci tubulare și mișcarea liberă a celei de-a doua plăci împreună cu capacul interior al sistemului de conducte este mai perfectă (figura E). o anumită creștere a costului aparatului datorită creșterii diametrului cocii și fabricării unui fund suplimentar este justificată de simplitatea și fiabilitatea în funcționare. Aceste dispozitive se numesc schimbătoare de căldură "cu un cap plutitor". Schimbătoarele de căldură cu un curent transversal (figura K) diferă printr-un coeficient crescut de transfer de căldură pe suprafața exterioară datorită faptului că transportorul de căldură se deplasează peste fascicul de țevi. În cazul unui curent încrucișat, diferența de temperatură dintre suporturile de căldură scade, dar cu un număr suficient de secțiuni de țeavă diferența față de contra curent este mică. În unele modele ale unor astfel de schimbătoare de căldură, atunci când gazul curge în spațiul de acoperire și lichidul din țevi, se folosesc țevi cu aripioare transversale pentru a crește coeficientul de transfer de căldură.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: