Najlakši način da shvatite kako radi izmjenjivač topline s školjkom i cijevi je proučavanjem njegovog shematskog dijagrama:

Slika 1. Princip rada školjkastog izmjenjivača topline. Međutim, ovu shemu ilustrira samo ono što je već rečeno: dva odvojena toka izmjene topline koja se ne miješaju prolaze unutar ljuske i kroz snop cijevi. Bit će mnogo jasnije ako je dijagram animiran.

Slika 2. Animacija rada školjkastog izmjenjivača topline. Ova ilustracija pokazuje ne samo princip rada i dizajn izmjenjivača topline, već i kako izmjenjivač topline izgleda izvana i iznutra. Sastoji se od cilindričnog kućišta s dva priključka, u njemu i dvije razvodne komore s obje strane kućišta.

Cijevi se spajaju i drže unutar kućišta pomoću dva cijevna lista - potpuno metalnih diskova s ​​rupama izbušenim u njima; cijevni listovi odvajaju razdjelne komore od kućišta izmjenjivača topline. Cijevi na cijevni lim mogu se pričvrstiti zavarivanjem, proširenjem ili kombinacijom ova dva načina.

Slika 3 Cijevni list s proširenim snopovima cijevi. Prva rashladna tekućina odmah ulazi u kućište kroz ulazni priključak i napušta ga kroz izlazni priključak. Druga rashladna tekućina se prvo dovodi u distribucijsku komoru, odakle se usmjerava na snop cijevi. Jednom u drugoj distribucijskoj komori, tok se "okreće" i opet prolazi kroz cijevi do prve razdjelne komore, odakle izlazi kroz vlastiti izlazni spoj. U ovom slučaju, obrnuti tok se usmjerava kroz drugi dio snopa cijevi, kako ne bi ometao prolaz "naprijed" toka.

Tehničke nijanse

1. Treba naglasiti da dijagrami 1 i 2 prikazuju rad dvoprolaznog izmjenjivača topline (nosač topline prolazi kroz cijevni snop u dva prolaza - izravni i obrnuti tok). Dakle, poboljšan prijenos topline postiže se s istom duljinom cijevi i tijela izmjenjivača; međutim, istovremeno se njegov promjer povećava zbog povećanja broja cijevi u snopu cijevi. Ima još jednostavni modeli, u kojem rashladna tekućina prolazi kroz snop cijevi samo u jednom smjeru:

Slika 4 kružni dijagram jednoprolazni izmjenjivač topline. Osim jedno- i dvoprolaznih izmjenjivača topline, postoje i četvero-, šesto- i osmoprolazni izmjenjivači topline koji se koriste ovisno o specifičnostima konkretnih zadataka.

2. Animirani dijagram 2 prikazuje rad izmjenjivača topline s ugrađenim pregradama unutar kućišta, koje usmjeravaju tok toplinskog nosača cik-cak putanjom. Tako je osiguran poprečni tok nosača topline, u kojem "vanjski" nosač topline pere cijevi snopa okomito na njihov smjer, što također povećava prijenos topline. Postoje modeli s jednostavnijim dizajnom, u kojima rashladna tekućina prolazi u kućištu paralelno s cijevima (vidi dijagrame 1 i 4).

3. Budući da koeficijent prijenosa topline ne ovisi samo o putanji tokova radnih medija, već i o području njihove interakcije (u ovom slučaju, o ukupnoj površini svih cijevi snopa cijevi), kao i kao na brzinama nosača topline, moguće je povećati prijenos topline korištenjem cijevi s posebnim uređajima - turbulatorima.

Slika 5 Cijevi za školjkasti izmjenjivač topline s valovitim narezima. Korištenje takvih cijevi s turbulatorima u usporedbi s tradicionalnim cilindričnim cijevima omogućuje povećanje toplinske snage jedinice za 15 - 25 posto; osim toga, zbog pojave vrtložnih procesa u njima, dolazi do samočišćenja unutarnja površina cijevi iz mineralnih naslaga.

Treba napomenuti da karakteristike prijenosa topline uvelike ovise o materijalu cijevi, koji mora imati dobru toplinsku vodljivost, sposobnost izdržati visoki tlak radno okruženje i biti otporan na koroziju. Zajedno, ovi zahtjevi svježa voda, para i ulja najbolji izbor su moderne marke visokokvalitetni nehrđajući čelik; za morsku ili kloriranu vodu - mjed, bakar, bakronik, itd.

Proizvodi standardne i naknadno opremljene izmjenjivače topline s školjkom i cijevi prema moderne tehnologije za nove instalirane vodove, a također proizvodi jedinice dizajnirane za zamjenu izmjenjivača topline koji su iscrpili svoj resurs. i njegova izrada izrađuje se prema individualnim narudžbama, uzimajući u obzir sve parametre i zahtjeve određene tehnološke situacije.

Među svim vrstama izmjenjivača topline, ovaj tip je najčešći. Koristi se za rad s bilo kojim tekućinama, plinovitim i parnim medijima, uključujući i ako se stanje medija promijeni tijekom procesa destilacije.

Povijest pojave i implementacije

Izumljeni su školjkasti (ili) izmjenjivači topline početkom prošlog stoljeća, kako bi se aktivno koristili tijekom rada termoelektrana, gdje veliki broj zagrijana voda je destilirana pod povišenim tlakom. U budućnosti se izum počeo koristiti u stvaranju isparivača i konstrukcija grijanja. Tijekom godina dizajn izmjenjivača topline s školjkom i cijevi se poboljšao, dizajn je postao manje glomazan, sada se razvija tako da je dostupan za čišćenje pojedinačni elementi. Češće su se takvi sustavi počeli koristiti u industriji prerade nafte i proizvodnji kemikalije za kućanstvo, budući da proizvodi ovih industrija nose puno nečistoća. Njihov talog samo zahtijeva periodično čišćenje unutarnjih stijenki izmjenjivača topline.

Kao što vidimo na prikazanom dijagramu, izmjenjivač topline s školjkom i cijevi sastoji se od snopa cijevi koje su smještene u svojoj komori i pričvršćene na ploču ili rešetku. Kućište - zapravo, naziv cijele komore, zavarene od lima od najmanje 4 mm (ili više, ovisno o svojstvima radnog okruženja), u kojoj se nalaze male cijevi i ploča. Kao materijal za ploču obično se koristi čelični lim. Između sebe, cijevi su povezane razvodnim cijevima, tu su i ulaz i izlaz u komoru, odvod kondenzata i pregrade.

Ovisno o broju cijevi i njihovom promjeru, snaga izmjenjivača topline varira. Dakle, ako je površina prijenosa topline oko 9.000 četvornih metara. m., kapacitet izmjenjivača topline bit će 150 MW, ovo je primjer rada parne turbine.

Uređaj izmjenjivača topline s školjkom i cijevi uključuje spajanje zavarene cijevi s pločom i poklopcima, koji mogu biti različiti, kao i zavoj kućišta (u obliku slova U ili W). U nastavku su navedene vrste uređaja koje se najčešće susreću u praksi.

Još jedna značajka uređaja je razmak između cijevi, koji bi trebao biti 2-3 puta veći od njihovog presjeka. Kao rezultat toga, koeficijent prijenosa topline je mali, a to pridonosi učinkovitosti cijelog izmjenjivača topline.

Prema nazivu, izmjenjivač topline je uređaj stvoren za prijenos proizvedene topline na zagrijani predmet. Rashladno sredstvo u ovom slučaju je gore opisani dizajn. Rad izmjenjivača topline s ljuskom i cijevi je da se hladni i vrući radni mediji kreću kroz različite ljuske, a izmjena topline se događa u prostoru između njih.

Radni medij unutar cijevi je tekući, dok vruća para prolazi kroz razmak između cijevi, stvarajući kondenzat. Budući da se stijenke cijevi zagrijavaju više od ploče na koju su pričvršćene, ta se razlika mora nadoknaditi, inače bi uređaj imao značajne gubitke topline. Za to se koriste tri vrste takozvanih kompenzatora: leće, žlijezde ili mjehovi.

Također, pri radu s tekućinom pod visokim tlakom koriste se jednokomorni izmjenjivači topline. Imaju zavoj u obliku slova U, W, neophodan kako bi se izbjegla visoka naprezanja u čeliku uzrokovana toplinskim širenjem. Njihova proizvodnja je prilično skupa, cijevi u slučaju popravka teško je zamijeniti. Stoga su takvi izmjenjivači topline manje traženi na tržištu.

Ovisno o načinu pričvršćivanja cijevi na dasku ili rešetku, postoje:

• Zavarene cijevi;
• Učvršćen u proširenim nišama;
• Vijcima za prirubnicu;
• zapečaćen;
• Imati uljne brtve u dizajnu zatvarača.

Prema vrsti konstrukcije, školjkasti izmjenjivači topline su (vidi gornji dijagram):

• Kruti (slova na sl. a, j), nekruti (d, e, f, h, i) i polukruti (slova na sl. b, c i g);
• Po broju poteza - jednosmjerni ili višesmjerni;
• U smjeru strujanja tehničke tekućine - izravno, poprečno ili protiv usmjerene struje;
• Po mjestu, ploče su vodoravne, okomite i smještene u nagnutoj ravnini.

Širok raspon izmjenjivača topline s školjkom i cijevi

1. Tlak u cijevima može doseći različite vrijednosti, od vakuuma do najvišeg;
2. Može se doći potrebno stanje toplinskim naprezanjima, dok se cijena uređaja neće značajno promijeniti;
3. Dimenzije sustava također mogu biti različite: od kućnog izmjenjivača topline u kupaonici do industrijske površine od 5000 četvornih metara. m.;
4. Nema potrebe za prethodnim čišćenjem radnog okruženja;
5. Koristite za stvaranje jezgre različitih materijala, ovisno o troškovima proizvodnje. Međutim, svi oni ispunjavaju zahtjeve otpornosti na temperaturu, pritisak i koroziju;
6. Odvojeni dio cijevi može se ukloniti radi čišćenja ili popravka.

Ima li dizajn nedostataka? Ne bez njih: izmjenjivač topline s školjkom i cijevi vrlo je glomazan. Zbog svoje veličine često zahtijeva zasebnu tehnička soba. Zbog velike potrošnje metala, troškovi proizvodnje takvog uređaja također su visoki.

U usporedbi s U, W-cijevnim i fiksnim izmjenjivačima topline, izmjenjivači topline s ljuskom i cijevi imaju više prednosti i učinkovitiji su. Stoga se češće kupuju, unatoč visokoj cijeni. Na drugoj strani, samostalna proizvodnja takav sustav će uzrokovati velike poteškoće, a najvjerojatnije će dovesti do značajnih gubitaka topline tijekom rada.

Posebnu pozornost tijekom rada izmjenjivača topline treba obratiti na stanje cijevi, kao i na podešavanje ovisno o kondenzatu. Svaki zahvat u sustavu dovodi do promjene područja izmjene topline, stoga popravke i puštanje u rad moraju obavljati obučeni stručnjaci.

Možda će vas zanimati:

Industrijska pumpa je neophodna praktički u svakoj proizvodnji. Za razliku od kućne pumpe moraju izdržati velika opterećenja, biti otporni na habanje i imati maksimalnu učinkovitost. Osim toga, crpke ovog tipa moraju biti isplative za poduzeće u kojem se koriste. Da biste kupili prikladnu industrijsku pumpu, potrebno je proučiti njezine glavne karakteristike i uzeti u obzir ...

Grijanje i hlađenje tekućina nužan je korak u nizu tehnoloških procesa. Za to se koriste izmjenjivači topline. Princip rada opreme temelji se na prijenosu topline iz rashladne tekućine, čije funkcije obavljaju voda, para, organski i anorganski mediji. Odabir koji je izmjenjivač topline najbolji za određeni proces proizvodnje, morate se temeljiti na značajkama dizajna i materijala, od ...

Vertikalni rezervoar ima oblik cilindričnog spremnika od metala (ponekad je napravljen kvadratnim). Oblik dna je stožasti ili piramidalni. Naslađivači se mogu klasificirati na temelju dizajna ulaza - središnji i periferni. Najčešće korišten pogled sa središnjim ulazom. Voda u sumpu se kreće silazno-uzlazno. Princip rada vertikalnog...

Ministarstvo energetike izradilo je plan razvoja zelene električne energije do 2020. godine. Udio električne energije iz alternativnih izvora električna energija bi trebala doseći 4,5% ukupne količine proizvedene energije u zemlji. Međutim, prema mišljenju stručnjaka, zemlji jednostavno nije potrebna tolika količina električne energije iz obnovljivih izvora. Opće je mišljenje u ovom području razvijati proizvodnju električne energije kroz...

Izmjenjivač topline je uređaj u kojem se toplina prenosi između rashladnih tekućina.

Princip rada

Oklopni i cijevni izmjenjivači topline su rekuperativnog tipa, gdje su medij odvojeni stijenkama. Njihov se rad sastoji u procesima izmjene topline između tekućina. U tom slučaju može se promijeniti njihovo stanje agregacije. Izmjena topline također se može odvijati između tekućine i pare ili plina.

Prednosti i nedostatci

Izmjenjivači topline s školjkom i cijevi uobičajeni su zbog sljedećih pozitivnih svojstava:

• otpornost na mehanička opterećenja i vodeni čekić;
• niski zahtjevi za čistoćom medija;
• visoka pouzdanost i izdržljivost;
• širok sastav;
• mogućnost primjene u različitim okruženjima.

Na nedostatke ovog tipa modeli uključuju:

• nizak koeficijent prijenosa topline;
• značajne dimenzije i velika potrošnja metala;
• visoka cijena zbog povećane potrošnje metala;
• potreba za korištenjem uređaja s velikom marginom zbog začepljenja oštećenih cijevi tijekom popravaka;
• fluktuacije razine kondenzata mijenjaju izmjenu topline u horizontalnim uređajima nelinearno.

Oklopni i cijevni izmjenjivači topline imaju nizak koeficijent prijenosa topline. To je dijelom zbog činjenice da je prostor kućišta 2 puta veći od ukupnog presjek cijevi. Korištenje pregrada omogućuje povećanje brzine tekućine i poboljšanje prijenosa topline.

NA prstenastog oblika rashladna tekućina prolazi, a zagrijani medij se dovodi kroz cijevi. Slično, može se i ohladiti. Učinkovitost prijenosa topline osigurava se povećanjem broja cijevi ili stvaranjem poprečne struje vanjske rashladne tekućine.

Kompenzacija toplinskog istezanja

Temperatura nosača topline je različita i kao rezultat toga dolazi do toplinske deformacije strukturnih elemenata. Izmjenjivač topline s školjkom i cijevi dostupan je sa ili bez kompenzacije ekspanzije. Kruto pričvršćivanje cijevi dopušteno je kada je temperaturna razlika između njih i tijela do 25-30 0 C. Ako prelazi ove granice, koriste se sljedeći temperaturni kompenzatori.

1. "Plutajuća" glava - jedna od rešetki nije spojena na kućište i slobodno se kreće u aksijalnom smjeru kada su cijevi izvučene. Dizajn je najpouzdaniji.
2. Na tijelu je napravljen kompenzator leće u obliku nabora, koji se može širiti ili skupljati.
3. Kompenzator kutije za punjenje ugrađen je na gornje dno, koji ima mogućnost pomicanja zajedno s rešetkom tijekom toplinskog širenja.
4. Cijevi u obliku slova U slobodno se protežu u mediju za prijenos topline. Nedostatak je složenost proizvodnje.

Vrste izmjenjivača topline s školjkom i cijevi

Dizajn uređaja je jednostavan, uvijek su traženi. Cilindrično tijelo je čelično kućište veliki promjer. Na njegovim rubovima izrađene su prirubnice, na koje su postavljeni poklopci. Cijevni snopovi se učvršćuju u cijevnim listovima unutar tijela zavarivanjem ili proširenjem.

Materijal za cijevi je čelik, bakar, mjed, titan. Čelične ploče su pričvršćene između prirubnica ili zavarene na kućište. Između njih i tijela iznutra se formiraju komore kroz koje prolaze rashladne tekućine. Postoje i pregrade koje mijenjaju kretanje tekućina koje prolaze kroz ljuske i cijevi izmjenjivača topline. Dizajn vam omogućuje promjenu brzine i smjera protoka koji prolazi između cijevi, čime se povećava intenzitet prijenosa topline.

Uređaji se mogu nalaziti u prostoru okomito, vodoravno ili s nagibom.

Različite vrste izmjenjivača topline s školjkom i cijevi razlikuju se po rasporedu pregrada i rasporedu dilatacijskih spojeva. S malim brojem cijevi u snopu, kućište ima mali promjer, a površine za izmjenu topline su male. Da bi se povećali, izmjenjivači topline su spojeni serijski u sekcije. Najjednostavniji je dizajn cijevi u cijevi, koji se često izrađuje samostalno. Da biste to učinili, potrebno je pravilno odabrati promjere unutarnjeg i vanjska cijev i brzina protoka nosača topline. Lakoću čišćenja i popravka osiguravaju koljena koja spajaju susjedne dijelove. Ovaj se dizajn često koristi kao izmjenjivači topline s školjkom i cijevima pare i vode.

Spiralni izmjenjivači topline su kanali izrađeni od pravokutnog oblika i zavareni od limova, duž kojih se kreću nosači topline. Prednost je velika površina kontakta s tekućinama, a nedostatak je nizak dopušteni tlak.

Novi dizajn izmjenjivača topline

U naše vrijeme počinje se razvijati proizvodnja kompaktnih izmjenjivača topline s reljefnim površinama i intenzivnim kretanjem tekućina. Zbog toga su njihove tehničke karakteristike bliske lamelarnim uređajima. No, i proizvodnja potonjih se razvija i teško ih je sustići. Zamjena školjkastih izmjenjivača topline pločastim izmjenjivačima topline svrsishodna je zbog sljedećih prednosti:

Nedostatak je brzo onečišćenje ploča zbog male veličine praznina između njih. Ako su rashladne tekućine dobro filtrirane, izmjenjivač topline će raditi dugo vremena. Fine čestice se ne zadržavaju na poliranim pločama, a turbulencija tekućina također sprječava taloženje onečišćenja.

Povećanje intenziteta izmjene topline uređaja

Stručnjaci neprestano razvijaju nove izmjenjivače topline s školjkom i cijevi. Tehnički podaci poboljšano korištenjem sljedećih metoda:

Turbulencija protoka tekućine značajno smanjuje nakupljanje kamenca na stijenkama cijevi. Zbog toga nisu potrebne mjere čišćenja koje su potrebne za glatke površine.

Proizvodnja školjkastih izmjenjivača topline uz uvođenje novih metoda omogućuje povećanje učinkovitosti prijenosa topline za 2-3 puta.

S obzirom na dodatne troškove i troškove energije, proizvođači često pokušavaju zamijeniti izmjenjivač topline pločastim izmjenjivačem topline. U usporedbi s konvencionalnim školjkastim cijevima, oni su 20-30% bolji u prijenosu topline. To je više povezano s razvojem proizvodnje nove opreme, koja još uvijek teče s poteškoćama.

Rad izmjenjivača topline

Uređajima je potrebna povremena kontrola i kontrola rada. Parametri poput temperature mjere se iz njihovih ulaznih i izlaznih vrijednosti. Ako se učinkovitost rada smanjila, morate provjeriti stanje površina. Naslage soli posebno utječu na termodinamičke parametre izmjenjivača topline, gdje su praznine male. Površine se čiste kemijskim putem, kao i zbog korištenja ultrazvučnih vibracija i turbulencije tokova nositelja topline.

Popravak školjko-cijevnih uređaja uglavnom se sastoji od brtvljenja cijevi koje propuštaju, što pogoršava njihove tehničke karakteristike.

Zaključak

Optimalni izmjenjivači topline s školjkom i cijevi natječu se s pločastim izmjenjivačima topline i mogu se koristiti u mnogim područjima tehnologije. Novi dizajni imaju znatno manje dimenzije i potrošnju metala, što smanjuje radnu površinu i smanjuje troškove izrade i rada.

Izmjenjivači topline sa školjkama i cijevima, njihove vrste i dizajn

Izmjenjivači topline sa školjkama i cijevima- najčešći dizajn opreme za izmjenu topline. Prema GOST 9929, čelični izmjenjivači topline s školjkom i cijevi proizvode se u sljedećim vrstama: TN - s fiksnim cijevnim listovima; TK - s temperaturnim kompenzatorom na kućištu; TP - s plutajućom glavom; TU - s cijevima u obliku slova U; TPK - s plutajućom glavom i kompenzatorom na njoj (slika 2.49).

Slika 2.49 - Vrste ljuski i cijevi TOA

Ovisno o namjeni, školjkasti uređaji mogu biti izmjenjivači topline, hladnjaci, kondenzatori i isparivači; izrađuju se jednoprolazne i višeprolazne.

Slika 2.50 - Dvosmjerni horizontalni izmjenjivač topline tip TH

Dvosmjerni horizontalni izmjenjivač topline s fiksnim cijevnim listovima (tip TN - slika 2.50) sastoji se od cilindričnog zavarenog kućišta 5, razvodne komore 11 i dva poklopca 4. Cijevni snop (slika 2.51) čine cijevi 7 pričvršćene u dva dijela. cijevni listovi 3. Cijevni listovi su zavareni na kućište. Poklopci, razvodna komora i kućište povezani su prirubnicama. U kućištu i razvodnoj komori nalaze se fitinzi za ulaz i izlaz nosača topline iz cijevnog (fiting 1, 12) i prstenastog (okov 2, 10) prostora. Pregrada 13 u razdjelnoj komori tvori prolaze rashladne tekućine kroz cijevi (slika 2.52). Za brtvljenje spoja između uzdužne pregrade i cijevnog lista korištena je brtva 14 koja je postavljena u utor rešetke 3.

Slika 2.51 - snop cijevi

Slika 2.52 - Dual TOA	Slika 2.53 - List cijevi

Izmjenjivači topline ove skupine proizvode se za nazivni tlak od 0,6-4,0 MPa, promjera 159-1200 mm, s površinom izmjene topline do 960 m 2; duljina im je do 10 m, težina do 20 t. Izmjenjivači topline ovog tipa koriste se do temperature od 350 °C.

Značajka uređaja tipa TN je da su cijevi čvrsto spojene na cijevne listove (slika 2.53), a rešetke su spojene na tijelo. S tim u vezi, isključena je mogućnost međusobnog pomicanja cijevi i kućišta; stoga se uređaji ovog tipa nazivaju i kruti izmjenjivači topline.

Budući da je intenzitet prijenosa topline s poprečnim strujanjem oko cijevi s rashladnom tekućinom veći nego s uzdužnim, poprečne pregrade 6 pričvršćene sponama 5 ugrađuju se u prstenasti prostor izmjenjivača topline, osiguravajući cik-cak kretanje rashladne tekućine duž duljina aparata u prstenu.

Na ulazu medija za izmjenu topline u prstenasti prostor predviđen je odbojnik 9 - okrugla ili pravokutna ploča koja štiti cijevi od lokalnog erozivnog trošenja.

Prednost uređaja ove vrste je jednostavnost dizajna i, posljedično, niža cijena.

Međutim, oni imaju dva velika nedostatka. Prvo, čišćenje prstenastog prostora takvih uređaja je teško, stoga se izmjenjivači topline ovog tipa koriste u slučajevima kada je medij koji prolazi kroz prstenasti prostor čist, a ne agresivan, tj. kada nema potrebe za čišćenjem.

Drugo, značajna razlika između temperatura cijevi i kućišta u ovim uređajima dovodi do većeg istezanja cijevi u odnosu na kućište, što uzrokuje pojavu toplinskih naprezanja u cijevnom listu 5, narušava nepropusnost cijevi u rešetku i dovodi do prodiranja jednog medija za izmjenu topline u drugi. Stoga se izmjenjivači topline ovog tipa koriste kada temperaturna razlika medija za izmjenu topline koji prolazi kroz cijevi i prstenasti prostor nije veća od 50 ° C i s relativno kratkom duljinom aparata.

Na slici 2.54a prikazana je školjkasta aparatura s kompenzatorom leće na tijelu (tip TK). Takvi uređaji imaju cilindrično kućište 1, u kojem se nalazi snop cijevi 2; cijevni listovi 3 s proširenim cijevima pričvršćeni su na tijelo aparata. Na oba kraja izmjenjivač topline je zatvoren poklopcima 4. Aparat je opremljen spojnicama 5 za medij za izmjenu topline; jedan medij prolazi kroz cijevi, drugi prolazi kroz prsten. Izmjenjivači topline s temperaturnim kompenzatorom tipa TK imaju fiksne cijevne listove i opremljeni su posebnim fleksibilnim elementima 6 (lećama) za kompenzaciju razlike u produljenju kućišta i cijevi koje nastaje zbog razlike u njihovim temperaturama. Najčešće se u aparatima tipa TK koriste jedno- i višeelementni kompenzatori leća (slika 2.55), izrađeni trčanjem iz kratkih cilindričnih školjki. Element leće prikazan na slici 2.55b zavaren je od dvije poluleće dobivene iz lima utiskivanjem.

Sposobnost kompenzacije kompenzatora leće približno je proporcionalna broju elemenata leće u njemu, međutim, ne preporučuje se korištenje kompenzatora s više od četiri leće, jer je otpor kućišta na savijanje naglo smanjen. Kako bi se povećala sposobnost kompenzacije kompenzatora leće, može se prethodno komprimirati tijekom montaže kućišta (ako je dizajnirano za rad na napetost) ili rastegnuti (prilikom rada u kompresiji).

Prilikom ugradnje kompenzatora leće na horizontalni uređaji na dnu svake leće izbušene su drenažne rupe s čepovima za odvod vode nakon toga hidraulička ispitivanja uređaj.

Izmjenjivači topline s cijevima u obliku slova U tipa TU (slika 2.56) imaju jedan cijevni list, u koji su umotana oba kraja cijevi u obliku slova U 7, što osigurava slobodno produljenje cijevi pri promjenama njihove temperature. Nedostatak takvih uređaja je teškoća čišćenja unutarnje površine cijevi, zbog čega se koriste uglavnom za čiste proizvode.

Slika 2.56 - Tip izmjenjivača topline TU

Izmjenjivači topline ovog tipa mogu biti u horizontalnom i vertikalnom dizajnu. Izrađuju se promjera 325-1400 mm s cijevima duljine 6-9 m, za nazivni tlak do 6,4 MPa i za radne temperature do 450 °C. Masa izmjenjivača topline do 30 tona.

Kako bi se osigurao odvojeni ulaz i izlaz rashladne tekućine, u distribucijskoj komori je predviđena pregrada (slika 2.57).

Izmjenjivači topline tipa TU su dvoprolazni u cijevnom prostoru i jedno- ili dvoprolazni u prstenastom prostoru.

Slika 2.57 - Cijevni snop s U-cijevi

U uređajima tipa TU osigurava se slobodno toplinsko produljenje cijevi: svaka se cijev može proširiti neovisno o kućištu i susjednim cijevima. Temperaturna razlika stijenki cijevi duž prolaza u ovim aparatima ne smije biti veća od 100 °C. U suprotnom, može doći do opasnih toplinskih naprezanja u cijevnom listu zbog temperaturnog skoka na spojnoj liniji njegovih dvaju dijelova.

Prednost dizajna aparata tipa TU je mogućnost povremenog vađenja snopa cijevi (vidi sliku 2.57) za čišćenje vanjske površine cijevi ili potpunu zamjenu snopa. Međutim, treba napomenuti da je vanjska površina cijevi u ovim uređajima nezgodna za mehaničko čišćenje.

Budući da je mehaničko čišćenje unutarnje površine cijevi u uređajima tipa TU praktički nemoguće, u cijevni prostor takvih uređaja treba usmjeriti medij koji ne stvara naslage koje zahtijevaju mehaničko čišćenje.

Unutarnja površina cijevi u ovim uređajima čisti se vodom, parom, vrućim uljnim proizvodima ili kemijskim reagensima. Ponekad se koristi hidromehanička metoda (dovođenje struje tekućine koja sadrži abrazivni materijal, tvrde kuglice, itd. u prostor cijevi).

Jedan od najčešćih nedostataka u izmjenjivaču topline s ljuskom i cijevi tipa TU je povreda nepropusnosti spoja cijev-cijevnih limova zbog vrlo značajnih naprezanja savijanja koja proizlaze iz mase cijevi i medija. teče u njih. S tim u vezi, izmjenjivači topline tipa TU promjera 800 mm ili više opremljeni su valjkastim ležajevima za jednostavnu ugradnju i smanjenje naprezanja savijanja u snopu cijevi.

Nedostaci izmjenjivača topline tipa TU uključuju relativno slabo punjenje kućišta cijevima zbog ograničenja uzrokovanih savijanjem cijevi. U-cijevi se obično izrađuju od fleksibilnih cijevi u hladnom ili zagrijanom stanju.

Značajni nedostaci uređaja tipa TU također uključuju nemogućnost zamjene cijevi (s izuzetkom vanjskih cijevi) kada pokvare, kao i poteškoće postavljanja cijevi, osobito kod velikog broja.

Zbog ovih nedostataka, izmjenjivači topline ovog tipa nisu našli široku primjenu.

Izmjenjivači topline s plutajućom glavom tipa TP (s pomičnim cijevnim limom) najčešći su tip površinskih uređaja (slika 2.58). Pomična cijevna ploča omogućuje slobodno kretanje snopa cijevi neovisno o kućištu. U uređajima ovog dizajna toplinska naprezanja mogu nastati samo kada postoji značajna razlika u temperaturama cijevi.

Izmjenjivači topline ove skupine standardizirani su prema uvjetnim pritiscima R y \u003d 1,6 - 6,4 MPa, prema promjeru tijela 325–1400 mm i grijaćim površinama 10–1200 m 2 s duljinom cijevi od 3–9 m. Njihova masa doseže 35 tona Izmjenjivači topline se koriste na temperaturama do 450 °C.

Kod izmjenjivača topline ovog tipa, snopovi cijevi se relativno lako mogu izvaditi iz kućišta, što olakšava njihov popravak, čišćenje ili zamjenu.

Horizontalni dvoprolazni kondenzator tipa TP sastoji se od kućišta 10 i snopa cijevi. Lijevi cijevni list 1 spojen je prirubničnim spojem na kućište i razvodnu komoru 2, opremljenu pregradom 4. Komora je zatvorena ravnim poklopcem 3. Desni, pomični, cijevni list slobodno je postavljen unutar kućišta i tvori "plutajuću glavu" zajedno s poklopcem 8 pričvršćenim na nju. Sa strane plivajuće glave, aparat je zatvoren poklopcem 7. Kada se cijevi zagrijaju i produže, plutajuća glava se pomiče unutar kućišta.

Kako bi se osiguralo slobodno kretanje snopa cijevi unutar kućišta u uređajima promjera 800 mm ili više, snop cijevi je opremljen potpornom platformom 6. Gornji spoj 9 je dizajniran za uvođenje pare i stoga ima veliko područje protoka; donja armatura 5 je namijenjena za odvod kondenzata i manjih je dimenzija.

Značajni koeficijenti prijenosa topline tijekom kondenzacije praktički su neovisni o načinu gibanja medija. Poprečne pregrade u prstenastom prostoru ovog uređaja služe samo za podupiranje cijevi i za ukrućenje snopa cijevi.

Iako uređaji tipa TP pružaju dobru kompenzaciju toplinskih deformacija, ova kompenzacija nije potpuna, budući da razlika u toplinskom širenju samih cijevi dovodi do savijanja lima cijevi. S tim u vezi, u višeprolaznim izmjenjivačima topline tipa TP s promjerom većim od 1000 mm sa značajnom (iznad 100 ° C) temperaturnom razlikom između ulaza i izlaza medija u snopu cijevi, u pravilu, ugrađena je plutajuća glava izrezana u promjeru.

Najvažniji dio izmjenjivača topline s plutajućom glavom je veza između plutajuće cijevi i poklopca. Ovaj spoj treba osigurati mogućnost lakog uklanjanja snopa iz kućišta, aparata, kao i minimalni razmak Δ između kućišta i snopa cijevi. Opcija prikazana na slici 2.59a dopušta uklanjanje snopa cijevi, ali je razmak Δ veći (barem nego kod izmjenjivača topline tipa TH) za širinu prirubnice plivajuće glave. Montaža prema ovoj shemi je najjednostavnija; često se koristi u isparivačima parnog prostora.

Postavljanje plutajuće glave unutar poklopca, čiji je promjer veći od promjera kućišta, omogućuje smanjenje razmaka; ali u isto vrijeme, demontaža uređaja postaje složenija, budući da se plutajuća glava ne može ukloniti iz kućišta izmjenjivača topline (slika 2.59b).

Plutajući snopovi cijevi koriste se posebno u isparivačima parnog prostora.

Kod ovih uređaja mora se stvoriti velika površina zrcala za isparavanje, pa je promjer kućišta isparivača mnogo veći od promjera snopa cijevi, a pregrade u snopu služe samo za povećanje njegove krutosti. U isparivaču (slika 2.60) razina tekućine u kućištu 11 održava se pregradom 2. Kako bi se osigurao dovoljan volumen parnog prostora i povećala površina isparavanja, udaljenost od razine tekućine do vrha kućišta je približno 30% njegovog promjera. Cijevni snop 3 nalazi se u kućištu isparivača na poprečnim gredama 4.

.

Slika 2.60 - Isparivač

Za praktičnost montaže snopa cijevi, u pregradi 2 i lijevom dnu predviđen je otvor 10, kroz koji se kabel iz vitla može dovesti u uređaj. Proizvod se uvodi u isparivač kroz priključak 5; kako bi se snop cijevi zaštitio od erozije, iznad ovog priključka je postavljena pregrada 6. Pare se odvode kroz spoj 9, proizvod kroz spoj 1. Rashladna tekućina se dovodi u snop cijevi i odvodi kroz spojnice 7, 8. Nekoliko snopova cijevi može biti ugrađeni u takve uređaje.

Cijevi za izmjenu topline čeličnih aparata s školjkom i cijevi masovno proizvode industrijske cijevi izrađene od ugljika, čelika otpornog na koroziju i mjedi. Promjer cijevi za izmjenu topline značajno utječe na brzinu rashladnog sredstva, koeficijent prijenosa topline u prostoru cijevi i dimenzije aparata; što je manji promjer cijevi, to je veći broj njih koji se mogu postaviti oko krugova u kućištu određenog promjera. Međutim, cijevi malog promjera brže se začepljuju pri radu s kontaminiranim rashladnim tekućinama, a određene poteškoće nastaju kada mehaničko čišćenje i fiksiranje takvih cijevi raširenjem. Iz tog razloga se najčešće koristi čelične cijevi s vanjskim promjerom 20 i 25 mm. Pri radu s kontaminiranim ili viskoznim tekućinama koriste se cijevi promjera 38 i 57 mm.

S povećanjem duljine cijevi i smanjenjem promjera uređaja, njegov se trošak smanjuje. Najjeftiniji izmjenjivač topline s duljinom cijevi od 5-7 m.

Cijevi se u rešetke učvršćuju najčešće raširenjem (slika 2.61a, b), a posebno jakim spojem (potreban ako aparat radi na povišeni pritisci) postiže se postavljanjem rupa s prstenastim žljebovima u cijevnim listovima, koji se tijekom njenog širenja ispunjavaju metalom cijevi (slika 2.61b). Osim toga, cijevi se učvršćuju zavarivanjem (slika 2.61c), ako materijal cijevi nije podložan izvlačenju i ako je prihvatljivo kruto spajanje cijevi s cijevnim limom, kao i lemljenje (slika 2.61d), koje se uglavnom koristi za spajanje bakrene i mjedene cijevi. Povremeno se cijevi spajaju na mrežu pomoću žlijezda (slika 2.61d), koje omogućuju slobodno uzdužno pomicanje cijevi i mogućnost njihove brze zamjene. Takav spoj može značajno smanjiti toplinsku deformaciju cijevi, ali je složen, skup i nedovoljno pouzdan.

Najčešća metoda pričvršćivanja cijevi u rešetku je šišanje. Cijevi se umetnu u rupe rešetke s određenim razmakom, a zatim se uvaljaju unutra posebnim alatom opremljenim valjcima (valjanje). Za intenziviranje prijenosa topline ponekad se koriste turbulatori - elementi koji turbuliziraju ili uništavaju granični sloj rashladne tekućine na vanjskoj površini cijevi. Želja za intenziviranjem prijenosa topline iz neučinkovitog rashladnog sredstva (plinovi, viskoznih tekućina) dovela je do razvoja razni dizajni rebraste cijevi. Utvrđeno je da rebra ne povećava samo površinu izmjene topline, već i koeficijent prijelaza topline s rebraste površine na rashladnu tekućinu zbog turbulencije strujanja rebara. U ovom slučaju, međutim, potrebno je uzeti u obzir povećanje troškova pumpanja rashladne tekućine.

Koriste se cijevi s uzdužnim (slika 2.62a) i razdjelnim (slika 2.62b) rebrima, s poprečnim rebrima različitih profila (slika 2.62c). Peraje na cijevima mogu biti izrađene u obliku spiralnih rebara (slika 2.62d), igala različitih debljina itd.

Slika 2.62 - Cijevi s perajima

U izmjenjivačima topline s školjkom i cijevi ugrađuju se poprečne i uzdužne pregrade.

Poprečne pregrade (slika 2.63), postavljene u prstenasti prostor izmjenjivača topline, dizajnirane su za organiziranje kretanja rashladne tekućine u smjeru okomitom na os cijevi i povećanje brzine rashladnog sredstva u prstenu. U oba slučaja povećava se koeficijent prijenosa topline na vanjskoj površini cijevi.

Poprečne pregrade također se ugrađuju u prstenasti prostor kondenzatora i isparivača, u kojima je koeficijent prijenosa topline na vanjskoj površini cijevi za red veličine veći od koeficijenta na njihovoj unutarnjoj površini. U ovom slučaju, pregrade igraju ulogu nosača snopova cijevi, pričvršćujući cijevi na određenoj udaljenosti jedna od druge, a također smanjuju vibracije cijevi.

Oklopni izmjenjivač topline (ljuski i cijevi) vodoravni

cijevni izmjenjivač topline

NORMIT ima širok raspon izmjenjivača topline koji ispunjavaju sve zahtjeve. razne vrste industrija. Spremni smo našim klijentima pružiti opremu europske kvalitete po razumnim cijenama.

Svrha

Izmjenjivači topline sa školjkama i cijevima koriste se za prijenos topline i termokemijske procese između različitih tekućina, para i plinova - kako bez promjene, tako i s promjenom njihovog agregatnog stanja. Mogu se koristiti izmjenjivači topline s školjkom i cijevi

kao kondenzatori, grijači i isparivači. Trenutno, dizajn izmjenjivača topline kao rezultat poseban razvoj uzimajući u obzir operativno iskustvo postalo je mnogo savršenije.

Prednosti ljuskasti izmjenjivači topline:

• Pouzdanost
• Visoka efikasnost
• kompaktnost
• Širok raspon primjena
• Veliko područje izmjene topline
• Ne oštećuje strukturu proizvoda
• Jednostavno čišćenje i održavanje
• Nema "mrtvih zona"
• Može se opremiti CIP sudoperom
• Niski troškovi energije
• Sigurno korištenje za osoblje

Izmjenjivači topline sa školjkama i cijevima jedan su od najčešće korištenih uređaja na ovom području, ponajviše zbog svojih robustan dizajn te mnoge opcije za izvršenje u skladu s raznim uvjetima operacija.

Tehnički podaci može se mijenjati u skladu s tehnološkim zahtjevima Naručitelja:

• jednofazni tokovi, ključanje i kondenzacija na toploj i hladnoj strani izmjenjivača topline s okomitim ili horizontalnim dizajnom
• raspon tlaka od vakuuma do visokih vrijednosti
• široko varirajući padovi tlaka s obje strane zbog velika raznolikost opcije
• ispunjavanje zahtjeva za toplinskim naprezanjima bez značajnog povećanja cijene uređaja
• veličine od malih do ekstremno velikih (5000 m2)
• mogućnost primjene razni materijali prema cijeni, koroziji, temperaturni režim i pritisak
• korištenje razvijenih površina za izmjenu topline unutar i izvan cijevi, raznih pojačivača itd.
• mogućnost vađenja snopa cijevi radi čišćenja i popravka.

Opis

Oklopni i cijevni izmjenjivači topline sastoje se od snopova cijevi učvršćenih u cijevnim listovima, kućištima, poklopcima, komorama, mlaznicama i nosačima. Cjevni i prstenasti prostori u ovim uređajima su odvojeni, a svaki od njih može se pregradno podijeliti na nekoliko prolaza.

Površina prijenosa topline uređaja može se kretati od nekoliko stotina četvornih centimetara do nekoliko tisuća. četvornih metara. Dakle, kondenzator parne turbine kapaciteta 150 MW sastoji se od 17 tisuća cijevi s ukupnom površinom izmjene topline od oko 9000 m 2.

Oklop školjkastog izmjenjivača topline je cijev zavarena od jedne ili više njih čelični limovi. Kućišta se međusobno razlikuju uglavnom po načinu spajanja na poklopce i cijev. Debljina stijenke kućišta određena je tlakom radnog medija i promjerom kućišta, ali se pretpostavlja da je najmanje 4 mm. Prirubnice su zavarene na cilindrične rubove kućišta za spajanje s poklopcima ili dnom. Nosači aparata pričvršćeni su na vanjsku površinu kućišta.

Cijevi školjkastih izmjenjivača topline izrađuju se od ravnih ili zakrivljenih (U-oblika ili W-oblika) cijevi promjera od 12 do 57 mm. Poželjne su bešavne čelične cijevi.

U ljuskastim izmjenjivačima topline površina protoka prstenastog prostora je 2-3 puta veća od površine protoka unutar cijevi. Stoga, pri jednakim brzinama protoka nosača topline s istim faznim stanjem, koeficijenti prijenosa topline na površini prstenastog prostora su niski, što smanjuje ukupni koeficijent prijenosa topline u aparatu. Raspored pregrada u prstenastom prostoru školjkastog izmjenjivača topline pomaže u povećanju brzine rashladne tekućine i povećanju učinkovitosti prijenosa topline.

U nastavku su dijagrami najčešćih uređaja:

Oklopni i cijevni izmjenjivači topline mogu biti kruti, nekruti i polukruti, jednoprolazni i višeprolazni, izravni, protutočni i poprečni, horizontalni, nagnuti i okomiti.

U jednoprolaznom ravnom cijevi izmjenjivača topline krute izvedbe, školjka i cijevi su spojeni cijevnim listovima i stoga ne postoji mogućnost kompenzacije toplinskog širenja. Takvi su uređaji jednostavnog dizajna, ali se mogu koristiti samo pri relativno malim temperaturnim razlikama između tijela i snopa cijevi (do 50 ° C). Imaju niske koeficijente prijenosa topline zbog male brzine rashladne tekućine u prstenastom prostoru.

Kod izmjenjivača topline s školjkom i cijevi, protočna površina prstenastog prostora je 2-3 puta veća od protočne površine cijevi. Stoga, pri istim brzinama protoka nosača topline koji imaju isto stanje agregacije, koeficijenti prijenosa topline na površini prstenastog prostora su niski, što smanjuje koeficijent prijenosa topline u aparatu. Raspored pregrada u prstenastom prostoru doprinosi povećanju brzine rashladne tekućine i povećanju koeficijenta prijenosa topline.

U izmjenjivačima topline para-tekućina para obično prolazi u prstenastom prostoru, a tekućina prolazi kroz cijevi. Temperaturna razlika između stijenke ljuske i cijevi je obično značajna. Kako bi se nadoknadila razlika u toplinskom izduženju između kućišta i cijevi, ugrađuju se leće, kutija za punjenje ili mijeh kompenzatori.

Kako bi se uklonila naprezanja u metalu zbog toplinskog rastezanja, također se proizvode jednokomorni izmjenjivači topline s savijenim cijevima u obliku slova U i W. Prikladni su pri visokim pritiscima rashladnih tekućina, budući da se izrađuju vodene komore i pričvršćuju cijevi u cijevnim listovima u aparatima visokotlačni operacije su složene i skupe. Međutim, strojevi sa savijenim cijevima ne mogu primiti raširena zbog poteškoće izrade cijevi s različitim polumjerima savijanja, teškoće zamjene cijevi i neugodnosti čišćenja savijenih cijevi.

Kompenzacijski uređaji teško se proizvode (membrana, mijeh, sa savijenim cijevima) ili nisu dovoljno pouzdani u radu (leća, žlijezda). Savršeniji dizajn izmjenjivača topline s krutim pričvršćivanjem jedne cijevne ploče i slobodnim kretanjem druge ploče zajedno s unutarnjim poklopcem cijevnog sustava. određeno povećanje cijene uređaja zbog povećanja promjera tijela i izrade dodatnog dna opravdano je jednostavnošću i pouzdanošću u radu. Ti se uređaji nazivaju izmjenjivači topline "plutajuće glave". Unakrsni izmjenjivači topline su različiti povećani koeficijent prijenos topline na vanjsku površinu zbog činjenice da se rashladna tekućina kreće preko snopa cijevi. S poprečnim strujanjem, temperaturna razlika između nosača topline se smanjuje, međutim, s dovoljnim brojem dijelova cijevi, razlika u usporedbi s protutokom je mala. U nekim izvedbama takvih izmjenjivača topline, kada plin teče u prstenastom prostoru, a tekućina u cijevima, koriste se cijevi s poprečnim rebrima za povećanje koeficijenta prijenosa topline.

Široka uporaba izmjenjivača topline s školjkama i njihovim dizajnom ne bi smjela isključiti upotrebu izmjenjivača topline sa struganjem i izmjenjivača topline u cijevima u slučajevima kada je njihova uporaba prihvatljivija s tehnološkog i ekonomskog stajališta. karakteristike.

Tehničke specifikacije:

Model	NORMIT Heatex cijev 1	NORMIT Heatex cijev 2	NORMIT Heatex cijev 3	NORMIT Heatex cijev 4
Površina razmjene topline, m2
Materijal	AISI 304
Broj cijevi, kom
Temperatura, °C	do 200

Dimenzije:

Ukupne dimenzije, mm	A	B	C
NORMIT Heatex cijev 1		1500
NORMIT Heatex cijev 2		1900
NORMIT Heatex cijev 3		2200
NORMIT Heatex cijev 4		2600