Plastični in cevni toplotni izmenjevalniki. Plastični in cevni toplotni izmenjevalniki

Najlažji način za razumevanje delovanja toplotnega izmenjevalnika tipa lupine in cevi je, da preučite njegov shematski diagram:

Slika 1. Načelo delovanja cevnega toplotnega izmenjevalnika. Vendar pa ta shema ponazarja samo že povedano: dva ločena toka izmenjave toplote, ki se ne mešata, potekata znotraj lupine in skozi cevni snop. Veliko bolj jasno bo, če je diagram animiran.

Slika 2. Animacija delovanja cevnega toplotnega izmenjevalnika. Ta ilustracija prikazuje ne samo načelo delovanja in zasnovo toplotnega izmenjevalnika, temveč tudi, kako je videti toplotni izmenjevalnik od zunaj in od znotraj. Sestavljen je iz valjastega ohišja z dvema priključkoma, v njem in dveh razdelilnih komor na obeh straneh ohišja.

Cevi so sestavljene skupaj in držane znotraj ohišja s pomočjo dveh cevnih listov - popolnoma kovinskih diskov z izvrtanimi luknjami; cevne plošče ločujejo razdelilne komore od ohišja toplotnega izmenjevalnika. Cevi na cevno ploščo je mogoče pritrditi z varjenjem, raztezanjem ali kombinacijo teh dveh metod.

Slika 3 Cevni list z raztegnjenimi snopnimi cevmi. Prva hladilna tekočina takoj vstopi v ohišje skozi dovodni nastavek in ga zapusti skozi izstopni nastavek. Drugo hladilno sredstvo se najprej dovaja v razdelilno komoro, od koder se usmeri v snop cevi. Ko je v drugi razdelilni komori, se tok "obrne" in spet preide skozi cevi v prvo razdelilno komoro, od koder izstopi skozi lastno izhodno armaturo. V tem primeru je povratni tok usmerjen skozi drug del snopa cevi, da ne bi motil prehoda "naprej" toka.

Tehnične nianse

1. Poudariti je treba, da diagrama 1 in 2 prikazujeta delovanje dvohodnega toplotnega izmenjevalnika (toplotni nosilec prehaja skozi cevni snop v dveh prehodih - direktni in povratni tok). Tako je izboljšan prenos toplote dosežen z enako dolžino cevi in telesa izmenjevalca; hkrati pa se njegov premer poveča zaradi povečanja števila cevi v cevnem snopu. Obstaja več preprosti modeli, pri katerem hladilna tekočina prehaja skozi snop cevi samo v eni smeri:

Slika 4 diagram vezja toplotni izmenjevalnik z enim prehodom. Poleg eno- in dvo-prehodnih toplotnih izmenjevalcev obstajajo tudi štiri-, šest- in osem-prehodni toplotni izmenjevalniki, ki se uporabljajo glede na posebnosti konkretnih nalog.

2. Animirani diagram 2 prikazuje delovanje toplotnega izmenjevalnika z nameščenimi pregradami v ohišju, ki usmerjajo tok toplotnega nosilca po cikcak poti. Tako je zagotovljen navzkrižni tok toplotnih nosilcev, pri katerem "zunanji" toplotni nosilec spere cevi snopa pravokotno na njihovo smer, kar prav tako poveča prenos toplote. Obstajajo modeli z enostavnejšo zasnovo, pri katerih hladilna tekočina prehaja v ohišje vzporedno s cevmi (glej diagrama 1 in 4).

3. Ker koeficient prenosa toplote ni odvisen le od poti tokov delovnih medijev, temveč tudi od območja njihove interakcije (v tem primeru od skupne površine vseh cevi cevnega snopa), tudi od kot na hitrosti toplotnih nosilcev, je mogoče povečati prenos toplote z uporabo cevi s posebnimi napravami - turbulatorji .

Slika 5 Cevi za cevni toplotni izmenjevalnik z valovitimi narebri. Uporaba takšnih cevi s turbulatorji v primerjavi s tradicionalnimi cilindričnimi cevmi omogoča povečanje toplotne moči enote za 15 - 25 odstotkov; poleg tega zaradi pojava vrtinčnih procesov v njih pride do samočiščenja notranja površina cevi iz mineralnih nahajališč.

Treba je opozoriti, da so lastnosti prenosa toplote v veliki meri odvisne od materiala cevi, ki mora imeti dobro toplotno prevodnost, sposobnost, da prenese visok tlak delovno okolje in biti odporen proti koroziji. Te zahteve skupaj sladko vodo, para in olja najboljša izbira so moderne znamke visokokakovostno nerjaveče jeklo; za morsko ali klorirano vodo - medenina, baker, baker itd.

Proizvaja standardne in naknadno vgrajene toplotne izmenjevalnike s lupino in cevi v skladu z sodobne tehnologije za novo nameščene linije, proizvaja pa tudi enote, namenjene zamenjavi toplotnih izmenjevalnikov, ki so izčrpali svoj vir. in njegova izdelava se izdeluje po individualnih naročilih, ob upoštevanju vseh parametrov in zahtev posamezne tehnološke situacije.

Med vsemi vrstami toplotnih izmenjevalcev je ta vrsta najpogostejša. Uporablja se pri delu s kakršnimi koli tekočinami, plinastimi in parnimi mediji, tudi če se stanje medija spremeni med postopkom destilacije.

Zgodovina pojava in izvajanja

Izumljeni cevni (ali) toplotni izmenjevalniki na začetku prejšnjega stoletja, da bi se aktivno uporabljali med delovanjem termoelektrarn, kjer veliko število segreto vodo destiliramo pri povišanem tlaku. V prihodnosti se je izum začel uporabljati pri ustvarjanju uparjalnikov in ogrevalnih struktur. Z leti se je zasnova cevnega toplotnega izmenjevalnika izboljšala, zasnova je postala manj okorna, zdaj se razvija tako, da je dostopna za čiščenje posamezne elemente. Pogosteje so se takšni sistemi začeli uporabljati v industriji in proizvodnji rafiniranja nafte gospodinjske kemikalije, saj izdelki teh industrij vsebujejo veliko nečistoč. Njihova usedlina zahteva le občasno čiščenje notranjih sten toplotnega izmenjevalnika.

Kot vidimo na predstavljenem diagramu, je cevni izmenjevalnik toplote sestavljen iz snopa cevi, ki so nameščene v svoji komori in pritrjene na ploščo ali rešetko. Ohišje - pravzaprav je ime celotne komore, varjene iz pločevine najmanj 4 mm (ali več, odvisno od lastnosti delovnega okolja), v kateri so majhne cevi in deska. Kot material za ploščo se običajno uporablja jeklena pločevina. Cevi so med seboj povezane z odcepnimi cevmi, obstaja tudi dovod in izhod v komoro, odtok kondenzata in predelne stene.

Moč toplotnega izmenjevalnika se razlikuje glede na število cevi in njihov premer. Torej, če je površina prenosa toplote približno 9.000 kvadratnih metrov. m., bo zmogljivost toplotnega izmenjevalnika 150 MW, to je primer delovanja parne turbine.

Naprava toplotnega izmenjevalnika lupine in cevi vključuje povezavo varjene cevi z desko in pokrovi, ki so lahko različni, pa tudi upogib ohišja (v obliki črke U ali W). Spodaj so vrste naprav, ki se najpogosteje srečujejo v praksi.

Druga značilnost naprave je razdalja med cevmi, ki mora biti 2-3 krat večja od njihovega preseka. Posledično je koeficient prenosa toplote majhen, kar prispeva k učinkovitosti celotnega toplotnega izmenjevalnika.

Glede na ime je toplotni izmenjevalec naprava, ustvarjena za prenos ustvarjene toplote na ogrevan predmet. Hladilna tekočina v tem primeru je zgoraj opisana zasnova. Delovanje toplotnega izmenjevalnika lupine in cevi je, da se hladni in vroči delovni mediji premikajo skozi različne lupine, izmenjava toplote pa poteka v prostoru med njima.

Delovni medij znotraj cevi je tekoč, medtem ko vroča para prehaja skozi razdaljo med cevmi in tvori kondenzat. Ker se stene cevi segrejejo bolj kot plošča, na katero so pritrjene, je treba to razliko nadomestiti, sicer bi naprava imela znatne toplotne izgube. Za to se uporabljajo tri vrste tako imenovanih kompenzatorjev: leče, žleze ali meh.

Tudi pri delu s tekočino pod visokim tlakom se uporabljajo enokomorni toplotni izmenjevalniki. Imajo upogib tipa U, W, ki je potreben za preprečevanje visokih napetosti v jeklu zaradi toplotnega raztezanja. Njihova proizvodnja je precej draga, cevi v primeru popravila je težko zamenjati. Zato so takšni toplotni izmenjevalniki manj povpraševani na trgu.

Glede na način pritrditve cevi na desko ali rešetko obstajajo:

Varjene cevi;
Fiksno v raztegnjenih nišah;
Priviti na prirobnico;
zapečateno;
Imajo oljna tesnila v zasnovi pritrdilnih elementov.

Glede na vrsto konstrukcije so cevni toplotni izmenjevalniki (glej zgornji diagram):

Togo (črke na sl. a, j), netogo (d, e, f, h, i) in poltogo (črke na slikah b, c in g);
Po številu premikov - enosmerni ali večsmerni;
V smeri toka tehnične tekočine - enosmerni, prečni ali proti usmerjenemu toku;
Po lokaciji so plošče vodoravne, navpične in nameščene v nagnjeni ravnini.

Široka paleta cevnih toplotnih izmenjevalnikov

Tlak v ceveh lahko doseže različne vrednosti, od vakuuma do najvišjega;
Dosegljiv nujen pogoj zaradi toplotnih obremenitev, medtem ko se cena naprave ne bo bistveno spremenila;
Dimenzije sistema so lahko tudi različne: od gospodinjskega toplotnega izmenjevalnika v kopalnici do industrijske površine m.;
Delovnega okolja ni treba predhodno očistiti;
Uporabite za ustvarjanje jedra različnih materialov, odvisno od proizvodnih stroškov. Vendar pa vsi izpolnjujejo zahteve glede temperature, tlaka in odpornosti proti koroziji;
Za čiščenje ali popravilo je mogoče odstraniti ločen del cevi.

Ali ima dizajn pomanjkljivosti? Brez njih ne: cevni toplotni izmenjevalec je zelo zajeten. Zaradi svoje velikosti pogosto zahteva ločeno tehnično sobo. Zaradi velike porabe kovine so tudi stroški izdelave takšne naprave visoki.

V primerjavi z U-, W-cevnimi in fiksnimi cevnimi toplotnimi izmenjevalniki imajo cevni toplotni izmenjevalniki več prednosti in so učinkovitejši. Zato se pogosteje kupujejo kljub visokim stroškom. Na drugi strani, neodvisna proizvodnja tak sistem bo povzročil velike težave in bo najverjetneje povzročil znatne toplotne izgube med delovanjem.

Med delovanjem toplotnega izmenjevalnika je treba posebno pozornost nameniti stanju cevi, pa tudi prilagajanju glede na kondenzat. Vsak poseg v sistem povzroči spremembo območja izmenjave toplote, zato morajo popravila in zagon izvajati usposobljeni strokovnjaki.

Morda vas zanima:

Industrijska črpalka je potrebna praktično v vsaki proizvodnji. Za razliko od gospodinjske črpalke vzdržati morajo visoke obremenitve, biti odporni na obrabo in imeti največjo zmogljivost. Poleg tega morajo biti črpalke te vrste stroškovno učinkovite za podjetje, v katerem se uporabljajo. Za nakup primerne industrijske črpalke je potrebno preučiti njene glavne značilnosti in upoštevati ...

Ogrevanje in hlajenje tekočin je nujen korak v številnih tehnoloških procesov. Za to se uporabljajo toplotni izmenjevalci. Načelo delovanja opreme temelji na prenosu toplote iz hladilne tekočine, katere funkcije opravljajo voda, para, organski in anorganski mediji. Izbira, kateri toplotni izmenjevalnik je najboljši za določeno vrsto proces produkcije, morate temeljiti na značilnostih dizajna in materiala, od ...

Navpična posoda ima obliko valjaste posode iz kovine (včasih je kvadratna). Oblika dna je stožčasta ali piramidalna. Naseljevalce lahko razvrstimo glede na zasnovo dovoda - osrednje in obrobne. Najpogosteje uporabljen pogled s centralnim dovodom. Voda v zbiralniku se giblje v padajočem in naraščajočem gibanju. Načelo delovanja navpičnega ...

Ministrstvo za energetiko je pripravilo načrt razvoja zelene električne energije do leta 2020. Delež električne energije iz alternativni viri električna energija naj bi dosegla 4,5 % celotne količine proizvedene energije v državi. Vendar po mnenju strokovnjakov država preprosto ne potrebuje takšne količine električne energije iz obnovljivih virov. Splošno mnenje na tem področju je razvoj proizvodnje električne energije preko...

Toplotni izmenjevalec je naprava, v kateri se toplota prenaša med hladilnimi sredstvi.

Načelo delovanja

Plastični in cevni toplotni izmenjevalniki so rekuperativnega tipa, kjer so mediji ločeni s stenami. Njihovo delo je sestavljeno iz procesov izmenjave toplote med tekočinami. V tem primeru se lahko spremeni njihovo agregacijsko stanje. Izmenjava toplote lahko poteka tudi med tekočino in paro ali plinom.

Prednosti in slabosti

Plastični in cevni toplotni izmenjevalniki so pogosti zaradi naslednjih pozitivnih lastnosti:

odpornost na mehanske obremenitve in vodno kladivo;
nizke zahteve za čistočo medijev;
visoka zanesljivost in vzdržljivost;
širok zasedbo;
možnost uporabe v različnih okoljih.

Na slabosti te vrste modeli vključujejo:

nizek koeficient prenosa toplote;
velike dimenzije in visoka poraba kovin;
visoka cena zaradi povečane porabe kovine;
potreba po uporabi naprav z veliko rezervo zaradi zamašitve poškodovanih cevi med popravili;
nihanja nivoja kondenzata nelinearno spreminjajo izmenjavo toplote v horizontalnih napravah.

Plastični in cevni toplotni izmenjevalniki imajo nizek koeficient toplotne prehodnosti. To je deloma posledica dejstva, da je prostor ohišja 2-krat večji od celotnega prečni prerez cevi. Uporaba pregrade omogoča povečanje hitrosti tekočine in izboljšanje prenosa toplote.

AT obroč hladilna tekočina prehaja, segreti medij pa se dovaja skozi cevi. Podobno se lahko tudi ohladi. Učinkovitost prenosa toplote je zagotovljena s povečanjem števila cevi ali z ustvarjanjem prečnega toka zunanje hladilne tekočine.

Kompenzacija toplotnega raztezka

Temperatura toplotnih nosilcev je različna in posledično pride do toplotne deformacije konstrukcijskih elementov. Plastični in cevni toplotni izmenjevalnik je na voljo z ali brez kompenzacije raztezanja. Togo pritrditev cevi je dovoljena, ko je temperaturna razlika med njo in telesom do 25-30 0 C. Če presega te meje, se uporabljajo naslednji temperaturni kompenzatorji.

"Plavajoča" glava - ena od rešetk ni povezana z ohišjem in se prosto premika v aksialni smeri, ko so cevi iztegnjene. Zasnova je najbolj zanesljiva.
Na ohišju je izdelan kompenzator leče v obliki nabora, ki se lahko razširi ali skrči.
Kompenzator polnilne škatle je nameščen na zgornjem dnu, ki se lahko med toplotnim raztezanjem premika skupaj z rešetko.
Cevi v obliki črke U se prosto raztezajo v mediju za prenos toplote. Pomanjkljivost je zapletenost izdelave.

Vrste toplotnih izmenjevalcev z lupino in cevi

Zasnova naprav je preprosta, vedno so v povpraševanju. Cilindrično telo je jekleno ohišje velik premer. Na njegovih robovih so izdelane prirobnice, na katere so nameščeni pokrovi. Cevni snopi so pritrjeni v cevne pločevine znotraj telesa z varjenjem ali raztezanjem.

Material za cevi je jeklo, baker, medenina, titan. Jeklene plošče so pritrjene med prirobnice ali privarjene na ohišje. Med njimi in notranjostjo telesa so oblikovane komore, skozi katere prehajajo hladilne tekočine. Obstajajo tudi pregrade, ki spreminjajo gibanje tekočin, ki prehajajo skozi toplotne izmenjevalnike lupine in cevi. Zasnova vam omogoča spreminjanje hitrosti in smeri toka, ki poteka med cevmi, s čimer se poveča intenzivnost prenosa toplote.

Naprave se lahko nahajajo v prostoru navpično, vodoravno ali z naklonom.

Različne vrste cevnih toplotnih izmenjevalnikov se razlikujejo po razporeditvi pregrad in po razporeditvi dilatacijskih spojev. Z majhnim številom cevi v svežnju ima ohišje majhen premer, površine za izmenjavo toplote pa so majhne. Za njihovo povečanje so toplotni izmenjevalniki povezani zaporedno v odsekih. Najpreprostejša je zasnova cevi v cevi, ki je pogosto izdelana sama. Za to je potrebno pravilno izbrati premer notranjega in zunanja cev in hitrost pretoka toplotnega nosilca. Enostavnost čiščenja in popravila zagotavljajo kolena, ki povezujejo sosednje dele. Ta zasnova se pogosto uporablja kot toplotni izmenjevalci pare in vode.

Spiralni toplotni izmenjevalniki so kanali, izdelani pravokotne oblike in varjeni iz listov, po katerih se premikajo nosilci toplote. Prednost je velika površina stika s tekočinami, pomanjkljivost pa nizek dovoljeni tlak.

Nove zasnove toplotnih izmenjevalcev

V našem času se začenja razvijati proizvodnja kompaktnih toplotnih izmenjevalnikov z reliefnimi površinami in intenzivnim gibanjem tekočin. Posledično so njihove tehnične lastnosti blizu lamelnih naprav. A tudi proizvodnja slednjih se razvija in jih je težko dohiteti. Zamenjava cevnih toplotnih izmenjevalnikov s ploščatimi toplotnimi izmenjevalniki je smotrna zaradi naslednjih prednosti:

Pomanjkljivost je hitra kontaminacija plošč zaradi majhne velikosti vrzeli med njimi. Če so hladilne tekočine dobro filtrirane, bo toplotni izmenjevalnik deloval dolgo časa. Na poliranih ploščah se ne zadržujejo drobni delci, turbulenca tekočin pa preprečuje tudi odlaganje onesnaževal.

Povečanje intenzivnosti toplotne izmenjave naprav

Strokovnjaki nenehno razvijajo nove cevne toplotne izmenjevalnike. Specifikacije izboljšano z uporabo naslednjih metod:

Turbulenca tokov tekočine znatno zmanjša nabiranje vodnega kamna na stenah cevi. Posledično niso potrebni nobeni čistilni ukrepi, ki so potrebni za gladke površine.

Proizvodnja cevnih toplotnih izmenjevalnikov z uvedbo novih metod omogoča povečanje učinkovitosti prenosa toplote za 2-3 krat.

Glede na dodatne stroške energije in stroške proizvajalci pogosto poskušajo zamenjati toplotni izmenjevalnik s ploščatim izmenjevalnikom toplote. V primerjavi z običajnimi lupinastimi cevmi imajo 20-30 % boljši prenos toplote. To je bolj povezano z razvojem proizvodnje nove opreme, ki še vedno poteka s težavami.

Delovanje toplotnih izmenjevalcev

Naprave potrebujejo redne preglede in nadzor dela. Parametri, kot je temperatura, se merijo iz njihovih vhodnih in izstopnih vrednosti. Če se je učinkovitost dela zmanjšala, morate preveriti stanje površin. Naloge soli še posebej vplivajo na termodinamične parametre toplotnih izmenjevalnikov, kjer so reže majhne. Površine so očiščene s kemičnimi sredstvi, pa tudi zaradi uporabe ultrazvočnih vibracij in turbulence tokov toplotnega nosilca.

Popravilo cevnih naprav sestoji predvsem iz tesnjenja netesnih cevi, kar poslabša njihove tehnične lastnosti.

Zaključek

Optimalni toplotni izmenjevalci s lupino in cevi tekmujejo s ploščnimi izmenjevalniki toplote in se lahko uporabljajo na številnih področjih tehnologije. Novi dizajni imajo bistveno manjše dimenzije in porabo kovine, kar zmanjša delovno površino in zniža stroške izdelave in delovanja.

Plastični in cevni toplotni izmenjevalniki, njihove vrste in zasnova

Plastični in cevni toplotni izmenjevalniki- najpogostejša zasnova opreme za izmenjavo toplote. V skladu z GOST 9929 se toplotni izmenjevalci iz jeklene lupine in cevi proizvajajo v naslednjih vrstah: TN - s fiksnimi cevnimi ploščami; TK - s temperaturnim kompenzatorjem na ohišju; TP - s plavajočo glavo; TU - s cevmi v obliki črke U; TPK - s plavajočo glavo in kompenzatorjem na njej (slika 2.49).

Slika 2.49 – Vrste cevnih TOA

Odvisno od namena so lahko cevne naprave toplotni izmenjevalci, hladilniki, kondenzatorji in uparjalniki; izdelani so eno- in večhodni.

Slika 2.50 - Dvosmerni horizontalni toplotni izmenjevalnik tipa TH

Dvosmerni horizontalni toplotni izmenjevalec s fiksnimi cevnimi ploščami (tip TN - slika 2.50) je sestavljen iz cilindričnega varjenega ohišja 5, razdelilne komore 11 in dveh pokrovov 4. Cevni snop (slika 2.51) tvorijo cevi 7, pritrjene v dveh cevni listi 3. Cevni listi so privarjeni na ohišje. Pokrovi, razdelilna komora in ohišje so povezani s prirobnicami. V ohišju in razdelilni komori so priključki za vnos in odvod toplotnih nosilcev iz cevnega (fiting 1, 12) in obročnega (fiting 2, 10) prostorov. Pregrada 13 v razdelilni komori tvori prehode hladilne tekočine skozi cevi (slika 2.52). Za tesnjenje spoja med vzdolžno pregrado in cevnim listom je bilo uporabljeno tesnilo 14, ki je bilo nameščeno v utor rešetke 3.

Slika 2.51 - snop cevi


Slika 2.52 - Dvojni TOA	Slika 2.53 - List cevi

Toplotni izmenjevalniki te skupine so izdelani za nazivni tlak 0,6–4,0 MPa, s premerom 159–1200 mm, s površino izmenjave toplote do 960 m 2; njihova dolžina je do 10 m, teža do 20 ton Tovrstni toplotni izmenjevalci se uporabljajo do temperature 350 °C.

Značilnost naprav tipa TN je, da so cevi togo povezane s cevnimi listi (slika 2.53), rešetke pa so povezane s telesom. V zvezi s tem je izključena možnost medsebojnih premikov cevi in ohišja; zato se naprave te vrste imenujejo tudi togi toplotni izmenjevalci.

Ker je intenzivnost prenosa toplote s prečnim tokom okoli cevi s hladilno tekočino višja kot z vzdolžnim, so v obročastem prostoru toplotnega izmenjevalnika nameščene prečne predelne stene 6, pritrjene z vezmi 5, ki zagotavljajo cikcak gibanje hladilne tekočine vzdolž dolžina aparata v obroču.

Na vstopu medija za izmenjavo toplote v obročasti prostor je predviden odbijač 9 - okrogla ali pravokotna plošča, ki ščiti cevi pred lokalno erozijsko obrabo.

Prednost naprav te vrste je preprostost oblikovanja in posledično nižji stroški.

Vendar pa imajo dve veliki pomanjkljivosti. Prvič, čiščenje obročnega prostora takšnih naprav je težko, zato se toplotni izmenjevalniki te vrste uporabljajo v primerih, ko je medij, ki prehaja skozi obroč, čist, ne agresiven, torej kadar ni potrebe po čiščenju.

Drugič, bistvena razlika med temperaturami cevi in ohišja v teh napravah vodi do večjega raztezanja cevi v primerjavi z ohišjem, kar povzroči nastanek toplotnih napetosti v cevnem listu 5, krši tesnost cevi v rešetko in vodi do vdora enega medija za izmenjavo toplote v drugega. Zato se toplotni izmenjevalniki te vrste uporabljajo, kadar temperaturna razlika medija za izmenjavo toplote, ki poteka skozi cevi in obročast prostor, ni večja od 50 ° C in z relativno kratko dolžino aparata.

Aparat s školjko in cevjo s kompenzatorjem leče na ohišju (tip TK) je prikazan na sliki 2.54a. Takšne naprave imajo valjasto ohišje 1, v katerem se nahaja cevni snop 2; cevni listi 3 z raztegnjenimi cevmi so pritrjeni na telo aparata. Na obeh koncih je toplotni izmenjevalec zaprt s pokrovi 4. Aparat je opremljen s priključki 5 za medije za izmenjavo toplote; en medij gre skozi cevi, drugi pa skozi obroč. Toplotni izmenjevalniki s temperaturnim kompenzatorjem tipa TK imajo fiksne cevne plošče in so opremljeni s posebnimi gibljivimi elementi 6 (leče), ki kompenzirajo razliko v raztezku ohišja in cevi, ki je posledica razlike v njihovih temperaturah. Najpogosteje se v aparatih tipa TK uporabljajo eno- in večelementni kompenzatorji leč (slika 2.55), izdelani z delovanjem iz kratkih valjastih lupin. Element leče, prikazan na sliki 2.55b, je zvarjen iz dveh polleč, pridobljenih iz pločevine z žigosanjem.

Kompenzacijska sposobnost kompenzatorja leče je približno sorazmerna s številom elementov leče v njem, vendar ni priporočljiva uporaba kompenzatorjev z več kot štirimi lečami, saj se odpornost ohišja na upogibanje močno zmanjša. Za povečanje kompenzacijske sposobnosti kompenzatorja leče ga je mogoče pred montažo ohišja (če je zasnovano za natezno delovanje) predstisniti ali raztegniti (pri delu v stiskanju).

Ko nameščate kompenzator leče vodoravne naprave Na dnu vsake leče so izvrtane drenažne luknje s čepi za odvajanje vode hidravlični preizkusi napravo.

Toplotni izmenjevalniki s cevmi v obliki črke U tipa TU (slika 2.56) imajo eno cevno ploščo, v katero sta zavita oba konca cevi v obliki črke U 7, kar zagotavlja prosto raztezanje cevi pri spremembi njihove temperature. Pomanjkljivost takšnih naprav je težava pri čiščenju notranje površine cevi, zaradi česar se uporabljajo predvsem za čiste izdelke.

Slika 2.56 - Toplotni izmenjevalnik tipa TU

Toplotni izmenjevalniki te vrste so lahko v vodoravni in navpični izvedbi. Izdelujejo se s premerom 325-1400 mm s cevmi dolžine 6-9 m, za nazivni tlak do 6,4 MPa in za delovne temperature do 450 °C. Masa toplotnih izmenjevalnikov do 30 ton.

Za zagotovitev ločenega vhoda in izhoda hladilne tekočine je v razdelilni komori predvidena predelna stena (slika 2.57).

Toplotni izmenjevalniki tipa TU so dvohodni v cevnem prostoru in eno- ali dvohodni v obroču.

Slika 2.57 - Cevni snop z U-cevkami

V napravah tipa TU je zagotovljeno prosto toplotno raztezanje cevi: vsaka cev se lahko razširi neodvisno od ohišja in sosednjih cevi. Temperaturna razlika sten cevi vzdolž prehodov v teh napravah ne sme presegati 100 °C. V nasprotnem primeru lahko pride do nevarnih toplotnih napetosti v cevnem listu zaradi temperaturnega skoka na stičišču njegovih dveh delov.

Prednost zasnove aparata tipa TU je možnost občasnega ekstrakcije snopa cevi (glej sliko 2.57) za čiščenje zunanje površine cevi ali popolno zamenjavo snopa. Vendar je treba opozoriti, da je zunanja površina cevi v teh napravah neprijetna za mehansko čiščenje.

Ker je mehansko čiščenje notranje površine cevi pri napravah tipa TU praktično nemogoče, je treba v cevni prostor takšnih naprav usmeriti medij, ki ne tvori usedlin, ki zahtevajo mehansko čiščenje.

Notranja površina cevi v teh napravah se očisti z vodo, paro, vročimi oljnimi produkti ali kemičnimi reagenti. Včasih se uporablja hidromehanska metoda (dovajanje toka tekočine, ki vsebuje abrazivni material, trde kroglice itd., v cevni prostor).

Ena najpogostejših okvar toplotnega izmenjevalnika lupine in cevi tipa TU je kršitev tesnosti povezave med cevjo in cevjo zaradi zelo pomembnih upogibnih napetosti, ki izhajajo iz mase cevi in medija. teče vanje. V zvezi s tem so toplotni izmenjevalniki tipa TU s premerom 800 mm ali več opremljeni z valjčnimi ležaji za enostavno namestitev in zmanjšanje upogibnih napetosti v cevnem svežnju.

Pomanjkljivosti toplotnih izmenjevalnikov tipa TU vključujejo relativno slabo polnjenje ohišja s cevmi zaradi omejitev, ki jih povzroča upogibanje cevi. U-cevi so običajno izdelane iz fleksibilnih cevi v hladnem ali segretem stanju.

Pomembne pomanjkljivosti naprav tipa TU vključujejo tudi nezmožnost zamenjave cevi (z izjemo zunanjih cevi), ko odpovejo, pa tudi težave pri postavitvi cevi, zlasti pri velikem številu.

Zaradi teh pomanjkljivosti toplotni izmenjevalci te vrste niso našli široke uporabe.

Toplotni izmenjevalniki s plavajočo glavo tipa TP (s premično cevno ploščo) so najpogostejši tip površinskih naprav (slika 2.58). Premična cevna plošča omogoča, da se snop cevi prosto premika neodvisno od ohišja. V napravah te zasnove lahko pride do toplotnih napetosti le, če obstaja bistvena razlika v temperaturah cevi.

Toplotni izmenjevalniki te skupine so standardizirani glede na pogojne tlake Р y \u003d 1,6 - 6,4 MPa, glede na premer telesa 325–1400 mm in ogrevalne površine 10–1200 m 2 z dolžino cevi 3–9 m. Njihova masa doseže 35 ton Toplotni izmenjevalniki se uporabljajo pri temperaturah do 450 °C.

Pri tovrstnih toplotnih izmenjevalcih je mogoče cevne snope relativno enostavno odstraniti iz ohišja, kar olajša njihovo popravilo, čiščenje ali zamenjavo.

Horizontalni dvohodni kondenzator tipa TP je sestavljen iz ohišja 10 in snopa cevi. Leva cevna plošča 1 je povezana s prirobnico na ohišje in razdelilno komoro 2, opremljeno s predelno steno 4. Komora je zaprta z ravnim pokrovom 3. Desna, premična, cevna plošča je prosto nameščena znotraj ohišja in tvori "plavajočo glavo" skupaj z nanjo pritrjenim pokrovom 8. Na strani plavajoče glave je aparat zaprt s pokrovom 7. Ko se cevi segrejejo in raztegnejo, se plavajoča glava premika znotraj ohišja.

Za zagotovitev prostega gibanja cevnega snopa znotraj ohišja v napravah s premerom 800 mm ali več je cevni snop opremljen s podporno platformo 6. Zgornji nastavek 9 je zasnovan za dovajanje pare in ima zato veliko pretočno površino; spodnji nastavek 5 je namenjen odvajanju kondenzata in je manjših dimenzij.

Pomembni koeficienti toplotne prehodnosti med kondenzacijo so praktično neodvisni od načina gibanja medija. Prečne pregrade v obročastem prostoru te naprave služijo le za podporo cevi in za utrjevanje cevnega snopa.

Čeprav naprave tipa TP zagotavljajo dobro kompenzacijo toplotnih deformacij, ta kompenzacija ni popolna, saj razlika v toplotnem raztezanju samih cevi vodi do upogibanja cevne pločevine. V zvezi s tem je praviloma v večhodnih toplotnih izmenjevalnikih tipa TP s premerom več kot 1000 mm s pomembno (nad 100 °C) temperaturno razliko med vstopom in izstopom medija v cevnem snopu. nameščena je plavajoča glava, ki je vrezana v premeru.

Najpomembnejši del toplotnega izmenjevalnika s plavajočo glavo je povezava med plavajočo cevno ploščo in pokrovom. Ta povezava mora zagotavljati možnost enostavne odstranitve snopa iz ohišja, aparata, pa tudi najmanjšo režo Δ med ohišjem in cevnim snopom. Možnost, prikazana na sliki 2.59a, omogoča odstranitev snopa cevi, vendar je reža Δ večja (vsaj kot pri toplotnih izmenjevalnikih tipa TH) za širino prirobnice plavajoče glave. Montaža po tej shemi je najpreprostejša; pogosto se uporablja v parnih prostorskih uparjalnikih.

Postavitev plavajoče glave znotraj pokrova, katerega premer je večji od premera ohišja, vam omogoča, da zmanjšate vrzel; hkrati pa postane demontaža aparata bolj zapletena, saj plavajoče glave ni mogoče odstraniti iz ohišja toplotnega izmenjevalnika (slika 2.59b).

Snopi cevi s plavajočo glavo se uporabljajo zlasti v uparjalnikih parnega prostora.

Pri teh napravah je treba ustvariti veliko površino izparilnega ogledala, zato je premer ohišja uparjalnika veliko večji od premera cevnega snopa, pregrade v snopu pa služijo le povečanju njegove togosti. V uparjalniku (slika 2.60) se nivo tekočine v ohišju 11 vzdržuje s pregrado 2. Za zagotovitev zadostne prostornine parnega prostora in povečanje površine izhlapevanja je razdalja od nivoja tekočine do vrha ohišja približno 30% njegovega premera. Cevni snop 3 se nahaja v ohišju uparjalnika na prečnih nosilcih 4.

Slika 2.60 - Uparjalnik

Za udobje montaže snopa cevi je v predelu 2 in levem dnu predvidena loputa 10, skozi katero se lahko v napravo pripelje kabel iz vitla. Produkt se vnese v uparjalnik skozi priključek 5; za zaščito cevnega snopa pred erozijo je nad tem priključkom nameščena pregrada 6. Hlapi se odvajajo skozi priključek 9, izdelek pa skozi priključek 1. Hladilna tekočina se dovaja v cevni snop in odvaja skozi priključke 7, 8. Več cevnih snopov lahko biti nameščen v take naprave.

Toplotne izmenjevalne cevi jeklenih aparatov iz lupine in cevi se množično proizvajajo v industriji cevi iz ogljikovih, korozijsko odpornih jekel in medenine. Premer cevi za izmenjavo toplote pomembno vpliva na hitrost hladilne tekočine, koeficient prenosa toplote v cevnem prostoru in dimenzije aparata; manjši kot je premer cevi, večje je število, ki jih je mogoče postaviti okoli krogov v ohišju določenega premera. Vendar se cevi z majhnim premerom hitreje zamašijo pri delu z onesnaženimi hladilnimi sredstvi, nekatere težave nastanejo, ko mehansko čiščenje in pritrjevanje takšnih cevi z razširjanjem. Zaradi tega se najpogosteje uporablja jeklene cevi z zunanjim premerom 20 in 25 mm. Pri delu z onesnaženimi ali viskoznimi tekočinami se uporabljajo cevi s premerom 38 in 57 mm.

S povečanjem dolžine cevi in zmanjšanjem premera aparata se njegovi stroški zmanjšajo. Najcenejši toplotni izmenjevalec z dolžino cevi 5–7 m.

Cevi so pritrjene v rešetke najpogosteje z razširjanjem (slika 2.61a, b) in posebno močno povezavo (potrebna, če aparat deluje pri povišani tlaki) dosežemo z razporeditvijo lukenj z obročastimi utori v cevnih ploščah, ki se pri njenem raztezanju zapolnijo s cevno kovino (slika 2.61b). Poleg tega so cevi pritrjene z varjenjem (slika 2.61c), če material cevi ni primeren za vlečenje in je sprejemljiva toga povezava cevi s cevno ploščo, pa tudi spajkanje (slika 2.61d), ki se uporablja predvsem za povezavo bakrene in medeninaste cevi. Občasno so cevi priključene na mrežo s pomočjo utorov (slika 2.61d), ki omogočajo prosto vzdolžno premikanje cevi in možnost njihove hitre zamenjave. Takšna povezava lahko znatno zmanjša toplotno deformacijo cevi, vendar je zapletena, draga in premalo zanesljiva.

Najpogostejši način pritrditve cevi v rešetko je razširjanje. Cevi se vstavijo v luknje mreže z določeno režo, nato pa se zvijejo v notranjost s posebnim orodjem, opremljenim z valji (valjanje). Za intenziviranje prenosa toplote se včasih uporabljajo turbulatorji - elementi, ki turbulizirajo ali uničijo mejno plast hladilne tekočine na zunanji površini cevi. Želja po intenzivnejšem prenosu toplote iz neučinkovite hladilne tekočine (plini, viskoznih tekočin) je privedlo do razvoja različni dizajni rebraste cevi. Ugotovljeno je bilo, da se zaradi turbulence toka po rebrih z rebri ne poveča le površina izmenjave toplote, temveč tudi koeficient toplotnega prehoda od rebraste površine do hladilne tekočine. V tem primeru pa je treba upoštevati povečanje stroškov črpanja hladilne tekočine.

Uporabljajo se cevi z vzdolžnimi (slika 2.62a) in razcepnimi (slika 2.62b) rebri, s prečnimi rebri različnih profilov (slika 2.62c). Plavuti na ceveh so lahko izdelane v obliki spiralnih reber (slika 2.62d), igel različnih debelin itd.

Slika 2.62 - Cevi z plavutmi

V cevnih toplotnih izmenjevalnikih so nameščene prečne in vzdolžne predelne stene.

Prečne pregrade (slika 2.63), nameščene v obroču toplotnih izmenjevalnikov, so zasnovane tako, da organizirajo gibanje hladilne tekočine v smeri, pravokotno na os cevi, in povečajo hitrost hladilne tekočine v obroču. V obeh primerih se poveča koeficient toplotne prehodnosti na zunanji površini cevi.

V obročastem prostoru kondenzatorjev in uparjalnikov so nameščene tudi prečne predelne stene, pri katerih je koeficient toplotne prehodnosti na zunanji površini cevi za red večji od koeficienta na njihovi notranji površini. V tem primeru pregrade igrajo vlogo nosilcev snopov cevi, ki pritrdijo cevi na določeni razdalji drug od drugega in tudi zmanjšajo vibracije cevi.

Lupino-cevni toplotni izmenjevalec (lupino-cevni) vodoravno

cevni toplotni izmenjevalec

NORMIT ima široko paleto toplotnih izmenjevalcev, ki izpolnjujejo vse zahteve. različne vrste industrijo. Našim strankam smo pripravljeni zagotoviti evropsko kakovostno opremo po razumnih cenah.

Namen

Plastični in cevni toplotni izmenjevalniki se uporabljajo za prenos toplote in termokemične procese med različnimi tekočinami, hlapi in plini - tako brez sprememb kot s spremembo njihovega agregacijskega stanja. Uporabljajo se lahko cevni toplotni izmenjevalci

kot kondenzatorji, grelniki in uparjalniki. Trenutno je zasnova toplotnega izmenjevalnika kot rezultat posebnega razvoja ob upoštevanju operativnih izkušenj je postalo veliko bolj popolno.

Prednosti cevni izmenjevalci toplote:

Zanesljivost
Visoka učinkovitost
kompaktnost
Širok nabor aplikacij
Veliko območje izmenjave toplote
Ne poškoduje strukture izdelka
Enostavno čiščenje in vzdrževanje
Brez "mrtvih območij"
Lahko je opremljen s CIP-pomivalnikom
Nizki stroški energije
Varna uporaba za osebje

Plastični in cevni toplotni izmenjevalniki so ena izmed najbolj razširjenih naprav na tem področju, predvsem zaradi njihove robusten dizajn in številne možnosti za izvedbo v skladu z različni pogoji delovanje.

Specifikacije se lahko v skladu s tehnološkimi zahtevami naročnika spremeni:

enofazni tokovi, vrelišče in kondenzacija na vroči in hladni strani toplotnega izmenjevalnika z navpično ali vodoravno zasnovo
razpon tlaka od vakuuma do visokih vrednosti
zelo različni padci tlaka na obeh straneh zaradi velika raznolikost opcije
izpolnjevanje zahtev glede toplotnih obremenitev brez znatnega povečanja stroškov naprave
velikosti od majhnih do izjemno velikih (5000 m2)
možnost uporabe različni materiali glede na stroške, korozijo, temperaturni režim in pritisk
uporaba razvitih površin za izmenjavo toplote tako znotraj kot zunaj cevi, različnih ojačevalnikov itd.
možnost izvleke snopa cevi za čiščenje in popravilo.

Opis

Plastični in cevni toplotni izmenjevalniki so sestavljeni iz snopov cevi, pritrjenih v cevne plošče, ohišja, pokrove, komore, šobe in nosilce. Prostori cevi in obroča v teh napravah so ločeni, vsakega od njih pa je mogoče razdeliti s predelnimi stenami na več prehodov.

Površina prenosa toplote naprav je lahko od nekaj sto kvadratnih centimetrov do nekaj tisoč. kvadratnih metrov. Torej, kondenzator parne turbine z zmogljivostjo 150 MW je sestavljen iz 17 tisoč cevi s skupno površino izmenjave toplote približno 9000 m 2.

Lupina cevnega toplotnega izmenjevalnika je cev, varjena iz enega ali več jeklene pločevine. Ohišja se med seboj razlikujejo predvsem po načinu povezovanja s pokrovi in cevnim listom. Debelina stene ohišja je določena s tlakom delovnega medija in premerom ohišja, vendar se predpostavlja, da je najmanj 4 mm. Prirobnice so privarjene na cilindrične robove ohišja za povezavo s pokrovi ali dnom. Nosilci aparata so pritrjeni na zunanjo površino ohišja.

Cevi cevnih toplotnih izmenjevalnikov so izdelane iz ravnih ali ukrivljenih (v obliki črke U ali W) cevi s premerom od 12 do 57 mm. Prednost imajo brezšivne jeklene cevi.

V cevnih toplotnih izmenjevalcih pretočna površina obročastega prostora je 2-3 krat večja od pretočne površine znotraj cevi. Zato so pri enakih pretokih toplotnih nosilcev z enakim faznim stanjem koeficienti toplotnega prehoda na površini obročastega prostora nizki, kar zmanjša skupni koeficient prenosa toplote v aparatu. Razporeditev pregrad v obroču lupičastega toplotnega izmenjevalnika pomaga povečati hitrost hladilne tekočine in povečati učinkovitost prenosa toplote.

Spodaj so diagrami najpogostejših naprav:

Plastični in cevni toplotni izmenjevalniki so lahko toge, netoge in poltoge izvedbe, enoprehodni in večprehodni, direktni, protitočni in prečni, vodoravni, nagnjeni in navpični.

V enohodnem ravno cevnem toplotnem izmenjevalniku toge konstrukcije so lupina in cevi povezani s cevnimi listi in zato ni možnosti kompenzacije toplotnega raztezanja. Takšne naprave so enostavne zasnove, vendar se lahko uporabljajo le pri relativno majhnih temperaturnih razlikah med ohišjem in cevnim snopom (do 50 ° C). Imajo nizke koeficiente prenosa toplote zaradi nizke hitrosti hladilne tekočine v obroču.

Pri toplotnih izmenjevalnikih z lupino in cevi je pretočna površina obročnega prostora 2-3 krat večja od pretočne površine cevi. Zato so pri enakih hitrostih pretoka toplotnih nosilcev z enakim agregacijskim stanjem koeficienti prenosa toplote na površini obročastega prostora nizki, kar zmanjša koeficient prenosa toplote v napravi. Razporeditev pregrade v obročastem prostoru prispeva k povečanju hitrosti hladilne tekočine in povečanju koeficienta prenosa toplote.

V toplotnih izmenjevalnikih para-tekočina para običajno prehaja v obročastem prostoru, tekočina pa skozi cevi. Temperaturna razlika med steno lupine in cevmi je običajno pomembna. Za kompenzacijo razlike v toplotnem raztezku med ohišjem in cevmi so nameščeni kompenzatorji leč, polnila ali mehov.

Za odpravo napetosti v kovini zaradi toplotnega raztezka se izdelujejo tudi enokomorni toplotni izmenjevalniki z upognjenimi cevmi v obliki črke U in W. Primerne so pri visokih tlakih hladilnih tekočin, saj izdelava vodnih komor in pritrjevanje cevi v cevne plošče v aparatih visok pritisk operacije so zapletene in drage. Vendar pa stroji z upognjenimi cevmi ne morejo sprejeti razširjena zaradi težavnosti izdelave cevi z različnimi polmeri upogiba, težavnosti zamenjave cevi in neprijetnosti pri čiščenju upognjenih cevi.

Kompenzacijske naprave so težko izdelave (membrana, meh, z upognjenimi cevmi) ali pa niso dovolj zanesljive v delovanju (leče, žleza). Popolnejša zasnova toplotnega izmenjevalnika s togo pritrditev ene cevne plošče in prostim premikanjem druge plošče skupaj z notranjim pokrovom cevnega sistema. nekaj povečanja stroškov aparata zaradi povečanja premera telesa in izdelave dodatnega dna je upravičeno s preprostostjo in zanesljivostjo delovanja. Te naprave se imenujejo toplotni izmenjevalniki "plavajoče glave". Pretočni toplotni izmenjevalniki so različni povečan koeficient prenos toplote na zunanji površini zaradi dejstva, da se hladilna tekočina premika po snopu cevi. S prečnim tokom se temperaturna razlika med toplotnimi nosilci zmanjša, vendar je pri zadostnem številu odsekov cevi razlika v primerjavi s protitokom majhna. V nekaterih izvedbah takšnih toplotnih izmenjevalcev, ko plin teče v obročastem prostoru in tekočina v ceveh, se za povečanje koeficienta toplotne prevodnosti uporabljajo cevi s prečnimi rebri.

Široka uporaba lupinastih toplotnih izmenjevalnikov in njihovih zasnov ne bi smela izključiti uporabe strganih toplotnih izmenjevalnikov in cevnih toplotnih izmenjevalnikov v primerih, ko je njihova uporaba s tehnološkega in ekonomskega vidika sprejemljivejša. značilnosti.

Tehnične specifikacije:

Model	NORMIT Heatex cev 1	NORMIT Heatex cev 2	NORMIT Heatex cev 3	NORMIT Heatex cev 4
Površina izmenjave toplote, m2
Material	AISI 304
Število cevi, kos
Temperatura, °C	do 200