Обвязка теплообменника: схема обвязки и подключения к системе отопления

Содержание

как установить и не ошибиться

Современным инженерным системам для непрерывной работы требуются специальные агрегаты для обогрева или охлаждения. Для изменения температуры используется теплообменник — наиболее популярной и эффективной моделью является пластинчатый теплообменник. Теплообменник подходит для нагрева воды и других жидкостей и поэтому имеет множество применений. Коэффициенты теплоотдачи расположены на поверхности теплообменника и внутри пластин, поэтому данный тип системы является наиболее эффективным. Для обеспечения стабильной работы необходимо выполнить правильный монтаж выбранного изделия и его трубопроводов — задачу, которую следует доверить мастеру, если пользователь не обладает специальными навыками.

Попросить совета

Содержание

Сфера применения и преимущества пластинчатых теплообменников
Основные схемы, использующиеся для обвязки теплообменника
Особенности обвязки
Как лучше проводить обвязку

Сфера применения и преимущества пластинчатых теплообменников

Задача теплообменника — передавать тепло между отдельными теплоносителями. Установка устройства исключена в смешанных производствах. Такая система, как пластинчатый теплообменник, имеет конструктивные особенности и преимущества, которые делают покупку агрегата выгодной:

компактность — устройство устанавливается после определения необходимой тепловой мощности;
хороший температурный диапазон — нагрев происходит при температуре от 50 до 200 градусов;
простота эксплуатации и обслуживания — система легко разбирается, а для очистки тарелки, клапаны и насос можно снимать и мыть;
универсальность системы — благодаря диапазону температур может быть установлена на производственных предприятиях;
эконом — магазины предлагают конструкции с другим количеством пластин, в случае ремонта нет необходимости заменять всю систему, можно приобрести только бывшие в употреблении детали.

Помимо описанных преимуществ пластинчатый теплообменник отличается способностью работать и обрабатывать воду и другие жидкости в различных областях:

выполнение сантехнических устройств — горячее водоснабжение;
использование в производстве молочных продуктов и пива;
монтаж систем отопления в многоквартирных домах;
используется на кораблях в виде силовых установок;
Это устройство широко используется в легкой промышленности;
применяется на предприятиях машиностроения и металлообработки.

Принцип сочетания теплоносителей и нагрева воды, а также доступная цена позволяют использовать устройства в различных отраслях промышленности — пластинчатый тип зарекомендовал себя как надежное устройство.

Основные схемы, использующиеся для обвязки теплообменника

Перед сборкой важно подготовить проект установки, после чего теплообменник можно будет установить на любом производственном предприятии. Что касается схем трубопроводов для устройств, можно использовать один из следующих методов: параллельный, смешанный двухступенчатый или последовательный двухступенчатый. Выбор способа прокладки трубопровода основывается на максимальных расходах теплового давления для ГВС и отопления. Выбор должен быть предоставлен установщику — он или она сможет выбрать подходящий метод для максимальной эффективности и надежности.

Любой способ монтажа пластинчатого теплообменника включает в себя следующее:

ПТО;
регулятор температуры;
клапан;
циркуляционный насос;
счетчик, контролирующий расход горячей воды;
манометр;
термостат;
фильтр.

Одноступенчатый параллельный контур прост в установке и не загромождает пространство, но имеет тот недостаток, что он не может нагревать холодную воду и работает только с горячей водой. Отличительная черта этой системы — невысокая стоимость оборудования. Монтаж с использованием этого метода требует увеличения диаметра трубы.

Двухступенчатая смешанная система, как и параллельная система, требует дополнительного регулятора температуры, который используется в основном в соединениях в общественных зданиях. Это экономично, поскольку тепло, вырабатываемое из возвратной воды, используется для одновременного нагрева питательной воды, снижая потребление теплоносителя до 40%. Стоимость такой системы высока — для обеспечения горячей воды необходимо два теплообменника. Для установок с такой планировкой важно обратиться за помощью к специалисту. Еще один недостаток — это влияние друг на друга системы отопления и горячего водоснабжения.

Принцип работы теплообменника, установленного в двухступенчатой последовательной системе, отличается тем, что поток воды делится на две части.

Первый поток идет к регулятору потока, а второй поток сначала идет к установленному нагревателю, который заранее нагревает воду. Затем два потока объединяются в один, и в итоге получается система отопления. Представленный метод позволяет экономно использовать теплоноситель, регулировку давления и клапаны — экономия до 60%. Компании позиционируют оборудование как устройства средней ценовой категории, но сразу указывают на недостаток — невозможность полностью автоматизировать процесс. После подключения системы отопления и горячего водоснабжения подключаются, и для монтажа требуются точные расчеты.

Особенности обвязки

Пластинчатые теплообменники делятся на 2 категории — их можно собирать и паять. Перед выбором схемы важно составить тщательный проект установки и утвердить его. Для правильной установки пластинчатого теплообменника необходимы установочные чертежи — они подробно описывают, как устанавливать фильтры, клапаны и насосы. Для продувки контуров рекомендуется установить продувочные клапаны.

В отопительном контуре теплообменника обязательно установить предохранительный клапан — это позволяет эффективно использовать установку и предотвращает многие поломки. Трубы в системе теплоносителя должны быть съемными и легко перемещаемыми, чтобы их можно было легко чистить и ремонтировать. В каждой системе теплоносителя должны быть установлены фильтры, чтобы предотвратить загрязнение устройств и обеспечить их длительную бесперебойную работу.

Теплоноситель зависит от способа установки, первый уровень — это обратный контур в системе отопления, где теплоносителем является холодная вода. Следующим этапом является теплоноситель в контуре прямого нагрева, где используется жидкость, уже предварительно нагретая на первом уровне.

Как лучше проводить обвязку

Трубопровод регулирует температуру и воздухообмен в теплообменнике. Чтобы правильно выполнить обвязку, важно знать современные методы и понимать конструктивные особенности оборудования. Если у пользователя нет особых навыков и знаний, стоит обратиться за помощью к мастеру.

Компания предоставляет разнообразное оборудование по доступным ценам от лучших поставщиков России. Системы теплоносителя поставляются по всей стране. Чтобы выбрать оптимальную схему теплообменника и ремня, необходимо обратиться к нашим инженерам и менеджерам — специалисты помогут разобраться во всех тонкостях. На сайте представлены устройства, пользующиеся популярностью в разных сферах — они отлично вписываются в обычные жилые комнаты, в качестве системы отопления, а также используются в различных отраслях промышленности.

К каждому теплообменнику прилагается специальная документация, упрощающая понимание принципа работы и процедуры установки. Светильник подбирается индивидуально, исходя из приобретенного оборудования, размеров помещения и конечного назначения.

Пластинчатый теплообменник ГВС: схема обвязки и расчет

Особенности подключения к системе горячего водоснабжения

Если для сушилки полотенец используется отдельный отвод (последовательное подключение к системе горячего водоснабжения), а вода из него выводится через источники внутри квартиры, то установка полотенцесушителя на горячую воду проводится без дополнительных работ. Но при таком подключении сушки для полотенец снижается температура горячей воды. Его обычно используют в небольших домах.

Цены на сушилки разного типа в магазине

Чаще устройство подключается к водопроводу, заменяя часть стояка, такое можно увидеть в ванной в панельном доме. При установке полотенцесушителя на стояк горячего водоснабжения необходима дополнительная страховка в виде байпаса.

Пластинчатые теплообменники области применения

Пластинчатые теплообменники применяются в системе отопления дома, горячего водоснабжения, в системах кондиционирования в больших коттеджах, школах, садах, бассейнах, в целых микрорайонах, а также в системе отопления домов сельской местности. Широкое применение пластинчатые теплообменники нашли в пищевой промышленности.

Теплообменники для отопления имеют ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с остальными устройствами, используемыми для создания подходящего микроклимата.

Подобные отопительные приборы обладают рядом преимуществ над другими видами.

Положительные качества

Среди основных положительных качеств устройства, обеспечивающего отопление, можно отметить следующие:

высокий уровень компактности;
пластинчатые теплообменники имеют высокий коэффициент теплопередачи;
коэффициент тепловых потерь максимально низкий;
потери давления находятся на минимальном уровне;
выполнение монтажно-наладочных, ремонтных и изоляционных работ требует низких финансовых затрат;
при возможном засорении это устройство может быть разобрано, очищено и собрано обратно всего двумя рабочими уже через 4-6 часов;
имеется возможность добавить мощность пластинам.

https://youtube.com/watch?v=pOTVV58Rj3U

Кроме того, благодаря своей простоте подключение теплообменника к системе отопления может быть осуществлено просто на полу в тепловом пункте или на обычной несущей конструкции блочного теплового пункта. Отдельно стоит отметить низкий уровень загрязняемости поверхности теплообменника, что вызвано высокой турбулентностью потока жидкости, а также благодаря качественной полировке используемых теплообменных пластин. На сегодняшний срок эксплуатации уплотнительной прокладки у ведущих европейских производителей составляет не менее 10 лет. Срок же службы пластин составляет 20-25 лет. Стоимость замены уплотнительной прокладки может составлять 15-25% от общей стоимости всего агрегата.

Очень важно, что после проведения детального расчета конструкцию современного пластинчатого теплообменника можно изменить под необходимые и указанные в техническом задании характеристики (вариативность конструкции и изменяемость задачи). Абсолютно все пластинчатые теплообменники устойчивы к высокому уровню вибрации

У современных аппаратов системы отопления последствия возможных гидроударов сведены практически к нулю.

Из чего состоит современный теплообменник

Теплообменник современного типа состоит из нескольких частей, каждая из которых играет свою важную роль:

неподвижной плиты, к которой присоединяются все подводимые патрубки;
прижимной плиты;
теплообменных пластин со вставленными прокладками уплотнительного типа;
верхней и нижней направляющих;
задней стойки;
шпилек с резьбой.

На данном изображении представлен кожухотрубный теплообменник.

Благодаря такой уникальной конструкции теплообменник способен обеспечивать наиболее эффективную компоновку всей поверхности используемого теплообменника, что дает возможность создавать небольшой по габаритам аппарат отопления. Абсолютно все пластины в собранном пакете одинаковы, только часть из них развернута к другой под углом в 180 градусов. Именно поэтому во время необходимого стягивания всего пакета должны образовываться каналы. Именно через них во время процесса нагрева и протекает рабочая жидкость, принимающая участие в теплообмене. Благодаря такой компоновке элементов системы достигается правильное чередование каналов.

На сегодняшний день можно смело утверждать, что теплообменники пластинчатого типа из-за своих технических характеристик являются более популярными. Ключевой элемент любого современного теплообменника — это теплопередающие пластины, которые изготавливаются из стали, не подверженной коррозии, толщина пластин находится в диапазоне от 0,4 до 1 мм. Для изготовления используется высокотехнологичный метод штамповки.

Во время работы пластины прижимаются друг к другу, образуя тем самым щелевые каналы. Лицевая сторона каждой из таких пластин имеет специальные канавки, куда специально устанавливается резиновая контурная прокладка, которая обеспечивает полную герметичность каналов. Всего имеется четыре отверстия, два из них необходимы для обеспечения подвода и отвода нагреваемой среды к каналу, а два другие отвечают за предотвращение случаев перемешивания греющей и нагреваемой сред. На случай прорыва одного из малых контуров пластинчатые теплообменники защищены дренажными пазами.

Если имеет место большая разница в расходе сред и совсем небольшое отличие в конечных температурах, то есть возможность многократно использовать теплообменный процесс, который будет происходить через петлеобразное направление потоков.

Принцип работы

У большинства моделей теплообменников (водоподогревателей) вода – пар принцип работы не отличается от базового принципа действия всех иных кожухотрубных теплообменников с двумя теплоносителями. В упрощённом виде пароводяной теплообменник можно представить состоящим из горизонтального или вертикального цилиндрического кожуха с верхним и нижним патрубками, в который заключён пучок труб малого диаметра.

В кожух через верхний патрубок подаётся высокотемпературный перегретый пар, который конденсируется в процессе прохождения от контакта со стенками труб пучка; конденсат выходит из кожуха через нижний патрубок. Одновременно в трубный пучок подаётся вода, которая нагревается паром. Для увеличения поверхности теплообмена трубы трубного пучка могут выполняться с волнообразной накаткой (т.н. турбулизаторами).

Распределение воды в трубах пучка производится при помощи распределительной камеры (камер) на торце (торцах) кожуха. В случае, если трубы пучка имеют прямую форму – камер две, одна из которых, как и кожух, оснащена двумя патрубками – для ввода и вывода воды. Если трубы U-образные, необходимость во второй распределительной камере отсутствует.

Ввиду высокой тепловой нагрузки на элементы пароводяного теплообменника, в его конструкции используются компенсаторы температурных деформаций, в частности – плавающая головка распределительной камеры (для обменников с прямыми трубами). U-образные трубы наделены аналогичной функцией.

Рисунок 1. Схема устройства двухходового пароводяного подогревателя с плавающей головкой.

У теплообменников с прямыми трубами ток воды в трубном пучке может быть организован по одно-, двух-, четырёхходовому (и более) принципу; количество ходов, как правило, указывается в маркировке.

Несколько отличается конструкция и принцип работы теплообменников вода – пар емкостного типа (см. ниже, п. 3, «Емкостные водоподогреватели»).

Двухступенчатая последовательная схема.

Сетевая вода разветвляется на два потока: один проходит через регулятор расхода РР, а второй через подогреватель второй ступени, затем эти потоки смешиваются и поступают в систему отопления.

При максимальной температуре обратной воды после отопления 70ºС

и средней нагрузке горячего водоснабжения водопроводная вода практически догревается до нормы в первой ступени, и вторая ступень полностью разгружается, т. к. регулятор температуры РТ закрывает клапан на подогреватель, и вся сетевая вода поступает через регулятор расхода РР в систему отопления, и система отопления получает теплоты больше расчетного значения.

Если обратная вода имеет после системы отопления температуру 30-40ºС

, например, при плюсовой температуре наружного воздуха, то подогрева воды в первой ступени недостаточно, и она догревается во второй ступени. Другой особенностью схемы является принцип связанного регулирования. Сущность его состоит в настройке регулятора расхода на поддержание постоянного расхода сетевой воды на абонентский ввод в целом, независимо от нагрузки горячего водоснабжения и положения регулятора температуры. Если нагрузка на горячее водоснабжение возрастает, то регулятор температуры открывается и пропускает через подогреватель больше сетевой воды или всю сетевую воду, при этом уменьшается расход воды через регулятор расхода, в результате температура сетевой воды на входе в элеватор уменьшается, хотя расход теплоносителя остается постоянным. Теплота, недоданная в период большой нагрузки горячего водоснабжения, компенсируется в периоды малой нагрузки, когда в элеватор поступает поток повышенной температуры. Снижение температуры воздуха в помещениях не происходит, т.к. используется теплоаккумулирующая способность ограждающих конструкций зданий. Это и называется связанным регулированием, которое служит для выравнивания суточной неравномерности нагрузки горячего водоснабжения. В летний период, когда отопление отключено, подогреватели включаются в работу последовательно с помощью специальной перемычки. Эта схема применяется в жилых, общественных и промышленных зданиях при соотношении нагрузок Выбор схемы зависит от графика центрального регулирования отпуска теплоты: повышенный или отопительный.

Преимуществом

последовательной схемы по сравнению с двухступенчатой смешанной является выравнивание суточного графика тепловой нагрузки, лучшее использование теплоносителя, что приводит к уменьшению расхода воды в сети. Возврат сетевой воды с низкой температурой улучшает эффект теплофикации, т.к. для подогрева воды можно использовать отборы пара пониженного давления. Сокращение расхода сетевой воды по этой схеме составляет (на тепловой пункт) 40% по сравнению с параллельной и 25% — по сравнению со смешанной.

Недостаток

– отсутствие возможности полного автоматического регулирования теплового пункта.

Схемы подключения теплообменников (7 фото)

Подробности Раздел: Теплоснабжение Категория: Тепловые пункты Создано 17.02.2015 18:33 Подключение теплообменника может осуществляться по трем различным схемам: параллельной, двухступенчатой смешанной и последовательной. Конкретный способ подсоединения должен выбираться с учетом максимальных потоков теплоты на ГВС (Qh max) и отопление (Qo max).

На настоящий момент схема подключения теплообменника регламентируется правилами СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов»

Основные схемы подключения теплообменника:

Теперь рассмотрим все 3 способа инсталляции более детально.

Параллельное подключение с принудительной циркуляцией теплоносителя.

В данном случае необходима установка температурного регулятора, а условные обозначения расшифровываются следующим образом:
1 – пластинчатый теплообменник; 2 – температурный регулятор, в котором 2.1 – это клапан, а 2.2 – термостат; 3 – насос, подающий давление на теплоноситель; 4 – счетчик подогретой воды; 5 – манометр.

Преимущества параллельного подключения теплообменника: позволяет экономить полезное пространство помещения и очень проста в исполнении.

Недостатки: отсутствует подогрев холодной воды.

Очень проста в реализации и относительно недорогая. Позволяет сэкономить полезное пространство посещения, но при этом невыгодна в плане расхода теплоносителя. Кроме того, при таком подсоединении трубопровод должен быть увеличенного диаметра.

Двухступенчатая смешанная схема.

Как и в случае с параллельной, требует обязательной установки температурного регулятора, и чаще всего применяется при подключении общественных зданий.

Условные обозначения на чертеже полностью совпадают с условными обозначениями на параллельной схеме.

Преимущества: тепло обратной воды расходуется на подогрев входного потока, что позволяет экономить до 40% теплоносителя.

Недостаток: дороговизна, обусловленная подключением двух теплообменников для приготовления горячей воды.

В сравнении с вышерассмотренной схемой, способствует снижению расхода теплоносителя (примерно на 20-40%), но имеет и ряд недостатков:

нуждается в профессиональном и очень точном подборе оборудования; для реализации потребуются сразу 2 теплообменных аппарата, что увеличит бюджет; при таком подключении ГВС и отопительная система сильно влияют друг на друга.

Двухступенчатая последовательная схема.

Ее реализация подразумевает монтаж терморегулятора, а условные обозначения идентичны вышеуказанным.

Принцип действия такой системы: разветвление входящего потока на два, один из которых проходит через регулятор расхода, а второй – через подогреватель. Затем оба потока смешиваются и поступают в отопительную систему.

Преимущество: в сравнении со смешанной схемой, такое подключение теплообменника дает возможность более эффективно расходовать теплоноситель и выровнять суточную тепловую нагрузку на сеть (идеально для установки в сетях с множественными абонентскими вводами). Экономия на теплоносителе достигает 60%, в сравнении с параллельной схемой, и 25% — со смешанной.

Недостаток: нельзя полностью автоматизировать тепловой пункт.

Позволяет снизить расход теплоносителя на 60% в сравнении с параллельным подсоединением и на 25% — со смешанным. Несмотря на это, ее применяют крайне редко. А причина этому:

сильное взаимное влияние ГВС и отопления;
возможность перегревов воды в отопительной сети, что снижает ее эксплуатационный срок службы;
для реализации потребуются еще более высокоточные и сложные расчеты, чем при подключении по смешанной схеме;
сложность, а иногда и невозможность автоматизации процессов.

Случайные материалы:

Тепловые пункты: что это и их виды (5 фото) — 27/09/2014 14:50 — Прочитано 5646 раз
Реле давления РД-2Р, РДД-2Р (5 фото) — 15/05/2015 12:54 — Прочитано 4717 раз
Автоматизация теплового и гидравлического режима ИТП (7 фото) — 19/02/2015 17:02 — Прочитано 5268 раз
Рамный тепловой пункт — 02/11/2017 09:30 — Прочитано 2659 раз
Регулятор давления «после себя» (5 фото) — 24/04/2015 13:34 — Прочитано 3394 раз

< Назад
Вперёд >

Зависимая схема с трёхходовым клапаном и циркуляционными насосами

Зависимая схема подключения теплового пункта системы отопления к источнику тепла с трёхходовым клапаном регулятора теплового потока и циркуляционно-смесительными насосами в подающем трубопроводе системы отопления.

Данную схему в ИТП применяют при соблюдении условий:

1 Температурный график работы источника тепла (котельной) превышает либо равен температурному графику системы отопления. Тепловой пункт подключённый по данной принципиальной схеме может работать как с подмесом к подаче потока из обратного трубопровода, так и без него, то есть пустить теплоноситель из подающего трубопровода тепловой сети напрямую в систему отопления.

Например расчётный температурный график системы отопления 90/70°C, равен температурному графику источника, но источник независимо от внешних факторов всё время работает с температурой на выходе 90°C, а для системы отопления подавать теплоноситель с температурой в 90°C нужно лишь при расчётной температуре наружного воздуха (для Киева -22°C). Таким образом в тепловом пункте к воде, поступающей от источника будет подмешиваться остывший теплоноситель из обратного трубопровода пока температура наружного воздуха не опустится до расчётного значения.

2 Подключение теплового пункта выполнено к безнапорному коллектору, гидравлической стрелке или теплотрассе с разницей давлений между подающим и обратным трубопроводом не более 3м.вод.ст..

3 Давление в обратном трубопроводе источника тепла в статическом и динамическом режимах превышает как минимум на 5м. вод.ст высоту от места подключения теплового пункта до верхней точки системы отопления (статику здания).

4 Давление в подающем и обратном трубопроводе источника тепла, а также статическое давление в тепловых сетях не превышают максимально допустимого давления для системы отопления здания подключённой к данному ИТП.

5 Схема подключения теплового пункта должна обеспечивать автоматическое качественное регулирование системой отопления по температурному или временному графику.

Описание работы схемы ИТП с трёхходовым клапаном

Принцип работы данной схемы схож с работой первой схемы за исключением того, что трёхходовым клапаном может быть полностью перекрыт отбор из обратного трубопровода, при котором весь теплоноситель, поступающий от источника тепла без подмеса будет подан в систему отопления.

В случае полного перекрытия подающего трубопровода источника тепла, как и в первой схеме, в систему отопления будет подаваться только вышедший из неё теплоноситель, отбираемый из обрата.

Зависимая схема с трёхходовым клапаном, циркуляционными насосами и регулятором перепада давления.

Применяется при перепаде давления в месте подключения ИТП к тепловой сети превышающем 3м.вод.ст.. Регулятор перепада давления в данном случае подбирается для дросселирования и стабилизации располагаемого напора на вводе.

Применение пластинчатого теплообменника для ГВС

Нагрев воды от теплосети полностью обоснован с экономической точки зрения – в отличие от классических водонагревательных котлов, использующих газ или электроэнергию, теплообменник работает исключительно на отопительную систему. В результате конечная стоимость каждого литра горячей воды оказывается для домовладельца на порядок ниже.

Пластинчатый теплообменник для горячего водоснабжения использует тепловую энергию теплосети для нагрева обычной водопроводной воды. Нагреваясь от пластин теплообменника, горячая вода поступает к точкам водоразбора – кранам, смесителям, душевую в ванной комнате и пр.

Важно учитывать, что вода-теплоноситель и нагреваемая вода никак не контактируют в теплообменнике: две среды разделены пластинами теплообменного аппарата, через которые осуществляется теплообмен

Использовать воду из системы отопления в бытовых нуждах напрямую нельзя – это нерационально и зачастую даже вредно:

Процесс водоподготовки для котельного оборудования – достаточно сложная и дорогая процедура.
Для умягчения воды часто используются химические реагенты, которые негативно сказываются на здоровье.
В трубах отопления с годами скапливается колоссальный объем вредных отложений.

Однако использовать воду отопительной системы косвенно никто не запрещал – теплообменник ГВС обладает достаточно высоким КПД и полностью обеспечит вашу потребность в горячей воде.

Обвязка пластинчатого теплообменника. — Изделия и проекты

#1 chegevarik

Отправлено 20 January 2012 21:24

Прикрепленные изображения

Наверх
Вставить ник

#2 Лепило

Отправлено 20 January 2012 22:41

Привет! А та штука, за которую предположительно вы держитесь-енто же теплообменник лаваль (Alfa Laval)?
Это пищевое производство??? Если да, то остаётся молится чтоб технолог правильно свою работу сделал.
Ещё лет 7 назад ,где я ещё тогда работал этой штукой охлаждали бражку на спирт-заводе,слесаря задолбались в ночь разбирать сие чудо и чистить. Там ещё где-то рядом с вами тяжёлый ключ не вижу, примерно 130 см длиной. И сие безобразие с чисткой так и осталось… купили мойку высокого давления для машин и ей чистили каждый лист-радиатор. Когда увольнялся, стали ещё вакуумным насосом охлаждать. Закачивают вакуумом в емкость брагу и получается эффект как газ, резко из баллона если выпускать… В общем хрен забьёшь таку систему.

Терпения вашим слесарям. и работу свою надо как нить поближе снимать на фото. А в обще

Наверх
Вставить ник

#3 chegevarik

Отправлено 20 January 2012 23:51

Вы правы принцип работы теплообменника тот же что и у пастеризатора в пищевой промышленности ))) , а теплообменник нашего производства ижевский , замена устаревшим бойлерам . По-моему с бойлером хлопот не меньше чем с теплообменником.
А на счет фотографий постараюсь сделать получше, обвязка в самом разгаре .

Наверх
Вставить ник

#4 Гость_свой парень_*

Отправлено 30 January 2012 18:00

А теплообменник пластинчатый,гавно редкое!!!!!!!!!!

Наверх
Вставить ник

#5 jkramar

Отправлено 20 February 2012 08:21

Вот такой теплообменник приходилось делать для сушки пиломатериалов.

Прикрепленные изображения

Наверх
Вставить ник

#6 chegevarik

Отправлено 26 February 2012 22:33

А теплообменник пластинчатый,гавно редкое!!!!!!!!!!

Говно может быть, только от заказов отбоя нет.

Наверх
Вставить ник

#7 chegevarik

Отправлено

26 February 2012 23:13

ну вот закончили и еще пара фоток , там битпшка

А теплообменник пластинчатый,гавно редкое!!!!!!!!!!

Пластинчатые теплообменники имеют существенные преимущества перед другими теплообменниками.
Во-первых, они обладают компактностью (площадь при монтаже, обслуживании и ремонте меньше в 5 — 20 раз). Во-вторых, имеют высокий коэффициент теплопередачи.
В-третьих, имеют низкие теплопотери.
В-четвертых, имеют низкие потери давления.
В-пятых, низкие затраты при производстве монтажно-наладочных, изоляционных и ремонтных работ.
Также существует возможность разборки теплообменника при очистке, имеют возможность наращивания мощности добавлением пластин.Пластинчатый теплообменник благодаря своей простоте при монтаже может устанавливаться прямо на пол в тепловом пункте или на несущую конструкцию блочного теплопункта.

Прикрепленные изображения

Наверх
Вставить ник

Монтаж оборудования нагрева — теплообменники

Теплообменник – прибор для нагрева воды в бассейне

Теплообменник – наиболее распространенный и более экономичный, чем электронагреватель, прибор для нагрева воды в бассейне.

Теплообменники бывают из нержавейки для обычной воды и из титана для морской или соленой воды. Корпуса самих теплообменников изготавливают либо из нержавеющей стали, либо из пластика.

Процесс нагрева воды бассейна осуществляет посредством передачи тепла от горячей воды контура отопительного котла более холодной воде бассейна. Чем больше разница между этими температурами, тем больше эффективность (КПД) теплообменника. Как правило в Проекте теплоносителя в 70 – 90 градусов. Если по каким-то причинам такую температуру выдать не получается приходится увеличивать мощность теплообменника.

Схема подключения теплообменника

1 — Теплообменник

2 — Отопительный котел

3 — Контур теплоносителя(от котла)

4 — Термостат (датчик температуры)

5 — Кран

6 — Обратный клапан

7 — Циркуляционный насос

8 — Контур воды бассейна

9 — Фильтр

10 — Насос

11 — Пульт управления бассейном

12 — Забор воды из бассейна или переливной емкости

13 — Возврат

14 — Слив в канализацию (ливневку)

Работа теплообменника регулируется контроллером от датчика температуры или термостатом, которые запускают циркуляционный насос контура отопительного котла и открывают или закрывают электромагнитный клапан.

Последний открывает проток горячей воды через теплообменник. Место монтажа термостата: тройник сразу после фильтра. Место монтажа температурного датчика – специальная резьбовая гильза, врезаемая в подающую общую трубу до теплообменника или уже готовая гильза в теле самого теплообменника.

Варианты схем обвязки теплообменника по контуру теплоносителя

	Максимальный вариант обвязки теплообменника по контуру теплоносителя с измерением давления и температуры перед теплообменником и после. Применяется там где документируется температура и давление в журнале, как правило, в больших общественных бассейнах. ЭМК — электромагнитный клапан ФГО — фильтр грубой очистки М — манометр Т — термометр Кш — кран шаровый ЦН — циркуляционный насос ОК — обратный клапан
	Оптимальный вариант, применяемый и в маленьких частных и в больший общественных бассейнах. Пунктирная линия — граница ответственности между сантехниками и бассейнщиками.
	Вариант обвязки без обратного клапана. Особенность ЭМК — это то, что клапан запирает поток теплоносителя только в одном направлении, а в обратном — пропускает. В случае, когда давление на обратной магистрали теплоносителя по какой-то причине больше, чем на прямой, нагрев бассейна не прекращается.
	Вариант с мнимой экономией или с миной замедленного действия. Отсутствие фильтра грубой очистки (ФГО) приводит всегда к неисправности электро-магнитного клапана (ЭМК), из-за попадания частицы грязи разного происхождения клапан перестает закрываться и как следствие — ток теплоносителя не прекращается, идет постоянный нагрев воды бассейна.
	Вариант для самых экономных. Чем он чреват? Отсутствие ЭМК не позволяет запирать ток теплоносителя, через циркуляционный насос (ЦН) теплоноситель проходит даже тогда, когда он не работает. Отсутствие обратного клапана (ОК) в случае, когда в обратке давление больше, чем в подаче, приводит к тому, что нагрев бассейна никогда не прекращается.

Теплообменник монтируется в линию подачи очищенной песчаным фильтром воды с помощью металлопластиковых муфт. У пластиковых теплообменников и теплообменников металлических некоторых производителей (Bowman) предусмотрена муфта ПВА под вклейку. Надобность в металло-пластиковой муфте заключается в том, что при остановке потока воды в контуре воды бассейна, теплоноситель контура котла отопления продолжает отдавать тепло теплообменнику и металло-пластиковая муфта защищает ПВХ присоединение от избыточного тепла. Рассмотрим случай, когда вместо металло-пластиковой муфты вкручен обыкновенный ПВХ переход.

Переход вкручивается на ФУМ-ленту или можно и на лён. При сильном нагревании, а 90 градусов для ПВХ фитингов это избыточная температура, переход размягчается и в данном случае при последующем остужении — теряет свои геометрические размеры, он уменьшается. Происходит потеря герметичности и по этому соединению произойдет протечка. Все, это соединение никогда не восстановит свои качества, потребуется его ремонт, иными словами, замена, как и требуется по технологии, на металлопластиковую муфту.

Обвязка батареи теплообменников.

При необходимости использования нескольких теплообменников есть необходимость равномерного распределения общего потока воды. Наиболее употребим вариант симметричной обвязки, как говорят на бассейновой сленге – «штанами». Имеет право на существование и обвязка теплообменников «коллекторным» способом, т.е. трубой значительно большего диаметра, чем входной/выходной диаметр.

В любом случае, каждый теплообменник обвязывается соответствующими кранами, которыми можно отрегулировать поток. Для контроля равномерности можно на входе каждого теплообменника врезать манометр.

Недостатки, встречающиеся в монтаже теплообменников читайте в статье: «Ошибки монтажа теплообменников и их последствия».

Выбор и рассчет теплообменника.

Паспорта нагревателей

Инструмент для монтажа теплообменика

Узел обвязки калорифера AVS

Главная >
org/ListItem»> Системы автоматики >
Узел обвязки калорифера AVS

Внешний вид может отличаться. Комплектация зависит от ТЗ клиента.
Окончательный состав заверяется клиентом.
Все изменения в составе, оплаченном и подписанном в Производство,
согласовываются и оплачиваются отдельно.

По желанию заказчика поставляются в двух вариантах: в сборе и разборный

1 Узел обвязки в сборе AVS

(фото 4 Узел AVS в сборе)
Водосмесительные узлы AVS (рис. 1) применяются для обеспечения циркуляции и компенсации гидравлических потерь теплоносителя, как в обособленных воздухонагревателях так и теплообменниках встроенных в вентиляционные установки ЦСК. Совместно с системами управления узлы AVS обеспечивают регулирования тепловой мощности воздухонагревателя, при постоянном расходе теплоносителя, а также обеспечивают его защиту от повреждения путем предотвращения замерзания теплоносителя в воздухонагревателе.
Водосмесительные узлы преимущественно применяются для подключения теплообменников к централизованной системе подачи теплоносителя
В качестве теплоносителя могут выступать вода, водяные растворы этиленгликоля, пропиленгликоля и др.
Рис. 1: 1-циркуляционный насос, 2-трехходовой клапан, 3-привод трехходового клапана, 4-клапан обратный, 5-балансировочный вентиль, 6-теплообменник (не входит в комплект поставки).
В состав узла входят:
Циркуляционный насос (1) для обеспечения циркуляции теплоносителя в теплообменнике. Трехходовой регулирующий клапан (2) с электроприводом (3), обеспечивающий регулирование мощности теплообменника, путем подмешивания «обратного» теплоносителя, поступающего из теплообменника, к «прямому» теплоносителю, поступающему в теплообменник. Обратный клапан (4), предотвращающий переток теплоносителя из подающей магистрали в отводящую. Балансировочный вентиль (5), предназначенный для настройки системы.
Для повышения срока службы узла и предотвращения засорения теплообменника рекомендуется устанавливать фильтр на подающую магистраль, непосредственно перед трехходовым клапаном, который будет отсекать механические примеси, содержащиеся в теплоносителе.

Тип	Клапан	привод	Насос	Подсоединение
AVS 4-1,0	3DS 15-1,0	ADM04	VA 35/130	1
AVS 4-1,6	3DS 15-1,6	ADM04	VA 35/130	1
AVS 4-2,5	3DS 15-2,5	ADM04	VA 35/130	1
AVS 4-4,0	3DS 20-4,0	ADM04	VA 35/130	1
AVS 6-4,0	3DS 20-4,0	ADM04	VA 65/180	1
AVS 6-6,3	3DS 20-6,3	ADM04	VA 65/180	1
AVS 8-6,3	3DS 20-6,3	ADM04	VA 65/180	1
AVS 8-8,0	3DS 25-8,0	ADM04	VA 65/180	1
AVS 8-12,0	3DS 25-12	ADM04	A 56/180 M	1 1/2
AVS 8-17,0	3D 25-17	ADM04	A 56/180 M	1 1/2
AVS 11-15,0	3DS 32-15	ADM04	А 110/180 М	1 1/2
AVS 11-27,0	3D 32-24	ADM08	А 110/180 М	1 1/2

Примечание: состав и диаметр подключения узла могут отличатся от указанного в таблице, однако это не ухудшает его характеристики.

2. Узел обвязки в разобранном виде.

В данном случае предлагаются к поставке следующие элементы узла подобранные на заданные параметры калорифера: Циркуляционный насос для обеспечения циркуляции теплоносителя в теплообменнике. Трехходовой регулирующий клапан с электроприводом, обеспечивающий регулирование мощности теплообменника, путем подмешивания «обратного» теплоносителя, поступающего из теплообменника, к «прямому» теплоносителю, поступающему в теплообменник.

Вся представленная на сайте информация, касающаяся технических характеристик, наличия на складе, стоимости товаров,
носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой,
определяемой положениями Статьи 437(2) Гражданского кодекса РФ.

Обвязка водяного охладителя

Обвязка водяного охладителя (смесительный узел обвязки воздухоохладителя)

Узел регулирования воздухоохладителя предназначен для регулирования расхода рабочей среды и, соответственно, температуры воздуха на выходе из теплообменников приточных установок.

Состав смесительного узла для водяного воздухоохладителя

Трехходовый регулирующий клапан по воде с электроприводом
Циркуляционный насос
Кран шаровый рычажный — 2 шт.
Клапан обратный
Фильтр сетчатый
Термоманометр — 2 шт.
Кран для выпуска воздуха
Кран спуска воды
Соединительные трубы и фитинги

Постоянные данные для таблицы:

Макс. рабочее давление = 1,0 МПА
Макс. рабочая температура = 120 &degС
Усилие = 6 Н/м

Теплоноситель					Привод
Макс. расход м/ч	Макс. рабочее давление, МПА	Макс. рабочая температура, &degС	Kvs клапана	Присоединение	Напряжение питания, В	Управление	Усилие, Н/м
36	1,0	120	63	21 1/2 «	220	3-х поз.	6
5	1,0	120	8	1″	~24В	0-10В	6
5	1,0	120	8	1″	220	3-х поз.	6
9	1,0	120	15	1 1/4 «	~24В	0-10В	6
9	1,0	120	15	1 1/4 «	220	3-х поз.	6
12	1,0	120	17	2″	~24В	0-10В	6
12	1,0	120	17	2″	220	3-х поз.	6
17	1,0	120	24	2″	~24В	0-10В	6
17	1,0	120	24	2″	220	3-х поз.	6
21	1,0	120	31	2″	~24В	0-10В	6
21	1,0	120	31	2″	220	3-х поз.	6
29	1,0	120	41	2″	~24В	0-10В	6
29	1,0	120	41	2″	220	3-х поз.	6
36	1,0	120	63	21 1/2 «	~24В	0-10В	6

Если вам нужен узел обвязки для приточной установки, вы можете запросить смету или связаться с нашими специалистами.

На заказ мы изготовили более 2 000 уникальных теплообменников — строго по ТЗ, с честной рядностью и точными характеристиками. Подробнее »

У нас есть производство в России и партнерский завод в Италии (CO.MA. spa). В Европе выпускается аппаратура из AISI 304 и AISI 316 — коррозионностойких сталей.

Мы доставляем теплообменники в сборе, по запросу проводим подключение на месте.

Здание Правительства Москвы: Дом-книжка на Новом Арбате

Lotte Plaza Hotel Moscow

Экспоцентр на Красной Пресне

Шоколадно-кондитерская фабрика Рот Фронт

ФКП «Щелковский биокомбинат»

ЗАО «Энергоконтракт-Томилино»

«Управление административными зданиями» корпорации Росатом

АТЦ «Москва» на Каширском шоссе

Волейбольный спортивно-развлекательный комплекс в г. Одинцово

ТЦ «Капитолий» Ленинградский

ФГАУ МНТК Микрохирургия глаза им. акад. С.Н. Федорова Минздрава России

«World class» — сеть фитнес-клубов

«Фуяо Стекло Рус»

Отправить заявку

Нажимая кнопку «Рассчитать», вы подтверждаете, что ознакомились с Правилами обработки персональных данных и принимаете их.

Нажимая кнопку «Отправить», вы подтверждаете, что ознакомились с Правилами обработки персональных данных и принимаете их.

Нажимая кнопку «Перезвоните мне», вы подтверждаете, что ознакомились с Правилами обработки персональных данных и принимаете их.

Схема трубопровода теплообменника

(кожухотрубный) с 3D-моделью — обсуждение трубопроводов

В этой статье мы укажем на некоторые из основных соображений, которые необходимо учитывать при прокладке трубопровода для кожухотрубного теплообменника. Эти соображения приведены ниже.

В рабочих зонах не должно быть никаких трубопроводов и принадлежностей, чтобы облегчить снятие каналов, кожухов и пучков труб, а также техническое обслуживание и очистку.

Необходимое пространство для доступа к теплообменнику

Спереди пространство, необходимое для удаления трубного пучка, равно = длине трубы + (от 450 до 1500 мм) * (рекомендуемая длина варьируется от 450 до 1500 мм. Обычно достаточно 1500 мм)

Сзади для покрытия требуется не менее 1500 мм удаление.

Для удаления фланцевых болтов Необходимо обеспечить 450 мм свободного пространства вокруг.

Во время технического обслуживания необходимо снимать головку канала теплообменника. Для этого сопло с канальной головкой должно быть оснащено фланцем для отрыва. Спроектируйте трубопровод так, чтобы конец канала теплообменника можно было снять, не снимая запорные клапаны.

Обрыв фланцев на трубопроводе теплообменника

Лучшее место для клапанов и заглушек — непосредственно у патрубка теплообменника. В случае коленчатого патрубка на теплообменнике необходимо убедиться в наличии достаточных зазоров между маховиком клапана и внешней стороной теплообменника.

Ручки клапанов должны быть доступны с уровня земли и из пути доступа. Свободное пространство по бокам горизонтальной обечайки должно быть использовано для размещения манифольдов, узлов регулирующей арматуры и КИПиА. В качестве альтернативы узлы регулирующей арматуры можно расположить рядом с трубной эстакадой.

Расположение клапанов — трубопровод теплообменника

Отверстие должно быть размещено на горизонтальных участках трубопровода непосредственно над перекрытием. Доступ к отверстию всегда должен осуществляться с передвижной лестницы.

Датчики давления и температуры, монтируемые на месте, могут быть размещены на трубопроводе теплообменника или патрубках теплообменника, на кожухе или технологических линиях, они должны быть видны из прохода доступа.

1А. Если линия, подходящая к теплообменнику, подходит к нему с правой стороны трубной эстакады или двора, она должна поворачивать вправо от осевой линии теплообменника, а те линии, которые подходят к теплообменнику слева, должны поворачивать влево от его центральной линии. Это сделано для того, чтобы избежать перекрестной маршрутизации возле теплообменника.

1Б. линии с клапанами должны быть обращены к пространству доступа с клапанами/регулирующим клапаном, расположенными близко к теплообменнику.

1С. Вспомогательные линии (например, паропроводы), подсоединяемые к вспомогательному коллектору на трубной эстакаде, могут быть расположены с любой стороны теплообменника, чтобы минимизировать длину трубопровода.

Ниже для справки приведена управляемая пользователем 3D-модель. На нем показано базовое расположение трубопроводов теплообменника .

Подключение к подземному трубопроводу охлаждающей воды

1Д. Если линия охлаждающей воды находится под землей, то она должна проходить непосредственно под выровненным патрубком головки канала. Таким образом, ветвь, соединяющая насадку канальной головки с коллектором охлаждающей воды, будет прямой без изгибов. предусмотрите золотник, как показано ниже, если в этой линии необходимо использовать дисковый затвор.

1Э. Во избежание стекания конденсата в сторону теплообменника предпочтительным соединением паропроводов является верхняя часть коллектора. Тем не менее, нет ничего плохого в подключении пара снизу коллектора, если конденсатоотводчики расположены в нижней точке.

1эт. Трубопровод, соединяющий теплообменник с соседним технологическим оборудованием, может проходить от точки к точке чуть выше требуемого запаса.

1Г. петель, карманов следует избегать. Проектировщик должен проанализировать всю длину трубопровода, проложенного от теплообменника к другому оборудованию, стремясь обеспечить не более одной верхней и одной нижней точки, независимо от длины линии.

1ч. Трубопровод должен быть приподнят на минимальное расстояние (≈2200 мм) от уровня земли или над головой платформы для свободного пространства над головой оператора. Его также можно приподнять, чтобы он соответствовал назначенной высоте эстакады для труб. Там, где он может работать на уровне земли, должен быть зазор не менее 300 мм от уровня земли.

1И. Зазор между нижней частью трубы и грунтом должен быть от 150 до 200 мм с учетом места, необходимого для дренажного клапана.

2А. Следует избегать чрезмерных нагрузок трубопровода на патрубки теплообменника из-за фактического веса трубы и фитингов и сил теплового расширения путем обеспечения надлежащего типа опоры в надлежащем месте.

2Б. Трубопровод должен быть устроен таким образом, чтобы не требовалась временная опора для снятия канала и пучка труб.

2С. Для анализа напряжений при прокладке самой трубы необходимо учитывать фиксированное и свободное положение седла теплообменника.

Как правило, байпасные трубопроводы вокруг теплообменников предусмотрены для контроля температуры и обеспечения возможности очистки во время работы остальной части технологической установки. Возможны случаи, когда повышение эффективности работы в результате очистки или ремонта при работе остальной части технологического блока оправдывает затраты на установку байпаса. Нет необходимости устанавливать запорные клапаны на технологической стороне теплообменника, за исключением случаев, когда клапан необходим для управления потоком или когда теплообменник может быть обойден во время работы агрегата.

Устройство байпаса теплообменника

Обеспечьте байпасную линию между подачей охлаждающей воды и линиями возврата для предотвращения замерзания, когда теплообменник не работает.

Каталожные номера:

Э.Д. Баусбахер, Роджер Хант, 1993 г., компоновка технологической установки и проектирование трубопроводов /www.red-bag.com/design-standards/339-bn-ds-c48-typeral-exchanger-piping-and-data-reboilers.html

Компоновка оборудования теплообменника (кожухотрубного) – Обвязка трубопроводов

Относительное положение теплообменников по отношению к другому оборудованию на нефтехимическом заводе можно легко оценить по блок-схеме. Можно придерживаться следующей общей классификации.

1. Теплообменники, которые должны находиться рядом с другим оборудованием.

Теплообменники, такие как ребойлеры, должны располагаться рядом с соответствующими башнями. В соответствии с технологическими требованиями есть конденсаторы, которые должны быть рядом с их флегмовыми барабанами рядом с башней.

2. Теплообменники, которые должны находиться рядом с другим технологическим оборудованием.

Некоторыми примерами являются теплообменники в замкнутом контуре насоса, верхние конденсаторы, которые должны располагаться рядом с их башней, чтобы обеспечить минимальное падение давления в линии. Кроме того, там, где есть отвод снизу градирни – к потоку от теплообменника к насосу, теплообменники должны располагаться близко к градирне или барабану для короткой линии всасывания.

3. Теплообменники, которые должны располагаться между удаленным технологическим оборудованием.

Примером могут служить теплообменники с технологическими линиями, подключенными как к кожуху, так и к трубе, которые находятся далеко друг от друга. Здесь теплообменники могут быть размещены там, где встречаются два потока, и лучше всего расположить их на той стороне двора, где размещается большая часть сопутствующего оборудования. В других местах затраты на трубопроводы выше.

4. Теплообменники, которые должны располагаться вблизи границы батареи

Если теплообменник находится между технологическим оборудованием и границей батареи, например, охладители продукта, он должен быть расположен рядом с границей батареи, чтобы уменьшить длину трубопровода.

5. Теплообменники, которые можно штабелировать.

Следующим шагом в компоновке является определение того, какие теплообменники можно устанавливать друг на друга, чтобы упростить прокладку трубопроводов и сэкономить место на участке. Большинство объектов одной службы группируются автоматически. Два теплообменника последовательно или параллельно обычно устанавливаются друг на друга. Иногда теплообменники малого диаметра, установленные последовательно, могут быть установлены в штабель по три штуки. Два обменника в разных сервисах также могут быть объединены в стек. Между двумя теплообменниками должен быть обеспечен достаточный зазор для трубопроводов со стороны кожуха и канала.

Рис. 1A – многоуровневый теплообменник
Как определить высоту теплообменника/фундамента –:
1 . Там, где технологические требования диктуют высоту, это обычно указывается в P&ID. минимальные требования к отметке будут такими, как показано на механической блок-схеме, отклонение от минимальной отметки должно быть одобрено инженером-технологом.
2. С экономической точки зрения сорт является оптимальным размещением оборудования, где также более удобно для работы с трубным пучком и общего обслуживания.
3. Теплообменник будет поднят, чтобы удовлетворить следующие
* Гравитационный поток продукта от 1 единицы оборудования к другому.
* Требуемый кавитационный запас насоса.
* Другие механические или технологические требования.
4 . Для подъема теплообменников без особых требований рекомендуется следующая процедура:
Выберите теплообменник с самым большим нижним соединением. Измерьте расстояние от этой поверхности патрубка до осевой линии теплообменника. Добавьте к этому размер соединительного фланца (высоту) + высоту колена LR того же размера (1,5 x внешний диаметр) + 300 мм для зазора над уровнем земли, если точка слива представляет собой клапан, или 230 мм, если точка слива заглушена. Это даст вам размер требуемого размера от уровня до горизонтальной осевой линии теплообменника.
Из приведенного выше вычтите расстояние от осевой линии теплообменника до нижней стороны основания теплообменника, как известно из чертежа теплообменника, и вы получите конечную высоту фундамента с раствором. См. иллюстрацию на Рис. 2A.
Рис. 2A – Высота теплообменника/высота фундамента
Предпочтительно, если эта высота фундамента может быть общей для всех теплообменников в группе. Если это невозможно из-за крайних размеров кожуха или соединительной трубы, то, возможно, можно выбрать две высоты.
Общие моменты, которые следует учитывать при компоновке оборудования теплообменника на химическом заводе:
Пространство для доступа вокруг теплообменника:
5. Оставьте пространство и доступ вокруг фланцев и головок теплообменника, а также очистку трубного пучка /тянущее пространство впереди и на одной линии с корпусом.
На переднем конце или конце канала минимальное расстояние, равное длине трубы плюс 1500 мм, считается достаточным. Это пространство для вытягивания пучков должно быть показано на плане участка, и оно может проходить над подъездными путями в пределах единицы площади или над периферийными дорогами, которые не требуются для доступа к другим заводам.
В задней части теплообменников должно быть свободное пространство не менее 1500 мм для снятия крышки.
Пространство для доступа, которое должно быть сохранено на одной стороне теплообменника, может быть обеспечено с помощью нижеприведенного процесса-
Определите предпочтительную сторону теплообменника, на которой более подходит управление трубопроводами. с этой стороны необходимо оставить свободное пространство
(a) Минимум 100 мм от внешнего края кожуха теплообменника
(b) Минимальное расстояние до установленных трубопроводов и регулирующих клапанов. Это может быть, например, внешний диаметр фланца + мин. 100 мм
(c) Минимум 700 мм для прохода. См. рис. 3A для того же.
Рис-3A-расстояние протяжки/доступа к трубному пучку теплообменника
На стороне, противоположной трубопроводу и доступу, может быть другой теплообменник или любое другое оборудование установки; в этом случае необходимо соблюдать общие правила размещения оборудования завода. Итак, мы рассмотрели все 4 стороны теплообменника и необходимое для них пространство.
6 . Если технологические требования позволяют, кожухотрубные теплообменники могут быть размещены вертикально, поддерживаемые проушинами и патрубками башни в установке, поддерживаемой башней, стальными конструкциями и бетонными опорами. Изучите нагрузку на платформу, если канал или головка теплообменника должны опираться на платформу во время обслуживания, предусмотрите поручни для снятия там, где это необходимо для удаления трубки. Для вертикального кожухотрубного теплообменника должно быть обеспечено достаточно места для снятия пучка труб.
Также необходимо проверить и сохранить зазоры стрелы мобильного крана для удаления труб и зоны доступа на уровне земли для мобильного погрузочно-разгрузочного оборудования.
Ориентация теплообменника:
7. Горизонтальные кожухотрубчатые теплообменники размещаются так, чтобы торец канала был обращен к вспомогательной дороге или ремонтному подъезду для снятия пучка труб.
8. На компоновке выровняйте все крышки кожуха теплообменника на рабочем проходе для обеспечения зазора для обслуживания, за исключением случаев, когда подземные линии охлаждающей воды находятся непосредственно под концевыми патрубками каналов. В этом случае выровняйте концевые патрубки канала и направьте их в сторону подъездной дороги или зоны обслуживания.
9. Располагая теплообменники в ряд, устраивайте седловину, чтобы иметь более экономичный общий (рядный или комбинированный) дизайн фундамента/конструкции. Кроме того, в таком блоке может быть предусмотрен передвижной портал для обслуживания ряда теплообменников.
10. Группы кожухотрубчатых теплообменников должны располагаться так, чтобы канальный патрубок был выровнен в вертикальной плоскости, чтобы обеспечить аккуратный вид и облегчить деталировку труб.
11. Вертикальные ребойлеры будут располагаться на задней стороне сосуда (сторона сосуда, обращенная в сторону от трубопровода). Оставьте место для поломки фланцев и падения днища ребойлера.
Рис-4A-Ориентация теплообменника
Расстояние между теплообменниками:
12. Теплообменники могут располагаться по отдельности или парами. При отсутствии промежуточного управления (т. е. клапанов, которым необходим доступ между теплообменниками) их также можно размещать большими группами. Эти парные и сгруппированные теплообменники могут работать последовательно или параллельно.
13 . Отдельные теплообменники, расположенные рядом друг с другом, должны иметь свободный проход шириной 750 мм, т. е. свободное пространство между кожухами или соответствующими трубопроводами и изоляцией. При этом парные теплообменники размещаются на расстоянии не менее 450 мм друг от друга снаружи соседнего канала или фланца крышки для целей технического обслуживания.
Рис-5A-расстояние между двумя теплообменниками/опора теплообменника
14 . Теплообменники можно штабелировать на высоте до 3600 мм от земли или платформы. Более высокая высота штабелирования требует рассмотрения платформы или стационарных погрузочно-разгрузочных устройств для доступа к фланцам канала и крышки.
Опора теплообменника:
15. Каждый кожухотрубный теплообменник имеет две опорные ножки, одна с прорезями для обеспечения теплового расширения, а другая считается анкерной. Конец теплообменника, примыкающий к стойке, обычно является фиксированным концом, но если коллекторы CW находятся под землей, фиксированный конец заменяется на конец канала, к которому подсоединяются трубы охлаждающей воды. см. рис. 5А. В любом случае, за исключением случая подземного коллектора CW, как указано выше, результат гибкости трубопровода должен преобладать над любыми другими рекомендациями.
16. Расположение якоря горизонтального ребойлера зависит от взаимного расположения якоря судна только одним концом.
17. Термосифонный ребойлер может опираться на соседний сосуд или на независимую от уровня конструкцию. В любом случае метод и расположение опоры будут определяться напряжением трубопровода. Расположение опоры будет определяться на основе сведения к минимуму дифференциального перемещения между трубопроводом ребойлера и резервуаром. Когда это возможно, рекомендуется поддерживать термосифонные ребойлеры независимо от платформы, чтобы улучшить доступность обслуживания и эксплуатации.
A Презентация теплообменника
Поделиться с:
Теплообменник — это устройство, предназначенное для передачи тепла между двумя или более жидкостями (жидкостью, паром или газом) с разными температурами. В зависимости от теплообменника процесс передачи тепла может быть газ-газ, жидкость-газ или жидкость-жидкость. Жидкости не находятся в прямом контакте, в отличие от дистилляционной колонны.
В этой статье основное внимание уделяется типам теплообменников, применению, работе, кодам конструкции и изучению различных аспектов конструкции.
СОДЕРЖАНИЕ
Типы теплообменника
. В основном пять типов теплообменника, используемых в промышленности процессов-
Двойной труб тип
Shell и тип
Shell и Tube Type
Shell и Tube Type
Shell и Tube Type
Shell и Tube Type
.
Спиральный
Вентиляторный или воздушный охладитель
Двухтрубный теплообменник
Двухтрубный теплообменник является одним из самых простых типов теплообменников. Он называется теплообменником с двумя трубами, потому что одна жидкость течет внутри трубы, а другая жидкость течет по этой трубе и внутри другой трубы, которая окружает первую трубу.
Конструкция теплообменника с двойной трубой представляет собой концентрическую трубу. Поток жидкости в двухтрубном теплообменнике может быть прямоточным или противоточным.
В основном существует два типа потоков жидкости: спутный поток схема, когда два потока жидкости движутся в одном направлении, противоток , когда поток жидкости движется в противоположных направлениях направления.
При изменении условий (температура на входе, скорость потока, свойства жидкости, состав жидкости и т. д.) в трубах количество передаваемого тепла также меняется. Это переходное поведение жидкости приводит к изменению температуры процесса, что приводит к точке, в которой распределение температуры становится устойчивым.
Когда тепло начинает передаваться, в результате температура жидкостей изменяется до тех пор, пока температуры не достигнут устойчивого состояния (означает одинаковую температуру в обеих жидкостях). Их переходное поведение зависит от времени.
В двухтрубном теплообменнике горячая технологическая жидкость (выходящая из технологического оборудования) протекает внутри внутренней трубы и передает свое тепло охлаждающей воде, протекающей по внешней трубе. Теплопередача продолжается до тех пор, пока не изменятся условия, такие как скорость потока или температура на входе.
Рис. 2: Схема двухтрубного теплообменника
Новое установившееся состояние будет наблюдаться, как только температуры на входе и выходе горячей и холодной жидкости станут стабильными. На практике температуры никогда не будут полностью стабильными, но при значительных изменениях температуры на входе может наблюдаться относительно устойчивый режим.
Примечание. Двухтрубные теплообменники можно соединять последовательно или параллельно для увеличения скорости теплопередачи в системе без каких-либо осложнений.
Распределение жидкости во внутренней или внешней трубе
Коррозионно-активные жидкости обычно текут по внутренним трубам, так как если они текут по внешней трубе, они вызывают коррозию обеих труб.
Пар обычно проходит по внешним трубам, а охлаждающая вода по внутренним трубам.
Если обе жидкости одинаково агрессивны или неагрессивны по своей природе, холодная жидкость проходит через внешние трубы, чтобы уменьшить тепловые потери.
Преимущества
Один из самых простых и дешевых типов теплообменников.
Может использоваться для работы с высокотемпературными, высоконапорными и высоковязкими жидкостями.
Может быть оснащен продольными ребрами, прикрепленными к внутренней трубе, для увеличения скорости теплопередачи.
Ограничения
Обеспечивает меньшую площадь теплообмена на единицу длины труб по сравнению с теплообменниками других типов.
Не выдерживает турбулентность потока жидкости по трубам.
Применение
Полимерная промышленность
Молочная промышленность
Химическая промышленность
Прежде чем перейти к другим типам теплообменников, давайте сначала разберемся с устройством потока или характером движения жидкости в теплообменнике.
Схема или схема потока в теплообменнике
Схема потока, также известная как схема потока в теплообменнике, относится к направлению движения жидкостей внутри теплообменника по отношению друг к другу. Существует четыре типа моделей потока —
Co-current flow
Counter-current flow
Cross-flow
Hybrid-flow
Co-current Flow
Co-current flow also known as parallel -поток – это устройство потока, при котором жидкости движутся параллельно друг другу и в одном направлении. Хотя эта схема потока обычно приводит к более низкой эффективности, чем схема противотока.
Противоточный поток
Противоток, также известный как противоток, представляет собой расположение потока, при котором жидкости движутся антипараллельно (то есть параллельно, но в противоположных направлениях) друг другу внутри теплообменника. Это наиболее часто используемая схема потока в теплообменнике.
Конфигурация с противотоком обычно обеспечивает наивысшую эффективность, поскольку обеспечивает наибольшую скорость теплопередачи между двумя жидкостями.
Поперечный поток
В поперечном потоке жидкости текут перпендикулярно друг другу. Эффективность теплообменника с такой схемой потока находится между противоточными и прямоточными теплообменниками.
Гибридный поток
В гибридном потоке используется некоторая комбинация вышеупомянутой схемы потока. Эти типы теплообменников со структурой потока обычно используются для учета ограничений приложения, таких как требования к пространству, бюджету или температуре и давлению.
Рисунок 3 ниже иллюстрирует различные типы организации потока.
Теперь, я надеюсь, вы получили представление о схеме потока или устройстве внутри теплообменника. Перейдем снова к другим типам теплообменников-
Кожухотрубный теплообменник
Из всех типов теплообменников кожухотрубные теплообменники являются наиболее универсальными. Кожухотрубный теплообменник выполнен с несколькими трубами, закрепленными на трубной решетке, помещенной внутри цилиндрической оболочки.
Конструкция этого типа теплообменника позволяет работать в широком диапазоне давлений и температур. Если нам нужно охладить или нагреть большое количество жидкостей или газов, в первую очередь следует рассмотреть применение кожухотрубного теплообменника.
Кожухотрубный теплообменник состоит из кожуха, трубного пучка, трубной решетки, перегородки, стяжки и двух головок или крышек на обоих концах кожуха. Выбирая различные конструкции этих основных частей, мы можем иметь различные типы теплообменников в соответствии с TEMA.
Кожухотрубчатые теплообменники далее классифицируются на основе их конструкции. В основном существует четыре типа:
с фиксированной оболочкой и трубкой
U-образная трубка, тип 9.0033
Тип с плавающей головкой
Тип с котлом
Фиксированный кожухотрубный теплообменник
Фиксированный кожухотрубный теплообменник с прямыми трубами, приваренными к обоим концам листовыми и трубчатыми трубами. оболочка.
Теплообменники с неподвижной трубчатой пластиной очень широко используются в обрабатывающей промышленности, так как абсолютно исключено смешивание двух жидкостей.
Основные компоненты кожухотрубного теплообменника
Основными компонентами кожухотрубных теплообменников являются следующие:
Пучок труб : Пучок труб представляет собой набор труб, которые обеспечивают площадь теплопередачи между двумя жидкостями, циркулирующими внутри труб. и жидкость, которая циркулирует внутри скорлупы.
Трубная решетка : Трубная решетка представляет собой металлическую пластину с просверленным отверстием, в котором размещаются трубы, которые фиксируются развальцовкой или сваркой.
Перегородки: Перегородки используются для управления общим направлением потока внутри кожуха, а также служат опорой для трубок.
Стяжка: Используется для разделения двух перегородок.
Оболочка и соединения : Оболочка представляет собой цилиндрическую оболочку второй жидкости. Корпус обычно изготавливается из стального листа цилиндрической формы и продольно сваривается. Кожух имеет патрубки для входа и выхода вторичной жидкости.
Съемные днища : Съемные днища соединены с трубчатыми пластинами на обоих концах теплообменника, задачей которых является обеспечение циркуляции продукта через трубчатую балку.
Области применения
Стационарный кожухотрубный теплообменник подходит для всех систем, где разница температур между кожухом и трубой невелика.
Может устанавливаться вертикально и горизонтально в обоих направлениях.
Преимущества
Трубки можно чистить механически после снятия крышки.
Для очистки трубки изнутри можно использовать проволочную щетку.
Редкая утечка.
Низкая стоимость
Простая конструкция
Ограничения
Пучок труб закреплен на корпусе и не может быть удален.
Оболочку нельзя чистить механически, нужно чистить химикатами.
Ограничено более низкой температурой.
U-образный трубчатый теплообменник
Как следует из названия, в этом типе теплообменника пучок труб имеет U-образную форму . Трубная решетка только одна, так как труба открыта только с одной стороны. Все трубы начинаются с верхней половины этой трубной доски и заканчиваются в нижней половине трубной доски, которая образует U-образный изгиб или U-образную форму в оболочке, как показано на Рисунке 5 ниже-9.0003
Преимущества
Расширение оболочки и трубы независимо, поэтому используется для работы при высоких температурах.
Можно очистить кожух изнутри, сняв пучок трубок.
Очистка трубного пучка возможна снаружи.
Экономически эффективен, так как компенсаторы не требуются, а пучок труб может расширяться или сжиматься.
Ограничения
Очистка труб с помощью проволочной щетки невозможна, так как трубы не прямые.
Извлечение трубки из трубного пучка затруднено.
Устанавливается только горизонтально
Теплообменник с плавающей головкой
В кожухотрубном теплообменнике этого типа один конец труб закреплен в трубной решетке, а другой конец труб свободен. расширяться или оставаться плавающими внутри оболочки.
Теплообменник с плавающей головкой является одним из наиболее часто используемых теплообменников. Как правило, кожух и трубный пучок не подвержены расширению или сжатию, что не вызывает теплового напряжения между кожухом и трубным пучком, если разница температур между двумя жидкостями велика.
Преимущества
Простота осмотра
Расширение трубы и кожуха не проблема
Простота очистки
Подходит для применения при высоких температурах
Высокая надежность и широкая адаптируемость
Трубы прямые, отдельные трубы можно заменять или очищать, не снимая трубный пучок
Это перекрывает недостатки теплообменников U-образного типа
Нет ограничений на количество проходов трубок
Ограничения
Это дорого по сравнению с другими теплообменниками
Большое количество соединений с прокладкой тип теплообменника за счет плавающей головки.
Устанавливается только горизонтально
Теплообменник котлового типа или ребойлер
Теплообменник котлового типа, в основном известный как ребойлеры, используется на нефтеперерабатывающих заводах в составе дистилляционной колонны. Может потребоваться перекачка жидкости из кубового остатка дистилляционной колонны в котел, или может быть достаточный напор жидкости для подачи жидкости в ребойлер из-за разницы напоров.
В этом теплообменнике ребойлерного типа пар проходит через пучок труб и выходит после получения конденсата. Жидкость со дна колонны, обычно называемая кубовым остатком или кубовым продуктом, протекает через обечайку.
Ребойлеры для котлов достаточно надежны, чтобы выдерживать высокую степень парообразования до 80%, и их легко поддерживать на этом уровне. Он производит химический пар. Пучок ребойлера котлового типа может быть U-образного типа или типа с плавающей головкой.
Разница между ребойлером и бойлером
Parameters REBOILER BOILER
Purpose Produce Chemical Vapor Produce Steam
Equipment Type Process Equipment Utility Equipment
Расположение на заводе Технологическая установка Подсобное помещение
Теплоноситель Steam Fire
Design Code TEMA-R IBR (Indian Boiler Regulation)
Plate Type Heat Exchanger
A plate type heat exchanger is made of a series параллельных пластин, которые располагаются над другой пластиной (альтернативно) так, чтобы обеспечить возможность образования ряда каналов для протекания жидкости между ними.
Зазор между двумя соседними пластинами образует канал, по которому течет жидкость. Вы можете увеличить или уменьшить мощность теплообменника, добавляя или удаляя пластины, когда это необходимо.
Впускные и выпускные отверстия в углах пластин позволяют горячей и холодной жидкости течь по чередующимся каналам в теплообменнике, так что пластина всегда находится в контакте одной стороной с горячей жидкостью, а другой — с холодной жидкостью.
Размер листа рекомендуется от 100 мм х 300 мм до 1000 мм х 2500 мм. Минимальное количество пластин в одном теплообменнике рекомендуется 10, а максимальное может достигать нескольких сотен.
На приведенном ниже рисунке показан поток жидкости внутри теплообменника пластинчатого типа. Жидкости разделены на несколько параллельных потоков и могут создавать идеальные противоточные потоки.
Преимущества
Высокая площадь и скорость теплопередачи
Компактный дизайн и меньшая занимаемая площадь
За счет увеличения количества пластин можно увеличить площадь теплопередачи вещества
Требуется меньший объем жидкости
Низкая стоимость
Меньшие потери тепла
Простота обслуживания
Ограничения
Ограничено температурой 150°C (для низкотемпературного применения) и давлением 300 фунтов на кв. дюйм
Утечка выше, чем у других типов теплообменников
Не подходит для применения с высокой вязкостью пластины
Прокладка, используемая между пластинами, не может работать с коррозионной жидкостью
Падение давления выше
Теплообменник спирального типа
Теплообменник спирального типа изготавливается путем прокатки двух металлических пластин вокруг центрального сердечника с образованием двух концентрические спиральные проточные каналы, по одному для каждой жидкости. Края пластины сварены таким образом, что каждая жидкость остается в своем проходе и не происходит перетока или смешения обеих жидкостей.
Ширина пластин канала и зазор между пластинами оптимизированы для заданного режима работы, максимальной скорости теплопередачи и простоты доступа. Зазор между пластинами поддерживается приваренной прокладкой, хотя для некоторых теплообменников они не требуются.
Благодаря своей круглой форме и большому отношению площади поверхности к объему спиральный теплообменник обладает уникальными преимуществами по сравнению с другими типами теплообменников.
Преимущества
Более высокая тепловая эффективность
Возможность самоочистки проходов
Схема противотока или прямотока
Требуется меньше места
Меньшая стоимость
Требуется меньше обслуживания
Возможна более длительная продолжительность работы
Воздушный охладитель или охладитель с ребристым вентилятором
3
3
3 Теплообменники, также известные как Fin fan Cooler, — это не что иное, как традиционное название Air Cooler. Например радиатор в машине. Хотя в охладителе используются ребра, это увеличивает остаточное время, что еще больше увеличивает эффективность системы. В теплообменниках этого типа в качестве охлаждающей среды используется окружающий воздух.
Применение
Используется в верхней линии дистилляционной колонны для охлаждения верхнего продукта
Используется в чиллере для отвода тепла от конденсатора
Устанавливается на трубной эстакаде или может быть на платформе или конструкции
Ребристый вентилятор Охладитель подразделяется на два типа:
С принудительной тягой
С принудительной тягой
Разница между теплообменниками с принудительной и принудительной тягой
Induced Draft Forced Draft
Fans are positioned above the tube bundle Fans are positioned below the tube bundle
It creates Vacuum It creates Pressure
Lower operating cost Более высокие эксплуатационные расходы
Требуется больше места Требуется меньше места
Наиболее предпочтительный тип Используется, только если пространство ограничено 9
Рекомендации по выбору теплообменника между жидкостями зависит от спецификаций и требований применения. Расчет выполняется для размера теплообменника в соответствии с требованиями к скорости теплопередачи, и при выборе теплообменников учитываются некоторые другие соображения.
Некоторые факторы, которые должны учитывать соответствующие специалисты при проектировании и выборе теплообменника-
Тип жидкости, поток и их свойства
Требуемая тепловая мощность
Наличие места
Диапазон температур
Бюджет проекта
Доступность поставщиков
Законодательные требования
Код проекта
Применение и т. д.
Код проекта, связанный с теплообменником
Код конструкции, использованный для изготовления теплообменника, указан ниже-
TEMA (Ассоциация производителей трубчатых теплообменников)
TEMA представляет собой дополнительные категории в зависимости от применения теплообменников-
TEMA-R: Если теплообменник используется в нефтехимической, нефтеперерабатывающей или углеводородной промышленности
ТЕМА-С: Если теплообменник используется в общих службах
ТЕМА-В: Если теплообменник используется в химической промышленности
ASME (Американское общество инженеров -механиков)
ASME SECTION II
ASME SECTION V
ASME SECE VIII
22247. Похожие сообщения
Некоторые важные нормы и стандарты для трубопроводов
Расчет углового изгиба для целей изготовления
Позиции сварки труб: 1G, 2G, 5G и 6G
Расчет толщины трубы для внутреннего давления
Справочные материалы
www.enggcyclopedia.com
www.thomasnet.com
Теплообменники: книга по выбору, оценке и расчету тепловых характеристик, Анчаса Прамуанджароенки, Хунтан Лю и С. Какак
Справочник по проектированию теплообменников, Куппан Тулукканам
www.onda-it.com
unitedcoolingtower.com
www.chartindustries.com
Поделитесь с:

ТЕПЛООБМЕННИК — ТРУБОПРОВОДЫ-ЗНАНИЯ
ТЕПЛООБМЕННИК
9 000319 000319 00031
10030 Теплообменники — это устройства, предназначенные для передачи тепла между двумя или более жидкостями, т. е. жидкостями, парами или газами с разными температурами. В зависимости от типа используемого теплообменника процесс теплопередачи может быть газ-газ, жидкость-газ или жидкость-жидкость и происходить через твердый сепаратор, который предотвращает смешивание жидкостей, или прямой поток жидкости. контакт. Другие конструктивные характеристики, включая конструкционные материалы и компоненты, механизмы теплопередачи и конфигурации потока, также помогают классифицировать и классифицировать типы доступных теплообменников. Эти теплообменные устройства, находящие применение в самых разных отраслях промышленности, разработаны и изготовлены для использования как в процессах нагрева, так и в процессах охлаждения.
Проектирование теплообменника представляет собой упражнение в термодинамике, науке, изучающей поток тепловой энергии, температуру и взаимосвязь с другими формами энергии. Чтобы понять термодинамику теплообменника, хорошей отправной точкой является изучение трех способов передачи тепла: проводимости, конвекции и излучения. В разделах ниже представлен обзор каждого из этих режимов теплопередачи.
Проводка
Теплопроводность – это передача тепловой энергии между материалами, находящимися в контакте друг с другом. Температура — это мера средней кинетической энергии молекул в материале: более теплые объекты (имеющие более высокую температуру) демонстрируют большее молекулярное движение. Когда более теплый объект соприкасается с более холодным объектом (тот, который имеет более низкую температуру), между двумя материалами происходит передача тепловой энергии, при этом более холодный объект получает больше энергии, а более теплый объект становится менее заряженным. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие.
Скорость, с которой тепловая энергия передается в материале за счет теплопроводности, определяется следующим выражением:

, ΔT – разница температур между одной и другой сторонами материала (температурный градиент), A – площадь поперечного сечения материала, а d – толщина материала. Константа k известна как теплопроводность материала и зависит от внутренних свойств материала и его структуры. Воздух и другие газы обычно имеют низкую теплопроводность, в то время как неметаллические твердые вещества имеют более высокие значения, а металлические твердые вещества обычно имеют самые высокие значения.
Конвекция
Конвекция — это передача тепловой энергии от поверхности посредством движения нагретой жидкости, такой как воздух или вода. Большинство жидкостей расширяются при нагревании и, следовательно, становятся менее плотными и поднимаются по сравнению с другими более холодными частями жидкости. Итак, когда воздух в комнате нагревается, он поднимается к потолку, потому что он теплее и менее плотный, и передает тепловую энергию, сталкиваясь с более холодным воздухом в комнате, затем становится более плотным и снова падает к полу. Этот процесс создает естественный или свободный конвекционный поток. Конвекция также может происходить за счет того, что называется принудительной или вспомогательной конвекцией, например, когда нагретая вода прокачивается по трубе, например, в водяной системе отопления.
Для свободной конвекции скорость передачи тепла выражается законом охлаждения Ньютона: коэффициент теплопередачи, А — площадь поверхности, на которой происходит процесс конвекции, а ΔT — разность температур между поверхностью и жидкостью. Коэффициент конвективной теплопередачи hc зависит от свойств жидкости, аналогично теплопроводности материала, упомянутого ранее в отношении теплопроводности.
Излучение
Тепловое излучение — это механизм передачи тепловой энергии, который включает излучение электромагнитных волн от нагретой поверхности или объекта. В отличие от проводимости и конвекции, тепловое излучение не требует наличия промежуточной среды для переноса волновой энергии. Все объекты, температура которых выше абсолютного нуля (-273,15°C), излучают тепловое излучение в типично широком спектральном диапазоне.
Чистая скорость потери тепла излучением может быть выражена с использованием закона Стефана-Больцмана следующим образом:

где Q — теплопередача в единицу времени, Th — температура горячего объекта (в абсолютных единицах, oK), Tc — температура более холодного окружения (также в абсолютных единицах, oK) , σ – постоянная Стефана-Больцмана (значение которой составляет 5,6703 x 10-8 Вт/м2K4). Термин, представленный ε , представляет собой коэффициент излучения материала и может иметь значение от 0 до 1, в зависимости от характеристик материала и его способности отражать, поглощать или передавать излучение. Это также функция температуры материала.
Классификация обменника

Регенеративный теплообменник
В регенеративном теплообменнике, как поток, поток, поток, который состоит из матрического прохождения, который протекает, который, как поток, составлен по матрическо (это известно как «горячий удар»). Затем это тепло передается холодной жидкости, когда она протекает через матрицу («холодный удар»). Регенеративные теплообменники иногда называют Теплообменники емкостные .
Регенераторы в основном используются для рекуперации тепла газ/газ на электростанциях и в других энергоемких отраслях. Двумя основными типами регенераторов являются статические и динамические. Оба типа регенераторов являются кратковременными в работе, и, если не соблюдать особую осторожность при их проектировании, обычно происходит перекрестное загрязнение горячего и холодного потоков. Тем не менее, использование регенераторов, вероятно, увеличится в будущем, поскольку предпринимаются попытки повысить энергоэффективность и рекуперировать больше низкопотенциального тепла. Однако, поскольку регенеративные теплообменники, как правило, используются для специальных применений, рекуперативные теплообменники более распространены.
Рекуперативные теплообменники
Существует множество типов рекуперативных теплообменников, которые можно разделить на непрямой контакт, прямой контакт и специальные. Теплообменники с непрямым контактом разделяют жидкости, обменивающиеся теплом, с помощью труб или пластин и т. д. Теплообменники с прямым контактом не разделяют жидкости, обменивающиеся теплом, и фактически полагаются на то, что жидкости находятся в тесном контакте.
Теплообменники косвенного действия
Пары этого типа разделены стеной, обычно металлической. Примерами этого являются трубчатые теплообменники и пластинчатые теплообменники
Трубчатые теплообменники очень популярны благодаря гибкости, которую разработчик должен учитывать в широком диапазоне давлений и температур. Трубчатые теплообменники можно разделить на несколько категорий, из которых кожухотрубный теплообменник является наиболее распространенным.
Кожухотрубный теплообменник состоит из нескольких трубок, установленных внутри цилиндрической оболочки. Две жидкости могут обмениваться теплом, одна жидкость течет по внешней стороне труб, а вторая жидкость течет по трубам. Жидкости могут быть однофазными или двухфазными и могут течь параллельно или перекрестно/противоточно. Кожухотрубный теплообменник состоит из четырех основных частей:
Передний конец – место, где жидкость входит в трубную часть теплообменника.
Задний конец — это место, где трубная жидкость выходит из теплообменника или где она возвращается в передний коллектор в теплообменниках с несколькими трубными проходами.
Пучок труб – состоит из труб, трубных решеток, перегородок, стяжек и т. д. для скрепления пучка.
Кожух содержит пучок труб.

Работа Shell & Tube с видео -анимацией

. Популярность Shell и Tube Fragesers привела к тому, что стандарт будет разработан для их дизайна и использования. Это стандарт Ассоциации производителей трубчатых теплообменников (TEMA). Обычно кожухотрубчатые теплообменники изготавливаются из металла, но для специальных применений (например, с сильными кислотами в фармацевтических препаратах) могут использоваться другие материалы, такие как графит, пластик и стекло. Трубки также могут быть прямыми, но в некоторых криогенных применениях спиральными или 9Используются катушки Hampson 0029 . Простая форма кожухотрубного теплообменника – двухтрубный теплообменник. Этот теплообменник состоит из одной или нескольких трубок, содержащихся внутри более крупной трубы. В самой сложной форме нет большой разницы между многотрубной двойной трубой и кожухотрубным теплообменником. Тем не менее, двухтрубные теплообменники, как правило, имеют модульную конструкцию, поэтому несколько блоков могут быть соединены болтами для достижения требуемой производительности. Книга Э.А.Д. Сондерс [Saunders (1988)] дает хороший обзор трубчатых теплообменников.
Другие типы трубчатых теплообменников включают:
Печи — технологическая жидкость проходит через печь по прямым или спиральным трубам, а нагрев осуществляется горелками или электрическими нагревателями.
Трубы в пластинах — в основном используются для рекуперации тепла и кондиционирования воздуха. Трубы обычно монтируются в канале той или иной формы, а пластины действуют как опоры и обеспечивают дополнительную площадь поверхности в виде ребер. 9
Теплообменники с воздушным охлаждением
Теплообменники с воздушным охлаждением система и несущая конструкция. Трубы могут иметь различные типы ребер, чтобы обеспечить дополнительную площадь поверхности со стороны воздуха. Воздух либо всасывается через трубы вентилятором, установленным над пучком (вытяжная тяга), либо продувается через трубы вентилятором, установленным под пучком (принудительная тяга). Они, как правило, используются в местах, где есть проблемы с получением достаточного количества охлаждающей воды.
WORKING OF AIR COOLED EXCHANGER WITH VIDEO ANIMATION

Graphite Block Exchangers
Heat Pipes, Agitated Vessels and Graphite Block Exchangers can be regarded как трубчатые или могут быть отнесены к рекуперативным «специальным». Тепловая трубка состоит из трубы, материала фитиля и рабочего тела. Рабочее тело поглощает тепло, испаряется и проходит на другой конец тепловой трубы, где конденсируется и выделяет тепло. Затем жидкость под действием капиллярных сил возвращается к горячему концу тепловой трубы для повторного испарения. Сосуды с мешалкой в основном используются для нагревания вязких жидкостей. Они состоят из сосуда с трубками внутри и мешалки, такой как пропеллер или винтовая ленточная крыльчатка. По трубкам проходит горячая жидкость, а мешалка вводится для обеспечения равномерного нагрева холодной жидкости. Теплообменники с угольными блоками обычно используются, когда необходимо нагреть или охладить коррозионно-активные жидкости. Они состоят из твердых блоков углерода, в которых просверлены отверстия для прохождения жидкостей. Затем блоки соединяются болтами вместе с коллекторами, образуя теплообменник.
Пластинчатые и рамные теплообменники
Пластинчатые теплообменники разделяют жидкости посредством теплообмена пластинами. Обычно они имеют улучшенные поверхности, такие как ребра или тиснение, и соединяются болтами, пайкой или сваркой. Пластинчатые теплообменники в основном используются в криогенной и пищевой промышленности. Однако из-за их высокого отношения площади поверхности к объему, небольшого запаса жидкостей и их способности обрабатывать более двух паров они также начинают использоваться в химической промышленности.
Пластинчатые и рамные теплообменники состоят из двух прямоугольных торцевых элементов, которые скрепляют вместе ряд рельефных прямоугольных пластин с отверстиями на углах для прохождения жидкостей. Каждая из пластин отделена прокладкой, которая герметизирует пластины и обеспечивает поток жидкости между пластинами. Этот тип теплообменника широко используется в пищевой промышленности, поскольку его можно легко разобрать для очистки. Если утечка в окружающую среду вызывает беспокойство, можно сварить две пластины вместе, чтобы гарантировать, что жидкость, протекающая между сварными пластинами, не может просочиться. Однако, поскольку некоторые прокладки все еще присутствуют, утечка все же возможна. Паяные пластинчатые теплообменники предотвращают возможность утечек за счет пайки всех пластин вместе, а затем приваривания входных и выходных отверстий.

Работа с пластинкой с видеоизоляцией

Спиральная теплообменница
Спирная пластина. для образования двух концентрических спиральных проточных каналов, по одному для каждой жидкости. Края пластины заварены таким образом, что каждая жидкость остается в своем канале, и потоки не пересекаются и не смешиваются. Ширина и расстояние между пластинами канала (зазор между пластинами) оптимизированы для заданного режима работы, максимальной теплопередачи и простоты доступа. Зазор между пластинами поддерживается приваренными распорными шпильками, хотя в некоторых конструкциях они не требуются.
Благодаря присущей ему круглой конструкции и большому отношению площади поверхности к объему спиральный теплообменник обладает уникальными преимуществами по сравнению с другими типами теплообменников, такими как кожухотрубные.
Однопоточные каналы спирали создают высокие скорости сдвига, которые счищают отложения по мере их образования. Этот эффект самоочистки уменьшает загрязнение и делает спиральные теплообменники идеальными для работы с вязкими жидкостями, такими как технологические шламы, шлам и среды с взвешенными твердыми частицами или волокнами.
Одиночные и длинные изогнутые проточные каналы с однородным прямоугольным поперечным сечением обеспечивают превосходное распределение потока, интенсивную турбулентность и высокие коэффициенты теплопередачи (на 50–100 % выше, чем у кожухотрубных).

Работа спирального обменника с видеоизоляцией

Основные критерии для размера теплообменника и выбора
.0061
Функция, которую будет выполнять теплообменник (будь то конденсация, кипение и т. д.)
Предельные значения давления (высокое/низкое), которые могут меняться на протяжении всего процесса, и падение давления на теплообменнике
Температура подвода и диапазоны температур (которые могут меняться в процессе)
Пропускная способность жидкости
Требования к материалам. В таких условиях, как внезапные перепады температуры или коррозионная среда, могут потребоваться специальные материалы. Для разборного пластинчатого теплообменника прокладки должны быть совместимы с жидкостями в агрегате.
Характеристики теплоносителя и ассортимент продукции. Если нагревающая или охлаждающая жидкость подвержена загрязнению, может потребоваться коррозионностойкий материал.
Местоположение. Некоторым теплообменникам может потребоваться охлаждающая вода, пар или горячее масло, и они могут быть уместными вариантами только там, где доступны эти утилиты.
След. Ограничения по пространству и компоновка также могут повлиять на выбор подходящих моделей теплообменников. Имейте в виду, что более низкие температуры приближения обычно коррелируют с более крупными блоками.
Требования к техническому обслуживанию. В зависимости от хозяйственных процедур может быть полезно выбрать конструкцию, которую легко чистить. Простота ремонта или осмотра также может быть фактором.
Как правило, для данного применения подходят несколько моделей теплообменников, поэтому дополнительные критерии могут помочь в оценке наилучшего соответствия. Учитывайте такие факторы, как масштабируемость в будущем, общие затраты на приобретение и эксплуатацию, а также эффективность/углеродный след, чтобы сузить варианты.


<< READ OTHER INTERESTING POST >>
DISTILLATION COLUMN PIPING


READ MORE >>
ТРУБОПРОВОДЫ

ПРОЧИТАТЬ ПОСТ >>
Трубы для теплотехники0001
Резюме
В этой статье представлен обзор конструкции и работы теплообменников и тепловых трубок. Обсуждаются различные типы теплообменников, включая концентрические трубчатые, перекрестноточные и кожухотрубные теплообменники. Кратко обсуждаются методы анализа с учетом поправок и геометрических коэффициентов для сложных конфигураций. Более подробно описаны конденсаторы и испарители. Тепловые трубы — это дополнительные типы теплообменных устройств, в конструкции которых используется пористый материал фитиля. Обсуждаются характеристики и работа тепловых трубок. Описаны ограничения условий затекания, уноса, звука и кипения в отношении их влияния на характеристики тепловых труб.
ВВЕДЕНИЕ
Теплообменники представляют собой устройства, обеспечивающие обмен энергией между потоками жидкости при различных температурах. Они обычно используются во многих приложениях, включая производство электроэнергии, хранение энергии, системы кондиционирования воздуха, обработку материалов и многие другие. Некоторые распространенные конфигурации включают концентрические трубчатые, перекрестноточные и кожухотрубные теплообменники (см. рис. 1 и 2). Другим широко используемым устройством для теплообмена является тепловая трубка для таких приложений, как терморегулирование космического корабля и управление тепловой энергией в микроэлектронных сборках. В этой статье объясняются основные принципы работы теплообменников и тепловых трубок.
В теплообменнике с концентрическими трубами внутренняя жидкость протекает через внутреннюю трубу, а внешний поток проходит через кольцевую область между внутренней и внешней трубами. В конфигурации с параллельным потоком внешняя жидкость течет в том же направлении, что и внутренний поток. В противном случае, если внешняя жидкость течет в направлении, противоположном внутреннему потоку, то такой теплообменник называется противоточным. Анализ теплообменников обычно требует эмпирических или передовых методов компьютерного моделирования.

Теплообменник с поперечным потоком состоит из внешнего потока, проходящего через трубы, несущие жидкость, которая течет в направлении, перпендикулярном поперечному потоку. Примером такого типа теплообменника является автомобильный радиатор, где внешний и внутренний потоки состоят из воздуха и воды соответственно. Трубы часто покрыты ребрами или другими кольцевыми насадками для увеличения скорости теплопередачи между различными потоками жидкости. Для систем, в которых потоки жидкости отделены друг от друга ребрами или перегородками, конфигурация называется несмешанной, тогда как смешанная конфигурация допускает полное смешивание потоков жидкости во внешнем поперечном потоке.
Другим распространенным типом теплообменника является кожухотрубный теплообменник. В данном случае конфигурация состоит из трубы с внешней оболочкой, в которую жидкость входит через один конец, проходит через внутренние трубы, несущие жидкость с другой температурой, и выходит через другой конец. Перегородки часто размещают перпендикулярно внутренним трубам для улучшения перемешивания и турбулентности внешнего потока жидкости. Перегородки относятся к перфорированным пластинам, которые препятствуют некоторой области внешнего потока, направляя поток вокруг оставшихся незакрытых участков. Конденсаторы на электростанциях являются распространенными примерами кожухотрубных теплообменников. В этих конденсаторах внешним потоком является пар, который конденсируется и уходит в виде воды после теплообмена с внутренними трубами, по которым течет холодная вода.
Теплопередача происходит между жидкостями при разных температурах или фазах. В случае теплообмена между флюидами одной фазы, но с разными температурами, тепло, полученное более холодным потоком флюида, уравновешивает тепло, теряемое более горячим потоком флюида, за вычетом любых внешних тепловых потерь в окружающую среду (часто считается незначительным). Расстояние между трубами и их упаковка в теплообменниках различаются в зависимости от применения. Плотность поверхностей характеризует эту насадку в зависимости от количества и диаметра труб внутри теплообменника. Набивка часто выражается через гидравлический диаметр труб Dh. Типичный диапазон составляет 0,8 см < Dh < 5 см для кожухотрубных теплообменников, 0,2 см < Dh < 0,5 см для автомобильных радиаторов и 0,05 см < Dh < 0,1 см для регенераторов газовых турбин. Для теплообмена в биологических системах (таких как легкие человека) диапазон обычно составляет 0,01 см < Dh < 0,02 см.
АНАЛИЗ ТЕПЛООБМЕННИКА
Теплообмен между двумя потоками жидкости в концентрическом трубчатом теплообменнике зависит от общего коэффициента теплопередачи между обоими потоками, включая термические сопротивления вследствие конвекции, загрязнения (из-за примесей жидкости, таких как образование ржавчины) и проводимость через стенку трубы. Частая очистка поверхностей теплообменника необходима для уменьшения и сведения к минимуму неблагоприятных последствий загрязнения, таких как повышенный перепад давления и снижение эффективности теплопередачи. Ребристые поверхности создают дополнительное тепловое сопротивление в теплообменнике. Эти эффекты часто моделируются на основе поверхностной эффективности оребренной поверхности, которая включает эффективность теплообмена через ребро, а также теплопередачу через базовую поверхность (между ребрами).
Рис. 1 Типы теплообменников.
Используя аналитические методы для базовых конфигураций теплообменников с параллельным потоком, можно легко определить полную передачу тепла от потока горячей жидкости к холодному потоку между входом (1) и выходом (2) на основе заданного ( или измеренные) разность температур, A7\ и AT2. Аналогичный анализ можно провести как для параллельных, так и для противоточных теплообменников. В прямоточном теплообменнике наибольшая разница температур возникает между двумя входящими потоками жидкости. В направлении потока передача тепла от горячего потока к холодному потоку уменьшает разницу температур между жидкостями. Но в противоточном теплообменнике перепад температур увеличивается в направлении потока, так как температура входящего холодного потока жидкости увеличивается за счет теплоотдачи от горячего потока, идущего в обратном направлении. Противоточный теплообменник обычно считается более эффективным, поскольку для достижения той же скорости теплопередачи требуется меньшая площадь поверхности (при условии эквивалентных коэффициентов теплопередачи между потоками жидкости).
Прогнозируемые результаты для прямоточных и противоточных теплообменников могут быть распространены на более сложные геометрические конфигурации, такие как перекрестноточные и кожухотрубные теплообменники, после умножения скорости теплопередачи на поправочный коэффициент, F, который обычно основан на экспериментальных данных для учета перегородок и других геометрических параметров. Значение F зависит от типа теплообменника. Например, F = 1 для одноходового кожухотрубного теплообменника. Для более сложных устройств значения F обычно заносят в таблицу и изображают графически. Например, результаты поправочных коэффициентов для различных конфигураций теплообменников были представлены и графически проиллюстрированы Боумэном и др. [1]. Инкропера и Девитт [5] и другие. Стандарты Ассоциации производителей трубной биржи (6-е издание, Нью-Йорк, 1978) дает дополнительные результаты в виде алгебраических выражений или графических представлений.
Рис. 2 Кожухотрубный теплообменник.
Конкурирующие влияния перепада давления и теплообмена являются важными факторами при проектировании теплообменника. Более высокие скорости теплопередачи обычно могут быть достигнуты за счет увеличения количества труб в теплообменнике или использования перегородок или других устройств, повышающих тепловыделение. Но это происходит за счет повышенного перепада давления, что невыгодно из-за дополнительной мощности насоса, необходимой для перемещения жидкости по системе с заданным массовым расходом. С другой стороны, меньшее количество теплообменных труб может привести к меньшему перепаду давления, но часто за счет более низкой теплопередачи по сравнению с конструкцией с высокой плотностью поверхности. Таким образом, оптимизация служит для обеспечения эффективного баланса между теплообменом и потерями давления. Эмпирические корреляции часто используются для прогнозирования перепада давления в теплообменниках с точки зрения дополнительных параметров, таких как скорость жидкости, отношение площади свободного потока ребристых каналов к передней площади теплообменника, коэффициент трения, длина потока. , и гидравлический радиус проходного сечения (полный объем теплообменника, деленный на общую площадь поверхности теплообмена). Значения коэффициентов трения были подробно задокументированы Кейсом и Лондоном [6] для различных теплообменников, включая ребристые и различные трубчатые конфигурации.
Пластинчато-ребристые теплообменники обычно используются в приложениях, связанных с теплообменом между потоками газа. Например, теплообменники типа «воздух-воздух» обычно имеют пластинчато-ребристую конструкцию. Эти ребра подразделяются на различные типы, такие как простые ребра, полосовые ребра, штифтовые ребра, перфорированные ребра и другие. Подробные проектные данные по этим типам теплообменников приведены в Kays and London.[6]
КОНДЕНСАТОРЫ И ИСПАРИТЕЛИ
Другими распространенными типами теплообменников являются конденсаторы и испарители, которые представляют собой двухфазные теплообменники, используемые в различных инженерных системах, таких как системы производства электроэнергии и холодильные установки. Когда поток жидкости испаряется или конденсируется в теплообменнике и претерпевает изменение фазы, то обычно более полезно оценивать энтальпию (а не температуру) в энергетических балансах для анализа теплообменника. Температура жидкости может оставаться почти постоянной во время фазового перехода, даже если тепло передается между потоками жидкости. При расчете разницы энтальпий анализ теплопередачи будет включать как скрытую, так и явную часть тепла передачи энергии между различными потоками жидкости в теплообменнике.
В отличие от рассмотренных ранее теплообменников с однофазными потоками, основной трудностью при анализе конденсаторов и испарителей является диапазон режимов фазового перехода, которым подвергается поток жидкости. Коэффициент теплопередачи зависит от локальной фазовой доли, которая меняется на протяжении всего пути потока, поэтому коэффициент теплопередачи становится зависимым от положения. К сожалению, фазовое распределение обычно неизвестно до тех пор, пока не будет получено решение поля течения. Таким образом, необходима систематическая процедура для анализа процессов теплообмена в конденсаторах и испарителях.
Энергетические балансы включают энтальпию для учета скрытой теплоты фазового перехода, а также частей явного тепла теплообмена. Жидкость может находиться в различных режимах фазового перехода, поэтому длину трубы обычно разбивают на дискретные элементы, и энергетические балансы применяются индивидуально по каждому элементу. После вычисления энтальпии в конкретном элементе ее значение может превышать значение энтальпии насыщенного пара при давлении потока. В этом случае энтальпия жидкости может использоваться для расчета температуры перегретого пара на основе таблиц термодинамических свойств или компьютерной таблицы значений свойств перегретого газа. В качестве альтернативы удельная теплоемкость жидкости может использоваться для прогнозирования изменения температуры, соответствующего разности энтальпий. Этот подход предполагает локально постоянное значение удельной теплоемкости, что требует достаточно малого изменения температуры между элементами. Этот метод можно использовать, когда жидкость существует полностью в виде перегретого пара, поскольку можно использовать удельную теплоемкость пара при средней температуре.
Однако, если расчетная энтальпия меньше энтальпии насыщенного пара, то необходимо качество (массовая доля пара в элементе). Обновленная оценка коэффициента конвекции может быть рассчитана на основе фазовой доли и соответствующего режима течения. Дополнительные эмпирические факторы (например, коэффициент перехода) часто используются для определения режима потока и соответствующей корреляции для теплопередачи. Затем можно определить обновленный общий коэффициент теплопередачи по фазовой доле и режимам течения.
Типичная численная процедура для анализа двухфазных теплообменников может быть резюмирована следующим образом: сначала применяется граничное условие в начальном элементе трубы. Затем используется подходящая корреляция принудительной конвекции вплоть до элемента, в котором первым реализуется изменение фазы. Затем для этого режима фазового перехода может быть выбрана соответствующая корреляция теплопередачи. Вблизи точек насыщенного пара или насыщенной жидкости можно использовать подходящую однофазную корреляцию со значениями свойств вдоль линий насыщенной жидкости и пара. Затем эту процедуру можно повторить для каждого элемента домена. Для проблем с конденсацией или кипением может быть принята аналогичная процедура. В последнем случае (кипение) карта двухфазного потока обычно используется для определения режима потока на основе вычисленной доли фазы. Это отображение позволяет различать режимы течения, такие как волнообразный, кольцевой и снарядный.
Различные конструктивные особенности и аспекты технического обслуживания важны для эффективной работы конденсаторов и испарителей. Трубки должны легко поддаваться регулярной очистке с помощью съемных водяных головок или других средств. Более высокие скорости потока внутри теплообменника могут уменьшить образование отложений (накопление накипи и грязи на стенках), сократить срок службы и продлить срок службы теплообменника. Кроме того, более высокая эффективность работы может быть достигнута за счет размещения труб в пакетах с металлическим контактом между ребрами, чтобы обеспечить лучший отвод конденсата. Меньшее тепловое сопротивление возникает, когда на ребрах скапливается меньше жидкости, что повышает тепловую эффективность теплообмена. Кроме того, выгодна легкая и компактная конструкция, поскольку она требует меньше места и снижает трудности при установке и перемещении, а также часто снижает затраты, связанные с техническим обслуживанием.
Другим важным фактором правильной работы конденсаторов и испарителей является безопасность. В системах, работающих при давлениях, отличных от окружающего (атмосферного) давления, может возникнуть утечка. В процедурах технического обслуживания определенные точки утечки могут быть обнаружены и отремонтированы с помощью обычного метода нанесения мыла или моющего средства на поверхности, где есть подозрение на утечку, что приводит к образованию пузырьков, указывающих на точки утечки. В качестве альтернативы, повышение давления в системе и регистрация изменений давления с течением времени могут указывать на герметичность системы (но не обязательно на место утечки). Определенные химические утечки могут быть обнаружены индивидуально. Например, диоксид серы можно определить по белому дыму, образующемуся при близком контакте аммиака с местом утечки.
Рабочие материалы должны быть правильно подобраны в сочетании с рабочими жидкостями. Большинство хладагентов в нормальных условиях можно использовать с большинством металлов (таких как сталь, алюминий и железо), но некоторые материалы и жидкости никогда не следует использовать вместе. Примером может служить хлористый метил с алюминиевыми оболочками и трубками, который может образовывать побочные продукты горючих газов. Кроме того, необходимо полностью учитывать предел прочности при растяжении, твердость и другие свойства открытых материалов во всех условиях эксплуатации. Воздействие некоторых пластиковых материалов на жидкие хладагенты часто трудно предсказать, особенно из-за быстрого роста количества и типов полимерных материалов. Эффективная общая конструкция конденсаторов и испарителей требует тщательного изучения как тепловых, так и материаловедческих аспектов.
ТЕПЛОВЫЕ ТРУБЫ
Тепловая труба представляет собой закрытое устройство, содержащее жидкость, передающую тепло в изотермических условиях. Он работает за счет испарения жидкости в испарителе, транспортировки и конденсации пара и обратного потока жидкости за счет капиллярного действия через структуру фитиля обратно в испаритель. Из-за геометрических требований адиабатическая секция спроектирована так, чтобы соответствовать ограничениям по зазору тепловой трубы. Адиабатический подразумевает нулевую теплоотдачу, как и в хорошо изолированном сечении. Тепловая энергия от внешнего источника передается рабочему телу в тепловой трубе на испарительном участке. На конце тепловой трубы может быть создан буферный объем для содержания неконденсируемого газа (например, гелия или аргона) для контроля рабочей температуры на основе контроля давления внутри инертного газа. Поток пара происходит через внутреннюю область сердечника тепловой трубы с высокими скоростями в секцию конденсации (в некоторых случаях до 500 миль в час).
Вдоль внутренней стенки контейнера тепловой трубы устроен пористый фитильный материал с небольшими беспорядочно соединенными между собой каналами для капиллярной откачки. Поры в фитиле действуют как капиллярный «насос», который действует аналогично обычному перекачиванию насосами жидкости в трубах. Фитиль обеспечивает эффективное средство транспортировки жидкости обратно в испаритель за счет сил поверхностного натяжения, действующих внутри фитиля. Кроме того, он служит эффективным разделителем между паровой и жидкой фазами, что позволяет передавать больше тепла на большие расстояния, чем другие устройства труб (рис. 3).
Тепловые трубы используются в различных приложениях, включая системы рекуперации тепла отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC); охлаждение микроэлектроники; и тепловое управление космическими кораблями. Тепловые трубы в системах рекуперации тепла «воздух-воздух» позволяют эффективно накапливать тепловую энергию, содержащуюся в выходящих дымовых газах. Тепловые трубы обладают ключевыми преимуществами по сравнению с традиционными технологиями, включая низкие эксплуатационные расходы (отсутствие движущихся частей), длительный срок службы и экономию средств. Другой пример связан с охлаждением микроэлектроники. Теплопроводность тепловых трубок может быть в 1000 раз выше, чем у меди (при том же весе). Примеры включают портативные компьютеры, а также телекоммуникационное оборудование, в тепловых конструкциях которых успешно используются тепловые трубки. Кроме того, тепловые трубки используются в нескольких приложениях для контроля температуры космического корабля. Тепловые трубки использовались в спутниках для передачи тепла, выделяемого электронным оборудованием, на излучающие панели, которые рассеивают тепло в космос. Еще одним применением являются трубки в спутниках, которые обеспечивают эффективный контроль температуры, необходимой для надежной работы электрических компонентов спутника.
В испарительной секции тепловой трубы тепло передается от источника энергии через стенку контейнера и матрицу фитиль-жидкость к границе раздела пар-жидкость. Затем жидкость испаряется на границе раздела пар-жидкость, и теплопередача происходит за счет конвекции пара (ламинарной или турбулентной) от испарителя к конденсатору. Температура пара приблизительно равна средней между температурами источника и стока на концах тепловой трубы. После конденсации пара на конце конденсатора теплопередача за счет теплопроводности происходит через матрицу фитиль-жидкость и стенку контейнера к радиатору. Наконец, жидкий конденсат возвращается в испаритель через возвратный поток с фитильной структурой (обычно ламинарный).
Рис. 3 Схема тепловой трубы.
Рабочая жидкость и тип фитиля являются важными конструктивными факторами в тепловой трубе. Рабочая жидкость должна иметь высокую скрытую теплоту испарения, высокую теплопроводность, высокое поверхностное натяжение, низкую динамическую вязкость и подходящую температуру насыщения. Кроме того, он должен эффективно смачивать материал фитиля. Некоторыми типичными примерами рабочих жидкостей являются вода или аммиак при умеренных температурах или жидкие металлы, такие как натрий, литий или калий, при высоких температурах (выше 600°C). В типичном примере тепловой трубы с водой в качестве рабочего тела и материалом корпуса из медно-никелевого сплава осевой тепловой поток около 0,67 кВт/см2 при 473 К и поверхностный тепловой поток около 146 Вт/см2 при 473 К. генерируются. При умеренных рабочих температурах (т.е. 400-700 К) вода является наиболее подходящей и широко используемой рабочей жидкостью в тепловых трубах.
Интересно сравнить тепловые трубы с твердыми материалами с точки зрения эффективной теплопроводности. Рассмотрим осевой тепловой поток в тепловой трубе, использующей воду в качестве рабочего тела при 200°С, в сравнении с тепловым потоком в медном стержне (длиной 10 см), испытывающем перепад температур 80°С. Для медного стержня при 200°С тепловой поток на единицу площади можно оценить примерно в 0,03 кВт/см2. Напротив, осевой тепловой поток для водяной тепловой трубы в данных условиях составляет около 0,67 кВт/см2, поэтому тепловая труба передает тепло со скоростью, более чем в 20 раз превышающей медный стержень. Этот пример показывает, что тепловые трубы могут быть полезными, обеспечивая более высокую эффективную теплопроводность материала.
В тепловой трубе надлежащая циркуляция жидкости поддерживается внутри тепловой трубы до тех пор, пока движущее давление (капиллярные силы) внутри фитиля превышает сумму перепадов давления на трение (жидкость и пар) и потенциальный (гравитационный) напор жидкости в структуре фитиля. Капиллярное действие в фитиле возникает из-за сил поверхностного натяжения на границе раздела жидкостей. В фитильной конструкции поток жидкости создается за счет капиллярного действия вследствие уноса жидкости внутри фитильной конструкции. Пространственные перепады капиллярного давления (из-за разной кривизны менисков жидкости) индуцируют капиллярное течение. Другой перепад давления возникает, когда жидкость течет (обычно ламинарно) через канавки в фитиле из конденсатора обратно в испаритель. Этот поток жидкости можно проанализировать с помощью закона Дарси для ламинарного течения в пористой среде. Фитильные конструкции могут иметь намотанную по внутренней стенке тепловой трубы сетку или канавки, покрытые сеткой, для улучшения их эксплуатационных характеристик. Примерами распространенных материалов для фитиля являются медная пена, медный порошок, войлочный металл, никелевое волокно и никелевый порошок.
Возникает перепад давления пара, поскольку сопротивление пара в области сердцевины может препятствовать протеканию жидкости в канавках фитиля при высоких скоростях пара. Выражение для этого перепада давления может быть определено стандартными методами гидромеханики. Этот перепад давления обычно вносит небольшой вклад в общий баланс сил, поскольку плотность пара намного меньше плотности жидкости. Кроме того, эффект аэродинамического сопротивления можно уменьшить, закрыв канавки в конструкции фитиля экраном.
Расчетное состояние равновесия тепловой трубы определяется из баланса предыдущих сил давления, включая гравитационный фактор, который может быть положительным (под действием силы тяжести) или отрицательным. Положительный гравитационный напор подразумевает, что испаритель находится над конденсатором. Условие проектирования имеет важное значение, поскольку работа за пределами максимального капиллярного давления может привести к высыханию фитиля и возникновению состояния «выгорания».
Впитывание, унос, звуковые ограничения, и ограничения кипения оказывают существенное влияние на характеристики тепловых трубок. Ограничение фитиля возникает для осевого теплового потока из-за максимальной скорости потока через фитиль для максимального роста капиллярного давления. Унос относится к каплям, уносимым паром из обратного потока жидкости. При определенных рабочих условиях скорость пара может стать достаточно высокой, чтобы вызвать воздействие силы сдвига на возвратный поток жидкости из конденсатора в испаритель. Возможна генерация волн на поверхности жидкости и унос капель паровым потоком, так как силы сдерживания поверхностного натяжения жидкости в фитиле будут недостаточными.
Еще одним фактором является звуковое ограничение. В условиях запуска из условий, близких к температуре окружающей среды, низкое давление пара внутри тепловой трубы может привести к высокой результирующей скорости пара. Если скорость пара приближается к скорости звука, засорение трубы ограничивает осевой тепловой поток. Этот звуковой предел и другие предыдущие зависят от рабочей температуры жидкости. Пределы теплового потока обычно увеличиваются с температурой на выходе из испарителя из-за влияния температуры на скорость звука в паре. Например, предел теплового потока для натрия увеличивается с 0,6 кВт/см2 при 500°С до 94,2 кВт/см2 при 900°С. Для жидкого калия предел теплового потока составляет 0,5 кВт/см2 при 400°С (температура на выходе из испарителя), а при 700°С предел увеличивается до 36,6 кВт/см2. В высокотемпературных приложениях можно использовать литий. Его предел теплового потока находится в пределах от 1,0 кВт/см2 при 800°С до 143,8 кВт/см2 при 1300°С.
В отличие от ограничений осевого теплового потока, ограничение кипения включает радиальный тепловой поток через стенку контейнера и фитиль. Начало кипения внутри фитиля мешает обратному потоку жидкости из конденсатора и затрудняет его. Кипение внутри фитиля может вызвать перегорание из-за высыхания защитной оболочки испарителя. Недавние достижения в технологии тепловых трубок разрабатывают инновационные методы преодоления этого теплового ограничения и расширения общих возможностей тепловых трубок. Дополнительные ссылки по теме анализа тепловых труб даны Крейтом и Боном,[7] Хьюиттом и др.[4]. Данн и Рей [3] и Чи [2].
Все о двухтрубных теплообменниках
Теплообменники являются основным инструментом, используемым почти в каждой отрасли, и на то есть веские причины.
Эти устройства передают или «обменяют» тепло между двумя потоками (жидкостью или газом) через проводящий барьер без их физического смешивания. Это тепло представляет собой форму энергии, и инженеры разработали системы, в которых теплообменники используются для эффективной передачи энергии между путями. Теплообменники бывают разных видов, потому что существует много разных способов достижения этой теплопередачи; в этой статье будет освещен двухтрубный теплообменник, одна из самых простых, но гибких конфигураций. Сначала мы рассмотрим, что делает теплообменник двухтрубной конструкцией, как они осуществляют передачу энергии и каковы основные преимущества и области применения такой конструкции.
Что такое двухтрубные теплообменники?
Рис. 1: Пример двухтрубного теплообменника в реальной жизни; обратите внимание на маленькие трубки на поворотах и большие трубки на прямых.
Изображение предоставлено: https://jcequipments.com/double-pipe-heat-exchanger.html
Задача любого теплообменника — позволить двум потокам взаимодействовать на некотором проводящем барьере, где этот барьер физически разделяет потоки, но позволяет передавать тепловую энергию. Чтобы получить общее представление о принципах, лежащих в основе этих конструкций, прочитайте нашу статью о теплообменниках, в которой рассматривается теория этих устройств.
Теплообменник с двойной трубой в своей простейшей форме представляет собой одну трубу, расположенную концентрически внутри большей трубы (отсюда и название «двойная труба»). Внутренняя труба действует как проводящий барьер, где одна жидкость течет через эту внутреннюю трубу, а другая обтекает ее через внешнюю трубу, образуя кольцевую форму. Внешний поток, или поток со стороны оболочки, проходит над внутренним потоком, или потоком со стороны трубы, что вызывает теплообмен через стенки внутренней трубы. Их также часто называют шпильками, трубами с рубашкой, U-образными трубками с рубашкой и теплообменниками «труба в трубе». Внутри они могут содержать одну трубу или пучок труб (аналогично кожухотрубным теплообменникам), но пучок должен состоять из < 30 труб, а наружная труба должна быть < 200 мм в диаметре, иначе теплообменник соответствует другой конструкции (см. нашу статью о кожухотрубных теплообменниках для получения дополнительной информации). Во внутренней трубе (трубах) также могут использоваться продольные ребра, которые дополнительно увеличивают теплопередачу между двумя рабочими жидкостями.
Как работают двухтрубные теплообменники?
Рис. 2: упрощенная схема, показывающая работу двухтрубных теплообменников. Обратите внимание, как внутренняя жидкость (синяя) движется слева направо, а внешняя жидкость (серая) движется справа налево.
Изображение предоставлено: Ченгель, Юнус А. и Афшин Дж. Гаджар. Тепломассоперенос: основы и приложения. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 2011. Печать.
Изучите рис. 2. Более горячий поток проходит через внутреннюю трубу, в то время как внешняя оболочка содержит холодный поток (обратите внимание, что это не всегда так). Двухтрубный теплообменник работает по принципу теплопроводности, когда тепло от одного потока передается через внутреннюю стенку трубы, изготовленную из проводящего материала, такого как сталь или алюминий. Двухтрубный теплообменник часто используется в противотоке, когда его жидкости движутся в противоположных направлениях (как показано выше). Настоящий противоток достигается в двухтрубных теплообменниках благодаря концентрической трубе (трубам), и конструкторы используют это преимущество для увеличения коэффициента теплопередачи системы. Их также можно использовать в параллельном потоке, когда обе жидкости движутся в одном направлении, но противоток часто является наиболее термически эффективным режимом.
Двухтрубные теплообменники могут работать при высоких давлениях и высоких температурах, поскольку они способны свободно расширяться и имеют прочную и простую конструкцию. Они также могут испытывать перепад температур в противотоке, когда температура на выходе холодного потока ( T _c,out ) становится выше, чем температура на выходе горячего потока ( T _h,out ). Это может быть или не быть выгодным в определенных приложениях, но это заслуживает внимания, поскольку некоторые другие конструкции, такие как пластинчатый теплообменник, обычно не могут обеспечить температурный переход.
Двухтрубный теплообменник представляет собой небольшую модульную конструкцию, которая наиболее полезна в тех случаях, когда обычные кожухотрубные теплообменники слишком велики или слишком дороги для использования. Двухтрубные теплообменники могут быть соединены последовательно или параллельно для увеличения скорости теплопередачи через систему без каких-либо осложнений. Кроме того, добавление ребер и создание U-образных изгибов может еще больше увеличить теплопередачу, делая эти устройства универсальными, простыми в ремонте и модернизации и весьма эффективными в своей работе.
Преимущества и недостатки пластинчатых теплообменников
Благодаря простой конструкции двухтрубный теплообменник является одним из самых простых в изготовлении, дополнении и ремонте. У них есть некоторые уникальные преимущества по сравнению с некоторыми более сложными конструкциями теплообменников, а также некоторые важные недостатки, поэтому эта статья покажет покупателям, когда им следует и не следует рассматривать возможность использования одной из этих систем:
Ниже приведен список основных преимуществ использования двухтрубного теплообменника:
Они хорошо выдерживают как высокое давление, так и высокие температуры
Их детали были стандартизированы из-за их популярности, что упрощает поиск и ремонт деталей
Это одна из самых гибких конструкций, позволяющая легко добавлять/удалять детали
Они имеют небольшие габариты, не требуют места для обслуживания, но при этом обеспечивают хорошую теплопередачу
Однако важно понимать недостатки такой конструкции, к которым относятся:
Они имеют более низкие тепловые нагрузки, чем другие, более крупные конструкции
Несмотря на то, что их можно использовать в параллельном потоке, они чаще используются только в противоточных режимах, что ограничивает некоторые приложения
Возможна утечка, особенно в сочетании с большим количеством устройств
Трубки легко загрязняются, и их трудно очистить без разборки всего теплообменника
Если есть бюджет и место для кожухотрубного теплообменника, то двухтрубная конструкция часто является менее эффективным методом теплопередачи
Технические характеристики, критерии выбора и области применения
Двухтрубный теплообменник, как показано выше, возможно, является самым простым теплообменником в промышленности. В результате существует множество вариантов для покупки, или они могут быть изготовлены на заказ в соответствии с конкретными потребностями проекта. Они наиболее полезны для приложений с малой производительностью, где общая площадь поверхности теплопередачи составляет < 500 квадратных футов, поскольку более рентабельно на единицу площади поверхности использовать другую конструкцию, превышающую эту площадь.
При указании двухтрубного теплообменника для проекта учитывайте используемые рабочие жидкости. При использовании двух разных жидкостей более порочная из двух будет лучше работать в потоке со стороны раковины, так как у нее больше пространства для течения. Если используется пар, подумайте о том, чтобы пропустить его через трубный поток, так как он будет лучше течь в меньшем объеме. Затем определите требуемую теплопередачу между двумя потоками, желаемую температуру на выходе и любые другие параметры, относящиеся к конкретному проекту. Зная эту информацию, поставщик может помочь совместить ваши потребности с подходящим теплообменником на рынке. Важно знать, что, хотя конструкции с двумя трубами являются модульными и простыми, они становятся дороже по мере увеличения площади поверхности, поэтому рассмотрите свои варианты.
Трудно охватить все области применения двухтрубных теплообменников. Чтобы назвать лишь некоторые из них, они популярны в приложениях с высоким давлением и температурой, таких как котлы и компрессоры, а также для физического нагрева и охлаждения в технологических системах. Их можно найти в самых разных областях: от переработки нефти до охлаждения, очистки сточных вод и отопления помещений, поэтому очевидно, что возможности такого полезного и элегантного дизайна безграничны. Если пространство ограничено, а простота имеет первостепенное значение, рассмотрите возможность использования двухтрубного теплообменника.
Резюме
В этой статье представлено понимание того, что такое двухтрубные теплообменники и как они работают. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть сведения о конкретных продуктах.
No related posts.
Категории : Разное
Навигация по записям
Предыдущая запись: Схема электрического отопления частного дома: Схема электрического отопления частного дома
Следующая запись: Четырехскатная крыша своими руками пошагово видео: Как сделать четырёхскатную крышу для беседки своими руками: чертежи, фото, видео
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Найти:
Рубрики
Кровля
Крыша
Монтаж
Окна
Отопление
Пол
Ремонт
Системы
Стены
Строительные советы
Утепление
Фасад
Фундамент
Разное
2019 © Все права защищены. Карта сайта