Устройство и принцип работы пластинчатого теплообменника
Некоторое время назад я написал о том, как производятся пластинчатые теплообменники. Были вопросы по его устройству и принципам работы. Этому и будет посвящен данный материал. Напомню, что пластинчатый теплообменник производства компании «ЭТРА», да и любого другого производителя выглядит следующим образом:
А вот устроен он следующим образом. У производителей оружия такое изображение называется «взрыв-схемой». Ну пусть и у нас будет что-то подобное 🙂
Конструктивно разборный пластинчатый теплообменник, состоит из рамы и пакета пластин.
Рама состоит из неподвижной плиты (1) и прижимной плиты (2), задней стойки (7) которая соединена с неподвижной плитой верхней направляющей (3) и нижней направляющей (4). Рамы разборных теплообменников выпускаются разной длины для обеспечения установки в нее разного количества пластин.
Между неподвижной и прижимной плитами находится расчетное количество пластин (5) с резиновыми уплотнительными прокладками.
Пакет прижат к неподвижной плите прижимной плитой резьбовыми стяжками (6). Степень сжатия достаточна для уплотнения и герметизации внутренних полостей теплообменника
О плитах, направляющих, стяжках наверное особо нечего написать. Поэтому далее речь пойдет о пластинах и прокладках. Именно эти части теплообменника контактируют со средами, которые участвуют в процессе теплообмена.
Начнем с пластин. изготавливаются штамповкой, обычно из нержавеющей стали аустенитного класса AISI 316, после штамповки производится электрохимическое полирование пластины. Наиболее близким российским аналогом этой стали является сталь 08Х18Н10Т. Сталь AISI 316 (как и все нержавеющие стали) несклонна к общим видам коррозии, однако при работе с высоко агрессивными средами (высокие температуры, высокое содержание хлоридов и др.) могут протекать местные виды коррозии, например язвенная (питтинговая) коррозия.
Химический состав нержавеющей стали AISI 316:
Углерод 0,08%, Хром 16-18%, Никель 10 –14%, Молибден 2-3%
Это основная сталь для производства пластин теплообменников.
Наличие молибдена (по сравнению с 08Х18Н10Т) снижает уровень язвенной коррозии.
Толщина пластины (0,4…1,0 мм) зависит от максимального рабочего давления. На давление до 10 атм. используются пластины толщиной 0,4 мм, на давление до 16 атм. — пластины толщиной 0,5 мм, на давление до 25 атм. — пластины толщиной 0,6 мм
Для агрессивных сред (по отношению к стали AISI 316) применяют более дорогие материалы, например, 254 SMO, ТИТАН, хастеллой и т.д.
Для менее агрессивных сред (по отношению к стали AISI 316) применяют сталь AISI 304.
Теплообменная пластина обладает высокоэффективной теплопередачей за счет термодинамически оптимальной конструкции
Принцип «Off-Set» обеспечивает возможность создания как симметричных так и асимметричных каналов (1)
Специальный рельеф распределительной площадки оптимально распределяет теплоносители (2)
Простое крепление уплотнений к пластине посредством клипсовой системы
Уплотнения со специальными зажимами для оптимального центрирования и фиксации пакета пластин (3)
Двойное уплотнение с кантом утечки полностью предотвращает возможность смешения сред в области проходных отверстий (4)
Специальный окантовочный рельеф пластин обеспечивает необходимую жесткость пакета пластин, а также стабильную фиксацию уплотнений при оказании на них давления в процессе эксплуатации теплообменников (5).
Рифление пластин может быть разным. Как правило различают «термически жесткое рифление» с углом 30 градусов (характеризуется более высоким коэфф-том теплопередачи, но и большими потерями давления) и «термически мягкое рифление» с углом 60 градусов (характеризуется более низким коэфф-том теплопередачи, но и меньшими потерями давления). Расчетная программа подбирает такую комбинацию пластин, чтобы обеспечить необходимую теплопередачу, но при этом уложиться в заданные потери давления.
Вот как выглядят эти два типа рифления. Слева «жесткая» пластина, справа «мягкая» пластина.
Комбинируя пластины в пластинчатом теплообменнике можно организовать течение жидкостей в трех различных типах каналов, которые и образуют данные пластины:
«мягкий» канал
Пластины с углом рифления 60°. Малая турбулизация течения жидкости, малый коэффициент теплопередачи, малое гидравлическое сопротивление.
«средний» канал
Пластина с углами рифления 60° и 30°. Средняя турбулизация течения жикости, средний коэффициент теплопередачи, среднее гидравлическое сопротивление.
«жесткий» канал
Пластины с углом рифления 30°. Высокая турбулизация течения жидкости, высокий коэффициент теплопередачи, высокое гидравлическое сопротивление.
О течениях жидкости:
Вообще различают три режима течения жидкостей:
Х, У – координаты плоскости,
W – скорость потока жидкости,
1 – ламинарный режим течения, спокойный режим течения поток жидкости однородный, слои жидкости двигаются параллельно друг другу (без перемешивания), тепло, в направлении перпендикулярном направлению течения жидкости, передается практически только за счет теплопроводного механизма, поэтому коэффициент теплопередачи — минимален.
2 – переходный режим течения, в потоке жидкости начинается зарождение турбулентных образований (вихрей), эпизодическое перемещение макрочастиц жидкости из одной температурной области в другую (элементы конвекции). Поэтому коэффициент теплопередачи — растет (выше, чем при ламинарном течении).
3 – турбулентный режим течения, поток жидкости турбулизован полностью, коэффициент теплопередачи — максимален..jpg)
Вот как образуется турбулентный режим течения жидкости в пластинчатом теплообменнике
Пластинчатый теплообменник рассчитывается и должен работать на турбулентном режиме. В этом и заключается его отличие и более высокая эффективность чем у кожухотрубного теплообменника (принцип «труба в трубе»), где течение жидкости ламинарное. Для одной той же задачи площадь теплообмена пластинчатого теплообменника будет меньше в 3-4 раза, чем у кожухотрубного теплообменника.
Далее речь пойдет об уплотнительных прокладках теплообменника.
Прокладки обеспечивают герметичность теплообменника относительно окружающей среды и не допускают смешивание сред участвующих в процессе теплообмена. Прокладки изготавливаются из специальных полимеров, которые обеспечивают требуемые температурные параметры или химическую стойкость.
Как правило, применяется материал EPDM, который представляет собой этиленпропиленовый полимер. Он применяется в основном для горячей воды и пара. Однако на него могут губительно действовать различные жиры и масла.
Рабочий диапазон температур для резины EPDM составляет от –35 град.С до +160 град. С.
Могут в теплообменнике также применяться прокладки из других материалов:
NITRIL (NBR) — применяются для маслянистых жидкостей температурой до 135 град. С,
VITON – на агрессивные среды до 180 град. С.
вообще наглядно срок жизни прокладок иллюстрируют вот такие графики:
Крепятся прокладки на пластине двумя способами:
1) Клеевой. Пластина фиксируется в специальной канавке с помощью клея, чтобы при сборке не соскочила ненароком с пластины. Данный способ и тип прокладок уже практически не применяется производителями теплообменников. Лишние затраты труда, времени при производстве, а также трудности в обслуживании — наличие специального клея, укладка прокладок, время на высыхание и пр.
2) Клипсовый. Конструкция прокладки имеет клипсы по периметру, с помощью которых она закрепляется на пластине. Более понятно картина выглядит вот так:
Компания ЭТРА использует в своих теплообменниках прокладки только с клипсовым креплением к пластине.
Теперь о том, как протекают процессы в пластинчатом теплообменике:
Пластины разборного пластинчатого теплообменника устанавливаются одна за другой с поворотом на 180 град. Эта компоновка создает теплообменный пакет с четырьмя коллекторами для подвода и отвода жидкостей. Первая и последняя пластины не участвуют в процессе теплообмена, задняя пластина выполняется обычно без портов.
Уплотнение портов неподвижной плиты теплообменника осуществляется либо специальными кольцами, устанавливающимися между первой пластиной и неподвижной плитой, либо специальной прокладкой первой пластины.
О видах компоновки пластинчатых теплообменников.
Различают одноходовую компоновку теплообменника и многоходовую компоновку теплообменника.
При одноходовой компоновке поток жидкости, войдя в порт теплообменника, делится сразу на заданное число каналов и расходится на параллельные потоки. Далее проходит один раз по каналам стекается снова в порт и выходит из теплообменника.
При такой схеме компоновки все присоединительные патрубки расположены на неподвижной плите. Это значительно облегчает эксплуатацию и обслуживание теплообменника, т.к. ничто не мешает отодвинуть заднюю плиту теплообменника и вынимать пластины.
При многоходовой компоновке, жидкости совершают несколько ходов по одинаковому числу каналов. Это достигается установкой промежуточных пластин с двумя глухими портами (верхними или нижними) и позволяет в одном теплообменнике достигать очень большого тепло-съема.
Однако при этом появляются присоединения на прижимной плите теплообменника, что сильно ухудшает его обслуживание. Кроме того, такой теплообменник становится дорог и его гидравлическое сопротивление заметно возрастает.
Вот как это выглядит графически:
вот одноходовая компоновка в цвете:
вот двухходовая компоновка в цвете:
Компания Этра выпускает теплообменники в основном в одноходовой компоновке. Это облегчает сильно процесс обслуживания теплообменников в дальнейшем.
Да и нет в необходимости в выпуске многоходовых теплообменниках по той причине, что типоразмерный ряд компании очень широк и имеет на каждый ДУ и низкие пластины и высокие.
По устройству и принципу работы наверное все.
Всегда Ваш,
товарищ Артем
http://www.etrann.com/
Схема работы пластинчатого теплообменника. Конструкция и области применения. смотреть онлайн видео от Комплексное Снабжение в хорошем качестве.
12+
9 месяцев назад
Комплексное Снабжение6 подписчиков
Схема работы теплообменника.
Устройства для передачи температуры с горячей среды на холодную с помощью пластин. Вот что такое пластинчатые теплообменники. Внутри них образованы каналы, по которым движется теплоноситель.
Такие модели стали популярными из-за небольших габаритов, малого веса и легкой сборки. Все это позволяет работать с высокой эффективностью.
Прежде чем изучать принцип работы, следует разобраться, как устроен теплообменник.
Он состоит из двух металлических плит, внутри которых болтами закреплены пластины.
Шпильками стягивают камеры с установленными термостойкими прокладками. Это обеспечивает полную герметичность.
Каждую вторую пластину переворачивают на 180 градусов, поэтому направление рабочей среды идет как по потоку, так и против него.
Итак, вот из чего состоит пластинчатый теплообменник:
-Рельефные пластины.
-Уплотнители.
-Концевые камеры.
-Стойки для крепления.
-Стяжные шпильки.
Все вместе напоминает своеобразный коллектор. Крайние пластины не участвуют в передаче тепла.
Сначала концевую камеру соединяют со стойками для крепления и шпильками. После этого надевают пакет пластин, вторую камеру и стягивают все болтами.
Принцип работы пластинчатого теплообменника.
Горячая среда попадает с одной стороны, а холодная с другой. При этом они протекают по перекрестной схеме. Уплотнители помогают полноценному заполнению, а пластины совершают теплообмен.
Подобным образом работают модели для ГВС. Только в качестве рабочей среды здесь выступает вода.
ru/catalog/plastiny-i-up…
Каталог кожухотрубных теплообменников — https://sn22.ru/catalog/kozhukhotrubn…
Оборудование для промывки теплообменников — https://sn22.ru/catalog/ustanovki-dly…
Отправляйте заявки на подбор теплообменников на почту: [email protected]
Звоните для консультации с инженером на бесплатный телефон по России: 8-804-333-7104
Пишите в WhatsApp или Telegram на номер: +79039914347Описание кожухотрубчатого теплообменника
Что такое кожухотрубчатые теплообменники?Кожухотрубчатые теплообменники широко распространены в мире машиностроения и являются одним из двух наиболее распространенных типов теплообменников ; другим распространенным типом является пластинчатый теплообменник .
Кожухотрубные теплообменники имеют простую конструкцию , надежные характеристики и относительно низкие затраты на покупку и техническое обслуживание .
Они также имеют очень высокую скорость теплопередачи , хотя для них требуется больше места, чем для пластинчатого теплообменника с аналогичной мощностью теплообмена.
Кожухотрубные теплообменники
Нравится эта статья? Тогда обязательно ознакомьтесь с нашим видеокурсом «Введение в теплообменники» и видеокурсом «Основы пластинчатого теплообменника» . В каждом курсе есть теста , пособие , и вы получите сертификат по окончании курса. Помните, что вы можете получить доступ ко всем курсам saVRee всего за 9,99 евро , если вы выберете пакет безлимитного доступа . Наслаждаться!
Компоненты кожухотрубного теплообменника Кожухотрубный теплообменник состоит из серии трубок , размещенных внутри цилиндрического контейнера, известного как «кожух ».
Все трубки в оболочке в совокупности называются «9».0003 трубный пучок ’ или ‘ трубное гнездо’ ). Каждая труба проходит через серию из перегородок и трубных решеток (также известных как «трубные штабели »). Одна из трубных решеток закреплена, а другая может свободно перемещаться, что обеспечивает тепловое расширение при нагреве теплообменника.
Компоненты кожухотрубного теплообменника
Текущая среда внутри труб известна как среда « со стороны трубы ». Текущая среда за пределами труб известна как « сторона корпуса ’ средняя. Каждая среда имеет один вход и один выход.
Среда со стороны трубы обычно выбирается для жидкости под высоким давлением, поскольку каждая труба может действовать как небольшой сосуд высокого давления; Кроме того, производство труб, рассчитанных на высокое давление, более рентабельно, чем изготовление кожуха, рассчитанного на высокое давление.
Пример
Кожуховой теплообменник использует воду для охлаждения масла. Масло является средой со стороны кожуха, а вода — средой со стороны трубы. Масло поступает через верхний левый впускной патрубок и течет через теплообменник до нижнего правого выпускного патрубка. Вода течет по трубкам от правого входа к левому выходу.
Одноходовой теплообменник
Как работают кожухотрубные теплообменники?Приведенное ниже видео является выдержкой из нашего онлайн-видеокурса по теплообменникам .
Кожухотрубный теплообменник разделен на две основные системы , называемые межтрубной частью и трубной стороной .
Каждая система имеет одну связанную с ней проточную среду. В нашем примере мы предположим, что межтрубная часть содержит горячее минеральное масло, которое необходимо охладить, а трубная часть содержит охлаждающую воду.
Охлаждающая вода поступает в теплообменник и течет по трубкам. Минеральное масло поступает в теплообменник и протекает в оболочке, окружающей трубы. Две жидкости не смешиваются с , поскольку этому препятствует стенка трубок. Поскольку жидкости не смешиваются напрямую, происходит непрямое охлаждение (не прямое охлаждение).
Турбулентный поток увеличивает скорость теплопередачи теплообменника, а также снижает вероятность растворенные твердые частицы скапливаются на стенках трубы и кожуха (турбулентный поток имеет эффект самоочищения).
Турбулентный поток в трубах создается путем вставки трубных вставок (также известных как « турбулизаторы ») в каждую из труб.
Турбулентный поток внутри корпуса создается перегородками , которые используются для многократного направления воды через трубы по мере ее прохождения через теплообменник.
Трубчатые вставки (черная линия посередине трубки)
Между двумя жидкостями происходит теплообмен, поскольку они находятся в тепловом контакте друг с другом. Масло выходит из теплообменника более холодным, а вода выходит из теплообменника теплее.
Параллельный, противоточный и перекрестный поток
Параллельный, противоточный и перекрестный поток
Теплообменники доступны во многих формах и размерах. Чтобы упростить классификацию теплообменников, их часто делят на группы в зависимости от конструкции и рабочих характеристик. Одной из таких характеристик является тип потока .
Существует три типа основного потока , это параллельный , встречный и перекрестный поток.
Из-за конструктивных соображений и применения теплообменников редко бывает, чтобы теплообменник был только одним из этих типов потока, обычно они представляют собой комбинацию нескольких типов потока, например. встречный поперечный поток.
Параллельный поток
Параллельный поток возникает, когда обе стороны корпуса и со стороны трубы среда поступает в теплообменник с одного конца теплообменника и течет к противоположному концу теплообменника. Изменение температуры ( дельта T / ΔT ) в двух средах одинаково для обеих сред, то есть они обе увеличиваются или уменьшаются на определенную величину. Обратите внимание, что температура на выходе для обеих сред имеет тенденцию к сближению, и охлаждение ниже этой точки невозможно, даже если температура более холодной жидкости на входе ниже температуры схождения (температура схождения на графике ниже составляет примерно 80°C).
Параллельный теплообменник теплообменника
Счетчик. Поток
Счетчик. (также известный как Contra-Flow ). Теплообменники имеют две плавные среды, которые текут в противоположных (180 °. отдельно) друг к другу. Каждая проточная среда входит в теплообменник с противоположных концов и выходит с противоположных концов. Поскольку более холодная среда выходит из противоточного теплообменника в конце, где горячая среда входит в теплообменник, температура более холодной жидкости приближается к температуре на входе горячей жидкости; это делает потенциальную дельту Т намного больше, чем у прямоточного теплообменника. Противоточные теплообменники являются наиболее эффективным типом теплообменников.
Противоточный теплообменник
Перекрестный поток
Перекрестный поток В теплообменниках типа одна среда течет под углом перпендикулярно другой ) Теплообменники с поперечным потоком обычно используются в тех случаях, когда одна из жидкостей меняет состояние (двухфазный поток).
Например, конденсатор паровой системы, в котором пар, выходящий из турбины, поступает в межтрубное пространство конденсатора, а холодная вода, текущая по трубам, поглощает тепло пара, конденсируя его в воду. С помощью этого типа потока теплообменника можно конденсировать большие объемы пара.
Теплообменник с перекрестным потоком
Одно- и многоходовойЭкономичным и эффективным способом повышения эффективности теплообменника является многократное контактирование проточных сред друг с другом. Каждый раз, когда одна среда проходит над другой, происходит теплообмен.
Когда одна проточная среда проходит над другой только один раз, такой теплообменник называется « однопроходным ».
Конструкция одноходового теплообменника
Когда одна проточная среда проходит над другой более одного раза, такой теплообменник называется « многоходовой ».
Конструкция многоходового теплообменника
Многоходовой в трубах
Обычно многоходовой теплообменник меняет направление потока в трубах с помощью одного или нескольких наборов U-образных изгибов в трубках.
U-образные изгибы позволяют жидкости течь вперед и назад по всей длине теплообменника. Этот тип теплообменника известен как кожухотрубный U-образный теплообменник.
U-образный теплообменник
Также можно изменить направление потока через трубы, используя нижнюю или верхнюю сторону пучка труб для одного прохода и противоположную сторону для следующего прохода. Таким образом, каждая половина трубного пучка соответствует одному проходу.
Многопроходный в кожухе
Второй метод достижения многопроходного режима заключается в установке перегородок на кожух теплообменника. Они направляют жидкость со стороны оболочки вперед и назад по трубам для достижения эффекта многопроходности.
Многоходовой теплообменник
Преимущества и недостатки кожухотрубных теплообменниковПреимущества
- Дешевле.
- Относительно простая конструкция и простота обслуживания.
- Подходит для более высоких давлений и температур по сравнению с пластинчатыми теплообменниками.
- Падение давления ( дельта P / ΔP ) меньше, чем у пластинчатого теплообменника.
- Легко найти и изолировать протекающие трубки. Трубы
- могут иметь «двойные стенки», чтобы снизить вероятность просачивания межтрубной жидкости в трубную жидкость (или наоборот).
- Простые в установке расходуемые аноды.
- Не так легко загрязняются, как пластинчатые теплообменники.
Недостатки
- Менее эффективен, чем пластинчатые теплообменники.
- Требуется больше места для открытия и извлечения пробирок.
- Холодопроизводительность нельзя увеличить, но можно увеличить пластинчатый теплообменник.
Перегородка
Перегородка разделяет нижнюю и верхнюю половины теплообменника.
Перегородка отводит текущую среду по трубкам. Впуск/выпуск Впуск или выпуск текучей среды, протекающей по трубам или корпусу теплообменника.
Кожух/оболочка
Кожух/оболочка используется для удержания протекающей среды и внутренних частей корпуса. Он также служит прочной структурной частью, к которой можно прикрепить другие части. Крышка Крышка используется для герметизации одного конца кожуха и предотвращения утечек.
Прокладка
Прокладка помещается между двумя металлическими поверхностями. Прокладка обычно изготавливается из бумаги или резины и «зажимается» между металлами для создания уплотнения. Уплотнение предотвращает утечку.
Форма прокладки также предотвращает утечку вокруг разделительной пластины.
Стационарная трубная решетка
Трубная решетка находится внутри кожуха и поддерживает концы труб. Затем вес труб дополнительно поддерживается перегородками (в зависимости от конструкции).
Перегородки
Перегородки используются для изменения направления потока текучей среды. Изменение направления обеспечивает равномерное распределение тепла по теплообменнику. Эффективность снижается, когда поток через теплообменник распределяется неравномерно.
Болт
Гайки и болты используются для крепления частей теплообменника. Выбранные болты должны иметь подходящие характеристики прочности на растяжение и коррозионной стойкости. Болты — это «папа» в сборке гайки и болта.
Гайка
Гайки и болты используются для крепления частей теплообменника. Выбранные гайки должны иметь подходящие характеристики прочности на растяжение и коррозионной стойкости.
Гайки являются «внутренней» частью гайки и болта в сборе.
Стяжки
Стяжки используются в качестве направляющих для перегородок, чтобы предотвратить вращательное или осевое перемещение перегородок.
Трубки
Одна из жидких сред течет непосредственно по трубкам, а другая турбулентно течет снаружи.
Теплообмен между двумя средами происходит из-за близости (теплообмен осуществляется путем теплопроводности к стенкам трубы и далее во внешнюю среду).
Корпус
Трубки, перегородки и тяги размещены внутри кожуха (корпуса). Кожухотрубная конструкция дала название этому типу теплообменника.
Дополнительные ресурсы
http://www.mcraeeng.com/how-shell-and-tube-heat-exchangers-work/page-2/blog.html
https://en.wikipedia .org/wiki/Shell_and_tube_heat_exchanger
https://www.explainthatstuff.com/how-heat-exchangers-work.html
Теплопередача кожухотрубными теплообменниками
Теплопередача
Из-за большого количества вариаций в механических конструкциях передней и задней крышек и кожухов, а также по коммерческим причинам ТЕМА определила систему обозначений, которые соответствуют каждому основному типу передней и задней крышек . Первая буква обозначает переднюю головку, вторая буква обозначает тип корпуса, а третья буква обозначает тип задней головки.
Съемные теплообменники для пучков
Съемные теплообменники для пучков дают покупателю возможность заменить трубный пучок без замены кожуха или крышек. Как правило, они менее рентабельны, чем несъемные конструкции.
BEU/AEU — U-образные теплообменники, как правило, являются наиболее экономичным типом съемных теплообменников. Трубы могут быть очищены водой, паром или химически. Эти устройства должны иметь четное количество трубных проходов, что иногда ограничивает их применимость для обслуживания (например, их обычно нельзя использовать, когда возникает температурный перепад).
CEU — В этой конструкции трубная решетка приварена к крышке. Вы можете удалить пучок из кожуха, однако, чтобы заменить пучок, входная крышка входит в комплект, или вы должны отрезать трубную решетку. Трубы могут подвергаться химической очистке, струйной очистке водой или очистке паром.
BEW/AEW — Это устройства с прямой трубкой с одной плавающей головкой и одной неподвижной головкой.
Плавающая головка обычно уплотняется уплотнительным кольцом. Эти агрегаты чаще всего используются в качестве маслоохладителей или воздухоохладителей. Очистка может производиться химическим, механическим способом, струей воды или паром.
AEP/BEP — Это устройства с прямой трубкой с одной плавающей головкой внутри и одной неподвижной головкой. Плавающая головка обычно герметизируется набивкой. Эти агрегаты чаще всего используются в качестве промежуточных и доохладителей с газом на трубной стороне. Они также являются наиболее распространенным типом теплообменников для работы с кислородом. Эти агрегаты использовались в системах с расчетным давлением на стороне трубы более 2000 фунтов на кв. дюйм изб.
AES/AET — Эти устройства являются самыми дорогими из устройств, предназначенных для съемных комплектов. Плавающая головка находится внутри корпуса. Трубы можно очищать механическим, химическим, водоструйным или паровым способом. Конструкция этих устройств требует четного количества боковых проходов трубы, поэтому они имеют те же ограничения по обслуживанию, что и U-образные пучки.
- Экстрактор пучков воздушных трубок
- Самоходный экстрактор пучков
- Экстрактор пучков на грузовике
- Экстрактор связок Combi Lifter
Теплообменник TEMA типа AES с плавающей головкой
Названия деталей
- Стационарная головка-канал
- Стационарный головной убор
- Фланцевый канал или крышка стационарной головки
- Крышка канала
- Сопло со стационарной головкой
- Стационарная трубная решетка
- Трубки
- Корпус
- Стационарная головка фланца корпуса
- Задняя головка фланца кожуха
- Насадка-ракушка
- Фланец кожуха
- Плавающая трубная решетка
- Крышка плавающей головки
- Фланец крышки плавающей головки
- Опорное устройство с плавающей головкой
- Стержни и распорки
- Поперечные перегородки или опорные пластины
- Отбойная пластина
- Вентиляционное соединение
- Дренажный патрубок
- Соединение с прибором
- Опорная опора
- Подъемная проушина
- Раздел прохода
Теплообменник с плавающей головкой
Несъемные пучковые теплообменники
Эти типы агрегатов часто используются в системах высокого давления и в тех случаях, когда необходимо избежать проблем с утечками в уплотненных соединениях.
Еще одним преимуществом является то, что они, как правило, более экономичны, чем конструкции со съемным пучком.
NEU — Самый экономичный из доступных вариантов. Трубная решетка приварена как к кожуху, так и к крышке. Доступа к оболочке нет. Трубы могут подвергаться химической, водоструйной или паровой очистке только изнутри. Эти устройства обычно используются в системах высокого давления (например, в нагревателях питательной воды), где условия процесса позволяют использовать теплообменники с равномерным проходом.
NEN — Трубные решетки привариваются как к корпусу, так и к крышкам. Доступ к трубкам осуществляется через крышки на каналах. Эти устройства предпочтительнее в конструкциях для очень высокого давления, поскольку их конструкция сводит к минимуму толщину трубной доски и количество удерживающих фланцев высокого давления.
Сторона AEM/BEM/AEL-Shell полностью заварена, однако крышки съемные. Возможна химическая, механическая и водоструйная очистка труб, однако у вас нет доступа к оболочке.
Следует избегать использования очистки паром на блоке с фиксированной трубной решеткой, если только блок не имеет компенсатора со стороны кожуха. Пар заставит трубы расширяться и вытягиваться из трубной доски, вызывая сбой при запуске.
Дифференциальное тепловое расширение
Поскольку в обязанности теплообменников входит работа с жидкостями с различной температурой, расходом и термическими свойствами, будет иметь место дифференциальное расширение металлов.
Когда конечная разница температур между жидкостями значительна, более 50-60 градусов, эти напряжения могут стать значительными, вызывая деформацию оболочек и повреждение монтажных опор, трубы — деформацию трубной решетки или трубы — разрыв или выпадение из трубы простынь.
Это экономичный подход для оболочек размером с трубу. Компенсатор также может быть установлен со стороны трубы конструкции с плавающей головкой, но стоимость изготовления намного выше.Схема U-образного теплообменника
Альтернативные подходы включают конструкцию пучка U-образных труб, так что каждая труба может независимо расширяться и сжиматься по мере необходимости, или с использованием задней плавающей конструкции внутренней трубной решетки, которая позволяет всему пучку как единому расширяться и сужаться. Плавающая головка обычно герметизируется внутри корпуса с помощью уплотнения или уплотнительного кольца.
Конструкции с U-образной трубкой, хотя и предлагают лучший ответ на дифференциальное тепловое расширение, имеют некоторые недостатки. Заменить отдельные трубки может быть сложно или дорого, особенно для внутренних трубок. Кроме того, внутренняя часть трубы не может быть эффективно очищена в U-образных изгибах. Эрозионное повреждение также часто наблюдается в U-образных коленах при высоких скоростях боковой трубы.
В кожухах большого диаметра большая длина неподдерживаемой трубы в U-образных изгибах внешних труб может привести к повреждению, вызванному вибрацией.
Конструкции теплообменников с плавающей головкой
В целях снижения термических напряжений и предоставления средств для снятия пучка труб для очистки было установлено несколько конструкций с плавающей задней головкой.
Самой простой является конструкция со сквозным протягиванием, позволяющая полностью протягивать пучок труб через кожух для обслуживания или замены. Чтобы разместить круг болта задней головки, необходимо снять трубки, что приведет к менее эффективному использованию размера корпуса. Кроме того, отсутствие труб приводит к увеличению кольцевого пространства и может способствовать уменьшению потока через эффективную поверхность трубы, что приводит к снижению тепловых характеристик. Некоторые конструкции включают уплотнительные ленты, установленные в корпусе, чтобы блокировать перепускной пар.
Другая конструкция с плавающей головкой, которая частично устраняет вышеуказанные недостатки, представляет собой «плавающую головку с разрезным кольцом».
Здесь крышка с плавающей головкой крепится болтами к разрезному опорному кольцу вместо трубной решетки.
Это устраняет диаметр окружности болта и позволяет использовать полный набор трубок для заполнения кожуха. Эта конструкция дороже, чем обычная сквозная конструкция, но она широко используется в нефтехимической промышленности. Для применений с высоким давлением или температурой или там, где требуется более надежное уплотнение между жидкостями, следует указать сквозную конструкцию.
Два других типа, конструкция с «фонарным кольцом с наружной набивкой» и конструкция с «сальниковой коробкой с наружной набивкой», обеспечивают менее надежную герметизацию от утечек в атмосферу, чем конструкции с протягивающим или разъемным кольцом, но могут быть сконфигурированы для работы в одной трубе.
Кожуховые конструкции
Наиболее распространенным типом кожуха ТЕМА является кожух «Е», поскольку он наиболее подходит для большинства применений охлаждения промышленных процессов.
Однако для некоторых приложений другие оболочки предлагают явные преимущества.
Например, в конструкции кожуха ТЕМА-Ф предусмотрена установка продольной проточной пластины внутри трубного пучка. Эта пластина заставляет жидкость оболочки двигаться вниз по одной половине пучка труб, а затем по другой половине, в результате чего создается схема противоточного потока, которая лучше всего подходит для теплопередачи.
Этот тип конструкции может быть указан, когда требуется близкий температурный диапазон и когда скорость потока позволяет использовать только одну половину кожуха за один раз. В приложениях с рекуперацией тепла или там, где приложение требует увеличения тепловой длины для достижения эффективной общей теплопередачи, кожухи могут быть установлены с последовательными потоками.
До шести более коротких кожухов в серии является обычным явлением, что приводит к противотоку, близкому к производительности, как если бы использовался один длинный кожух в конструкции с одним проходом.
Корпуса TEMA G и H лучше всего подходят для систем с фазовым переходом, где байпас вокруг продольной пластины и противоточный поток менее важны, чем равномерное распределение потока. В кожухе этого типа продольная конечная пластина обеспечивает лучшее распределение потоков паров и способствует удалению неконденсирующихся примесей. Они часто предназначены для использования в горизонтальных термосифонных ребойлерах и общих конденсаторах.
Кожухи TEMA J обычно предназначены для работы с фазовым переходом, когда требуется значительно снизить перепад давления со стороны кожуха. Они обычно используются в многоярусных комплектах с отдельными соплами, используемыми в качестве входа и выхода.
Специальный тип J-образной оболочки используется для затопленного испарения жидкостей на стороне оболочки. Над основной J-оболочкой установлен отдельный сосуд для отвода паров без труб с выходом пара в верхней части этого сосуда. Оболочка ТЕМА К, также называемая « Котловой ребойлер «указывается, когда боковой поток кожуха будет подвергаться испарению.
Уровень жидкости конструкции кожуха К должен только покрывать пучок труб, который заполняет конец кожуха меньшего диаметра.
Этот уровень жидкости контролируется потоком жидкости, протекающей по проводу на дальнем конце входного сопла.Расширенная площадь кожуха служит для облегчения отрыва паров кипящей жидкости в нижней части кожуха.Для предотвращения чрезмерного уноса жидкости с потоком пара установлен указан отдельный сосуд, как описано выше.0436 Унос жидкости также можно свести к минимуму, установив сетчатый туманоуловитель на выпускном патрубке. U-образные пучки обычно используются с конструкциями K-оболочек. Оболочки K дороги для испарения под высоким давлением из-за диаметра оболочки и требуемой толщины стенки.
Кожух TEMA X или поперечноточный кожух чаще всего используется для конденсации паров, хотя его также можно эффективно использовать для охлаждения или нагрева газа низкого давления.
Он обеспечивает очень низкий перепад давления со стороны кожуха и поэтому наиболее подходит для конденсации в условиях вакуума.