Теплообменник устройство: Теплообменники: классификация, устройство, принцип работы

Устройство теплообменника, их виды и принцип работы

Теплообменник — это оборудование, предназначенное для эффективной передачи тепла от одной среды к другой. Устройство теплообменника обеспечивает разделение между средами, которое выполнено сплошной стенкой для обеспечения того, чтобы не происходило смешивания или прямого контакта.

Области применения

Теплообменники имеют различные области применения в холодильной технике, отоплении помещений, электростанциях, кондиционировании воздуха, нефтеперерабатывающих заводах, а также очистке сточных вод и др.

Классическим примером устройства теплообменника является двигатель внутреннего сгорания, где циркулирующая жидкость называется охлаждающей жидкостью двигателя.

Принцип работы теплообменника, но только с воздухом используют морозильные камеры, кастрюли с кожухом, воздухонагреватели, духовки, плиты и другие области пищевой промышленности.

В нефтяной промышленности эти устройства используются для пробоя эмульсии между нефтью и водой, охлаждения газов, вытекающих из процесса сжатия, конденсации и нагрева смеси в башню дистилляции.

Все теплообменники выполняют сходную функцию, которая заключается в передаче тепла от одной среды к другой. Однако выполнение этой функции происходит несколькими различными способами.

Типы устройств теплообмена

Обычно используются два типа устройств теплообменников: пластинчатый/ребристый и кожухотрубный.

Пластинчатый теплообменник

Пластинчатые/ребристые теплообменники состоят из нескольких тонких металлических пластин, имеющих большую площадь поверхности, что связано с возможностью быстрого способа обмена теплом.

Купить пластинчатый теплообменник можно на специализированных сайтах которые занимаются поставкой этой оригинальной продукции, отвечающей всем современным требованиям.

В кожухотрубных теплообменниках поток одной жидкости протекает через группу металлических труб, в то время как поток второй жидкости протекает через оболочку, которая герметизирована и окружает их. Поток жидкостей может протекать под прямым углом, и это называется поперечным потоком.

Кожухотрубный теплообменник

Использование отработанного тепла

Во всех теплообменниках как из-за ограничений, связанных с термодинамическими свойствами оборудования и процессов, так и из-за неэффективности оборудования происходят потери отработанного тепла. Тепло, которое идет в отходы, может быть использовано через средство рекуперации тепла. Отработанное тепло, получаемое за счет рекуперации, может быть использовано различными способами. Например, чтобы обеспечить улучшенный климат-контроль и освежить воздух, в то же время экономя энергию за счет снижения требований к охлаждению и нагреву.

Общая концепция рекуперации тепла заключается в механической вентиляции, где вентилятор рекуперации тепла используется вместе с воздушным теплообменом. В этом случае используется принцип противоточного теплообмена между исходящим и входящим потоками воздуха.

При рекуперации отработанное тепло также может использоваться при возврате воздуха в рекуператоры, вращении теплообменников, а также в тепловых насосах.

Параметры обмена тепловой энергией

Основным параметром обмена тепловой энергией является коэффициент теплопередачи теплоносителя.
Это согласуется с данными о том, что чем ниже средняя температура горячей жидкости, тем ниже и коэффициент теплопередачи. Это происходит потому, что если температура горячей жидкости в теплообменнике низкая, то тепло, поглощаемое холодной жидкостью, будет небольшим, так что коэффициент теплопередачи будет низким и наоборот.

Можно утверждать, что чем выше температура поступающей горячей жидкости, тем больше получается тепловой энергии. В соответствии с теорией, величина тепловой нагрузки и устройство теплообменника получается из величины массового расхода и разности температур.

При проектировании теплообменного оборудования для определения количества передаваемой энергии применяются принципы теплопередачи. Это играет важную роль в определении эффективности работы оборудования и условий, необходимых для его регулирования.

Несомненно, выбор жидкости, которая проходит через трубы и корпус должны соответствовать оптимальным условиям процесса, как с точки зрения затрат, простоты конструкции так и обслуживания.

Отложение и накопление продуктов коррозии, микроорганизмов, неорганических частиц и макромолекул на поверхности оборудования передачи тепла, вызывают увеличение сопротивления теплопередачи и снижает с течением времени производительность тепловых и гидравлических свойств этого оборудования.

XVA50T0220 за 63 813.12 ₽ в наличии производства COSMOTEC

Купить Устройство теплообменник XVA50T0220 производителя Cosmotec можно оптом и в розницу с доставкой по всей России, Казахстану, Республике Беларусь и Украине, а так же в другие страны Таможенного союза (Армения, Киргизия и др.).

Для того, чтобы купить данный товар по базовой цене в розницу, положите его в корзину и оформите заказ следуя детальной инструкции. Обращаем Ваше внимание, что в зависимости от увеличения объёма продукции перерасчёт розничной цены будет произведен автоматически. Оптовая цена на устройство теплообменник 575м3/ч 76дба XVA50T0220 выставляется исключительно после отправки коммерческого запроса на e-mail: [email protected] или [email protected].

• Более подробная информация находится в разделе Оплата.

Мы работаем со всеми крупными транспортными компаниями и гарантируем оперативность и надежность каждой поставки независимо от региона присутствия заказчика. Данный товар так же поставляются с различных складов Европы, Китая и США. Возможные варианты поставки запрашивайте у специалистов компании SUPPLY24.ONLINE.

• Более подробная информация находится в разделе Доставка.

Гарантия предоставляется непосредственно заводом-изготовителем Cosmotec . Гарантийный ремонт или замена оборудования осуществляется исключительно после проведения экспертизы и установления факта гарантийного случая.

• Более подробная информация находится в разделах Гарантия и Условия Гарантийных Обязательств.

Теплообменники практически всех известных мировых брендов представлены нашей компанией. В случае если интересующий Вас товар не был найден на нашем сайте, обратитесь в службу технической поддержки или обслуживающему Вас менеджеру и наши инженеры подберут аналоги для Вашего оборудования.

Таким образом, возможно снизить затраты до 20% на обслуживание оборудования и оптимизировать Ваши расходы. Компания SUPPLY24.ONLINE берёт на себя полную ответственность за правильность подбора аналога. Наша компания предлагает только разумный подход, если по ряду критериев запрашиваемый товар не подразумевает замену на аналог, мы не предлагаем замену.
Стратегическая цель нашей компании помочь Вам подобрать оборудование и товар с оптимальными характеристиками, и разобраться в огромном количестве товарных позиций и предложений.

---

Внимание!

• Характеристики,внешний вид и комплектация товара могут изменяться производителем без уведомления.
• Изображение продукции дано в качестве иллюстрации для ознакомления и может быть изменено без уведомления.
• Точную спецификацию смотрите во вкладке «Характеристики» .
• При необходимости установки программного обеспечения и использования аксессуаров сторонних производителей, просьба проверить их совместимость с устройством, детально изучив документацию на сайте производителя Cosmotec
• Запрещается нарушение заводских настроек и регулировок без привлечения специалистов сертифицированных сервисных центров.

Характеристики

Производитель

Cosmotec

Частота

Рабочая температура

-5…55°C

Напряжение питания

230В AC

Защита

2А медленный

Серия производителя

X Line XVA

Потребл. мощность

Максимальный ток

Внешние размеры (выс. х дл. х шир.)

312x90x780мм

Воздушный поток

575м3/ч

Класс защиты

Тип прибора

теплообменник

Уровень шума

Диапазон регулировки температуры

-5…55°C

ДОСТАВКА ПО РОССИИ

Доставка осуществляется в течении 2-3 дней с момента зачисления средств на р/с компании при наличии товара на складе в РФ. В отдельных случаях, при большой удаленности Вашего региона, срок доставки может быть увеличен.

• Полный перечень городов, в которые осуществляется доставка, смотрите ниже.

ДОСТАВКА В СТРАНЫ ТАМОЖЕННОГО СОЮЗА

Доставка осуществляется в течении 3-5 дней с момента зачисления средств на р/с компании в следующие страны.

• Казахстан
• Армения
• Беларусь
• Киргизия

Обращаем Ваше внимание на то, что сроки доставки товаров напрямую зависят от наличия товара на Российском складе компании.

В случае, если выбранные товарные позиции находятся на одном из внешних складов Европы или США, то срок доставки товара может составлять до 3-4 недель. Для избежания недоразумений, рекомендуем уточнить актуальные сроки поставки в отделе логистики или у менеджера компании.

В данном случае, как правило, 90% заказов доставляются заказчикам в течении первых 2 недель.

Если какая-либо часть товара из Вашего заказа отсутствует на складе, мы отгрузим все имеющиеся в наличии товары, а после поступления с внешнего склада оставшейся части заказа отправим Вам её за счёт нашей компании.

ОФИСЫ ВЫДАЧИ ТОВАРА:

Доставка до ТК осуществляется бесплатно

CКЛАДЫ

Что такое теплообменник? Как они работают и области применения

Обновлено 18 августа 2022 г.

Теплообменники используются повсеместно, от центрального отопления вашего дома до выработки электроэнергии, но что такое теплообменник и как он работает?

Компания Sterling TT, опытный производитель теплообменников, представила всю информацию.

Используйте навигацию ниже, чтобы перейти к нужной информации:

Что такое теплообменник?
Как работают теплообменники?
Типы теплообменников
Общие области применения
Проектирование теплообменников
Как устанавливаются теплообменники?
Как обслуживаются теплообменники?
Можно ли ремонтировать теплообменники?

Хотите узнать больше? Посетите наш блог, чтобы узнать об основных особенностях теплообменников, изготовленных на заказ.

Что такое теплообменник?

Теплообменник представляет собой устройство, которое обеспечивает эффективную передачу тепловой энергии между двумя средами без их смешивания . Он нагревает или охлаждает что-то, передавая тепловую энергию в процессе теплопроводности. Например, для охлаждения двигателя автомобиля.

Для чего используется теплообменник?

Теплообменники используются для контроля температуры в различных процессах с целью повышения эффективности, предотвращения перегрева или других потенциальных опасностей, а также для повышения безопасности.

Например, масляный радиатор охлаждает горячее масло, пропуская холодную воду рядом с трубкой горячего масла. Тепло от масла передается холодной воде, снижая температуру масла.

Везде, где в процессе вырабатывается тепло, можно использовать теплообменники для обеспечения безопасности процесса, а также для наиболее эффективного использования тепловой энергии. Так как существует так много разных мест, где их можно использовать, существует множество различных вариантов.

Если вы не понимаете каких-либо терминов, которые мы используем, обратитесь к нашему глоссарию теплообменников

Как работают теплообменники?

Теплообменники работают по-разному в зависимости от конкретного типа. Они используют комбинацию проводимости и конвекции для перемещения энергии в виде тепла из одного места или потока в другое. Обычно они работают в диапазоне ощутимого тепла и иногда задействуют запасенную способность изменения состояния, энтальпию.

Это может означать нагрев одной среды путем передачи тепла в нее. В качестве альтернативы это может быть охлаждение чего-либо путем передачи тепла от него в другую среду, например воздух или воду. Цель состоит в том, чтобы повысить эффективность или безопасность процесса. Некоторые процессы вообще не работали бы без теплообменника.

Прочитайте ниже, как работает каждый из распространенных типов теплообменников.

Различные типы теплообменников

Существует множество различных типов теплообменников от небольших теплообменников, используемых в автомобильных двигателях, до промышленных, используемых в атомной энергетике или на производстве.

Ниже приведены некоторые из наиболее часто используемых типов теплообменников, включая те, которые производит Sterling TT.

Кожухотрубный

Кожухотрубные теплообменники включают одну трубу, которая содержит среду, требующую охлаждения или нагрева. Он окружен «оболочкой», которая содержит жидкость, охлаждающую или нагревающую первую среду.

Существует несколько разновидностей кожухотрубных теплообменников, включая противоточные, параллельные и перекрестноточные теплообменники.

Это зависит от охлаждаемой или нагреваемой среды, что будет работать лучше. Когда мы рекомендуем теплообменник, мы всегда обсуждаем область применения и цели, чтобы решить, какой вариант будет наиболее эффективным.

Ребристые трубы

Ребристые трубчатые теплообменники увеличивают площадь поверхности для повышения скорости и эффективности теплопередачи. Это особенно полезно, когда жидкость или среда имеют очень низкую теплопроводность, например воздух.

Они состоят из набора равномерно расположенных пластин, которые являются ребрами. Трубки вставляются в предварительно вырезанные отверстия в ребрах. Благодаря большой площади поверхности ребристые трубчатые теплообменники иногда называют теплообменниками с увеличенной поверхностью.

Некоторые распространенные ребристые трубчатые теплообменники представляют собой, например, охладители газа.

Узнайте больше о ребристых трубчатых теплообменниках.

С воздушным охлаждением

В теплообменниках с воздушным охлаждением жидкость охлаждается с помощью воздуха, обычно подаваемого через вентилятор. В некоторых случаях вентилятор не используется, а вместо этого процесс зависит от движения.

Например, конденсаторы с воздушным охлаждением используют воздух для охлаждения газообразного технологического потока выше его точки росы, конденсируя его.

Пластинчатый теплообменник

Пластинчатый теплообменник очень похож на кожухотрубный теплообменник. Они максимизируют площадь поверхности благодаря стопке пластин. В целом оребренная труба в настоящее время используется гораздо чаще из-за большей эффективности по сравнению со стандартной пластинчатой.

Общие области применения теплообменников

Применение теплообменников включает производство электроэнергии на электростанциях, системы отопления и кондиционирования воздуха, холодильное оборудование, производство, пищевую и химическую промышленность, автомобильные радиаторы и многие другие.

Теплообменники используются в тысячах различных мест.

Дома

Дома они обычно используются в комбинированных котлах центрального отопления и помогают эффективно и безопасно нагревать и охлаждать воду. Они также находятся в вашем холодильнике, обеспечивая стабильную прохладную температуру.

Общественные места

Вероятно, вам также пригодились теплообменники в общественных местах. Ваш местный бассейн был бы намного холоднее без теплообменника, помогающего поддерживать температуру воды.

Автомобильные двигатели выделяют много тепла, и этим необходимо эффективно управлять, чтобы предотвратить опасность. В автомобилях часто используется комбинация вентиляторов и потока воздуха с ребрами для отвода тепла и использования охлаждающей жидкости.

Промышленные

Теплообменники также широко используются в различных промышленных приложениях. Это включает в себя производство электроэнергии, производство и хранение продуктов питания, химическое машиностроение и даже, например, управление воздушным и морским транспортом.

Sterling TT сотрудничает с целым рядом отраслей промышленности, предлагая специализированные теплообменники. Узнайте больше о рынках, которые мы обслуживаем.

Оборона

Даже в оборонном секторе мы находим теплообменники. Их устанавливают, например, на надводные и вспомогательные корабли ВМФ, а также на подводные лодки. Они охлаждают маршевые двигатели атомных подводных лодок.

Как устроены теплообменники?

Теплообменники разрабатываются в соответствии со специфическими требованиями того места, где они будут использоваться. Разные процессы создают разные проблемы, поэтому очень важно иметь подходящий теплообменник, который хорошо работает под давлением конкретного процесса.

При разработке мы учитываем конкретные цели и задачи вашего процесса. Исходя из этого, мы проектируем теплообменник, принимая во внимание:

• Тип первичной жидкости и скорость потока
• Цель теплопередачи и необходимость повторного использования тепловой энергии в процессе
• Температура вторичной жидкости и скорость потока
• Подходящие материалы – например, для максимальной эффективности при минимальной коррозии
• Ваш бюджет и соображения по стоимости

Если вы хотите обсудить свой проект, просто свяжитесь со Sterling TT.

Общие материалы, используемые в теплообменниках

Выбор материалов, используемых в теплообменнике, является ключевой частью конструкции. Они должны быть теплопроводными и в то же время выдерживать любые коррозионные свойства используемых сред. Некоторые материалы будут изнашиваться или пачкаться быстрее, чем другие, поэтому уход и долговечность являются еще одним важным фактором.

Проводящие металлы

В подавляющем большинстве теплообменников используются проводящие металлы. Например, медь и сталь являются популярным выбором. Однако они подходят только для применений до определенной температуры и там, где задействованные жидкости не вступают в реакцию с металлами.

В то время как проводящие металлы являются наиболее распространенными, в некоторых случаях керамика или специально разработанные пластиковые полимеры могут быть лучшей альтернативой.

Жидкости

Жидкости, используемые в процессе, являются важным элементом. Мы проектируем теплообменники, подходящие для морской воды, масла, воды или водно-гликолевого хладагента. Мы выбираем лучший вариант в соответствии с вашими ресурсами и другими задействованными средствами.

Мы также можем разработать теплообменники для использования с более агрессивными жидкостями, такими как кислоты, хлорированная соленая вода и другие химические вещества. Если они используются, мы тщательно рассматриваем соответствующие материалы для предотвращения коррозии.

Воздух

Воздух также широко используется в системах теплообменников. Он имеет низкую теплопроводность и поэтому часто хорошо работает с теплообменниками с увеличенной поверхностью, такими как наши теплообменники с улучшенными ребрами.

Установка и послепродажное обслуживание

Как устанавливаются теплообменники?

Для теплообменников в устройствах по всему дому они будут установлены во время изготовления или установки изделия.

Однако в случае промышленных теплообменников установки могут быть более сложными, поскольку устройства часто бывают больше или используют более сложные среды.

Опытный инженер устанавливает теплообменники, разработанные и изготовленные Sterling TT. Это гарантирует их правильную установку и эффективное функционирование.

Как обслуживаются теплообменники?

Надлежащее техническое обслуживание теплообменника помогает увеличить срок его службы. Тем не менее, это начинается в процессе проектирования.

При проектировании теплообменника мы учитываем материалы и возможную коррозию или отложения, а также размещение теплообменника и легкость доступа к нему для регулярного обслуживания. Мы также учитываем, насколько это важно для вашего процесса и не приведет ли техническое обслуживание к простоям.

Исходя из этого, мы проектируем теплообменник, который наилучшим образом соответствует вашим возможностям обслуживания, и рекомендуем соответствующий график обслуживания, например, очистку.

У нас есть полный послепродажный сервис, чтобы гарантировать, что ваш теплообменник прослужит как можно дольше.

Можно ли отремонтировать теплообменник?

Многие компании предпочитают ремонтировать старый теплообменник, а не заменять его из соображений экономии. Теплообменники обычно можно отремонтировать, особенно если поломки незначительны и если за теплообменником хорошо ухаживают.

Бывают случаи, когда повреждение не подлежит ремонту, но квалифицированный инженер всегда даст соответствующий совет с учетом вашего бюджета.

Узнайте больше о ремонте теплообменников и послепродажном обслуживании.

Ищете дополнительную информацию о теплообменниках? Изучите наш веб-сайт или свяжитесь с нами для консультации по вашему конкретному проекту. Почему бы не прочитать наш блог, посвященный ключевым аспектам теплообменников, изготовленных на заказ?

Ваше имя (обязательно)

Ваш адрес электронной почты (обязательно)

Phone (required)

Company (required)

Country (required)
AfghanistanAlbaniaAlgeriaAndorraAngolaAntigua & DepsArgentinaArmeniaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBhutanBoliviaBosnia HerzegovinaBotswanaBrazilBruneiBulgariaBurkinaBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCentral African RepChadChileChinaColombiaComorosCongoCongo {Democratic Rep}Costa RicaCroatiaCubaCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEast TimorEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFijiFinlandFranceGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGreeceGrenadaGuatemalaGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHondurasHungaryIcelandIndiaIndonesiaIranIraqIreland {Republic}IsraelItalyIvory CoastJamaicaJapanJordanKazakhstanKenyaKiribatiKorea NorthKorea SouthKosovoKuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarsha ll IslandsMauritaniaMauritiusMexicoMicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMoroccoMozambiqueMyanmar, {Burma}NamibiaNauruNepalNetherlandsNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNorwayOmanPakistanPalauPanamaPapua New GuineaParaguayPeruPhilippinesPolandPortugalQatarRomaniaRussian FederationRwandaSt Kitts & NevisSt LuciaSaint Vincent & the GrenadinesSamoaSan MarinoSao Tome & PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth SudanSpainSri LankaSudanSurinameSwazilandSwedenSwitzerlandSyriaTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTogoTongaTrinidad & TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUnited KingdomUnited StatesUruguayUzbekistanVanuatuVatican CityVenezuelaVietnamYemenZambiaZimbabwe

Ваш запрос (обязательно)
Запрос клиентаЗапрос нового клиентаЗапрос поставщикаВакансииДругое

Тема

Ваше сообщение

Этот сайт защищен reCAPTCHA, применяются Политика конфиденциальности и Условия обслуживания Google.

Помощь викторины: Основы теплообменников

Используйте поиск, чтобы быстро найти ответы на вопросы — откройте окно поиска (ctrl+f), затем введите ключевое слово из вопроса, чтобы перейти к этим терминам в материалах курса

Введение

Теплообменник — это компонент, который обеспечивает передачу тепла от одной жидкости (жидкости или газа) к другой жидкости. Причины передачи тепла включают следующее:

1. Нагрев более холодной жидкости с помощью более горячей жидкости

2. Понижение температуры горячей жидкости с помощью более холодной жидкости

3. Вскипание жидкости с помощью с помощью более горячей жидкости

4. Для конденсации газообразной жидкости с помощью более холодной жидкости

5. Для кипячения жидкости при конденсации более горячей газообразной жидкости

Независимо от функции, которую выполняет теплообменник, для передачи тепла участвующие жидкости должны иметь разные температуры и должны вступать в тепловой контакт. Тепло может перетекать только
от более горячей жидкости к более холодной.

В теплообменнике нет прямого контакта между двумя жидкостями. Тепло передается от горячей жидкости к металлу, изолирующему две жидкости, а затем к более холодной жидкости.

Типы конструкций теплообменников

Хотя теплообменники бывают самых разных форм и размеров, конструкция большинства теплообменников относится к одной из двух категорий: трубчатые и кожухотрубные или пластинчатые. Как и во всех механических устройствах, у каждого типа есть свои преимущества и недостатки.

Трубчатый и кожух

Самый простой и наиболее распространенный тип конструкции теплообменника — кожухотрубный, как показано на рис. 1. Этот тип теплообменника состоит из набора трубок в контейнере, называемом кожухом . Жидкость, текущая внутри труб, называется жидкостью со стороны трубы, а жидкость, текущая снаружи труб, называется жидкостью со стороны оболочки. На концах труб жидкость на стороне трубы отделена от жидкости на стороне кожуха трубными решетками. Трубы скручиваются и запрессовываются или привариваются к трубной решетке для обеспечения герметичности. В системах, где две жидкости находятся под совершенно разным давлением, жидкость с более высоким давлением обычно направляется по трубам, а жидкость с более низким давлением циркулирует со стороны межтрубного пространства. Это связано с экономией, поскольку трубы теплообменника могут быть изготовлены так, чтобы выдерживать более высокое давление, чем оболочка теплообменника, при гораздо меньших затратах. Опорные пластины, показанные на рис. 1, также действуют как перегородки, направляя поток жидкости внутри корпуса вперед и назад по трубам.

Рис. 1: Кожухо-трубчатый теплообменник

Пластинчатый

Пластинчатый теплообменник, как показано на Рис. 2, состоит из пластин вместо труб для разделения горячей и холодной жидкости. Горячие и холодные жидкости чередуются между каждой из пластин. Перегородки направляют поток жидкости между пластинами. Поскольку каждая из пластин имеет очень большую площадь поверхности, пластины обеспечивают каждой из жидкостей чрезвычайно большую площадь теплопередачи. Поэтому теплообменник пластинчатого типа по сравнению с кожухотрубным теплообменником аналогичного размера способен передавать гораздо больше тепла. Это связано с большей площадью, которую пластины обеспечивают над трубами. Из-за высокой эффективности теплопередачи пластин пластинчатые теплообменники обычно очень малы по сравнению с кожухотрубными теплообменниками с такой же мощностью теплопередачи. Пластинчатые теплообменники не получили широкого распространения из-за невозможности надежно герметизировать большие прокладки между каждой из пластин. Из-за этой проблемы теплообменники пластинчатого типа использовались только в небольших устройствах с низким давлением, например, в масляных радиаторах двигателей. Тем не менее, новые усовершенствования в конструкции прокладок и конструкции теплообменника в целом позволили использовать пластинчатые теплообменники в больших масштабах. По мере модернизации старых объектов или строительства новых объектов большие пластинчатые теплообменники заменяют кожухотрубные теплообменники и становятся все более распространенными.

Рисунок 2: Пластинчатый теплообменник

Типы теплообменников

Поскольку теплообменники бывают самых разных форм, размеров, производителей и моделей, их классифицируют по общим характеристикам. Одной общей характеристикой, которую можно использовать для их классификации, является направление потока двух жидкостей относительно друг друга. Три категории: параллельный поток, противоток и перекрестный поток.

Параллельный поток , как показано на рис. 3, существует, когда жидкость со стороны трубы и жидкость со стороны межтрубного пространства текут в одном и том же направлении. В этом случае две жидкости поступают в теплообменник с одного конца с большой разницей температур. По мере того, как жидкости передают тепло от более горячей к более холодной, температуры двух жидкостей приближаются друг к другу. Обратите внимание, что температура самой горячей холодной жидкости всегда меньше температуры самой холодной горячей жидкости.

Рисунок 3: Теплообмен с параллельным потоком

Противоток , как показано на рисунке 4, существует, когда две жидкости текут в противоположных направлениях. Каждая из жидкостей входит в теплообменник с противоположных концов. Поскольку более холодная жидкость выходит из противоточного теплообменника в конце, где горячая жидкость входит в теплообменник, температура более холодной жидкости приближается к температуре на входе горячей жидкости. Противоточные теплообменники являются наиболее эффективными из трех типов. В отличие от прямоточного теплообменника, в противоточном теплообменнике температура самой горячей холодной жидкости может быть выше, чем температура самой холодной горячей жидкости.

Рисунок 4: Противоточный теплообменник

Перекрестный поток , как показано на рисунке 5, существует, когда одна жидкость течет перпендикулярно второй жидкости; то есть одна жидкость течет по трубкам, а вторая жидкость обтекает трубки под углом 90°. Теплообменники с поперечным потоком обычно используются в тех случаях, когда одна из жидкостей меняет состояние (двухфазный поток). Примером может служить 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.

Рисунок 5: Теплообменник с перекрестным потоком

Сравнение типов теплообменников

Каждый из трех типов теплообменников имеет свои преимущества и недостатки. Но из трех, конструкция противоточного теплообменника является наиболее эффективной при сравнении скорости теплопередачи на единицу площади поверхности. Эффективность противоточного теплообменника обусловлена ​​тем, что среднее значение ΔT (разница температур) между двумя жидкостями по длине теплообменника максимально, как показано на рисунке 4. Следовательно, среднелогарифмическое значение температуры для счетчика проточного теплообменника больше, чем среднелогарифмическая температура аналогичного теплообменника с параллельным или перекрестным потоком. (Обзор логарифмической средней температуры см. в курсах «Основы термодинамики, теплопередачи и течения жидкости»). Это можно увидеть, сравнив графики на рис. 3, рис. 4 и рис. 5. Следующее упражнение демонстрирует, как более высокая среднелогарифмическая температура противоточного теплообменника приводит к большей скорости теплопередачи. Среднелогарифмическая температура теплообменника рассчитывается по следующему уравнению.

ΔT

_{LM =} ΔT ₂ -ΔT ₁ / LN (ΔT ₂ / ΔT ₁₎ (2-1)

Гартер. Скорость теплопередачи «Q» в теплообменнике рассчитывается по следующему уравнению.

Q˙ = U

_o A _o ΔT _лм        (2-2)

Где:

Q˙7 U 7 U 7 U 9002 9002 9002 Общий коэффициент теплопередачи 9008 9020 (БТЕ/час-фут ² –°F)

A _o = Площадь поперечного сечения теплопередачи (футы ² )

ΔT _лм = Среднелогарифмическая разность температур (°F)

Рассмотрим следующий пример теплоты. теплообменник работал в идентичных условиях как противоточный, а затем как прямоточный теплообменник.

T ₁ = представляет температуру горячей жидкости

T _{1 дюйм} = 200°F

T _1out = 145°F

U _O = 70 BTU/HR-F-FT ² -° F

A _O = 75-футовой ²

T ₂ = представляют температуру холодной жидко F

T _2out = 120°F

Противоток ΔT _lm = [(200 – 120°F) – (145-80°F)] / [ln (200 – 120°F)/(145 – 80°F)] = 72°F

Параллельный поток ΔT _лм = [(200– 80°F) – (145–120°F)]/ln (200–80°F)/(145 – 120F) = 61°F

Подстановка приведенных выше значений в уравнение теплопередачи Уравнение (2-2) для противоточного теплообменника дает следующий результат.

Q˙= (70 БТЕ/час-фут ² – ^o f)(75 футов ² )(72 ^o F)

Подстановка приведенных выше значений в уравнение теплопередачи (2-2) для прямоточного теплообменника дает следующий результат.

Q˙= (70 БТЕ/час-фут ² – ^o F) (75 футов ² ) (61 ^o F)

Q˙=3,2×10 ⁵ БТЕ/ч

способ потока приведет к большей скорости теплопередачи, чем работа в параллельном потоке.

На самом деле, большинство крупных теплообменников не являются чисто прямоточными, противоточными или перекрестноточными; обычно они представляют собой комбинацию двух или всех трех типов теплообменников. Это связано с тем, что фактические теплообменники более сложны, чем простые компоненты, показанные на идеализированных рисунках, использованных выше для изображения каждого типа теплообменника. Причина сочетания различных типов заключается в том, чтобы максимизировать эффективность теплообменника в рамках ограничений, наложенных на конструкцию. То есть размер, стоимость, вес, требуемая эффективность, тип жидкости, рабочее давление и температура — все это помогает определить сложность конкретного теплообменника.

Один из методов, который сочетает в себе характеристики двух или более теплообменников и улучшает производительность теплообменника, заключается в том, что две жидкости проходят друг через друга несколько раз в одном теплообменнике. Когда жидкости теплообменника проходят друг через друга более одного раза, теплообменник называется многоходовым теплообменником . Если жидкости проходят друг друга только один раз, теплообменник называется однопроходным теплообменником . См. Рисунок 6 для примера обоих типов. Обычно многоходовой теплообменник меняет направление потока в трубах за счет использования одного или нескольких наборов U-образных изгибов в трубах. U-образные изгибы позволяют жидкости течь вперед и назад по всей длине теплообменника. Второй метод достижения многократных проходов заключается в установке перегородок на межтрубном пространстве теплообменника. Они направляют жидкость со стороны оболочки вперед и назад по трубам для достижения эффекта многопроходности.

Рисунок 6: Одно- и многоходовой теплообменник

Теплообменники также классифицируются по их функции в конкретной системе. Одна общая классификация — регенеративная или нерегенеративная. Регенеративный теплообменник — это теплообменник, в котором одна и та же жидкость является как охлаждающей жидкостью, так и охлаждаемой жидкостью, как показано на рис. 7. То есть горячая жидкость, выходящая из системы, отдает свое тепло для «регенерации» или нагревания теплообменника. жидкость возвращается в систему. Регенеративные теплообменники обычно встречаются в высокотемпературных системах, где часть жидкости системы удаляется из основного процесса, а затем возвращается. Поскольку жидкость, удаляемая из основного процесса, содержит энергию (тепло), тепло жидкости, выходящей из основной системы, используется для повторного нагрева (регенерации) возвращающейся жидкости вместо того, чтобы отводиться во внешнюю охлаждающую среду для повышения эффективности. Важно помнить, что термин регенеративный/нерегенеративный относится только к тому, «как» теплообменник функционирует в системе, а не к какому-то одному типу (трубчато-кожуховой, пластинчатый, прямоточный, противоточный и т. д.).

В нерегенеративном теплообменнике, как показано на рис. 7, горячая жидкость охлаждается жидкостью из отдельной системы, и отводимая энергия (тепло) не возвращается в систему.

Рисунок 7: Регенеративный и нерегенеративный теплообменники

Важная информация из этой главы кратко изложена ниже.

• Существует два метода изготовления теплообменников: пластинчатый и трубчатый.

• Параллельный поток – горячая жидкость и хладагент текут в одном направлении.

• Противоток – горячая жидкость и охлаждающая жидкость текут в противоположных направлениях.

• Перекрестный поток – потоки горячей и охлаждающей жидкости под углом 90° (перпендикулярно) друг к другу.

• Идентифицированные четыре части теплообменника были:

• Трубки
• Лист труб
• Shell
• Паболащики

• Syster-Pass Themearcers. другой только один раз.

• В многоходовых теплообменниках жидкости проходят друг через друга более одного раза благодаря использованию U-образных трубок и перегородок.

• Регенеративные теплообменники используют одну и ту же жидкость для нагрева и охлаждения.

• В нерегенеративных теплообменниках для нагрева и охлаждения используются отдельные жидкости.

Введение

Теплообменники используются в большинстве химических и механических систем. Они служат средством получения или отвода тепла системой. Некоторые из наиболее распространенных применений встречаются в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), радиаторах двигателей внутреннего сгорания, котлах, конденсаторах, а также в качестве подогревателей или охладителей в жидкостных системах. В этой главе будут рассмотрены некоторые конкретные области применения теплообменников. Цель состоит в том, чтобы предоставить несколько конкретных примеров того, как работает каждый теплообменник в системе, а не охватить все возможные области применения.

Подогреватель

В больших паровых системах или в любом процессе, требующем высоких температур, входную жидкость обычно предварительно нагревают поэтапно, вместо того, чтобы пытаться нагреть ее за один шаг от температуры окружающей среды до конечной температуры. Поэтапный предварительный нагрев повышает эффективность установки и сводит к минимуму тепловую ударную нагрузку на компоненты по сравнению с впрыскиванием жидкости с температурой окружающей среды в котел или другое устройство, работающее при высоких температурах. В случае паровой системы часть технологического пара отбирается и используется в качестве источника тепла для повторного нагрева питательной воды на ступенях подогревателя. На рис. 8 показан пример конструкции и внутреннего устройства U-образного теплообменника питательной воды, установленного на крупной электростанции на стадии подогревателя. Когда пар поступает в теплообменник и обтекает трубы, он передает свою тепловую энергию и конденсируется. Обратите внимание, что пар поступает сверху в межтрубное пространство теплообменника, где он не только передает явное тепло (изменение температуры), но и отдает скрытую теплоту парообразования (конденсирует пар в воду). Затем сконденсированный пар выходит в виде жидкости на дне теплообменника. Питательная вода поступает в теплообменник в нижней правой части и течет в трубы. Обратите внимание, что большинство этих трубок будут находиться ниже уровня жидкости со стороны кожуха.

Это означает, что питательная вода сначала подвергается воздействию конденсированного пара, а затем проходит по трубам и обратно к верхнему правому концу теплообменника. После поворота на 180° частично нагретая питательная вода подвергается воздействию более горячего пара, поступающего в межтрубное пространство.

Рис. 8: U-образный теплообменник питательной воды

Питательная вода дополнительно нагревается горячим паром и затем выходит из теплообменника. В этом типе теплообменника уровень жидкости в межтрубном пространстве очень важен для определения эффективности теплообменника, поскольку уровень жидкости в межтрубном пространстве определяет количество трубок, подвергающихся воздействию горячего пара.

Радиатор

Обычно теплообменники рассматриваются только как устройства, работающие от жидкости к жидкости. Но теплообменник — это любое устройство, передающее тепло от одной жидкости к другой. Некоторое оборудование объекта зависит от теплообменников воздух-жидкость. Наиболее знакомым примером воздушно-жидкостного теплообменника является автомобильный радиатор. Охлаждающая жидкость, текущая в двигателе, забирает тепло от блока цилиндров и относит его к радиатору. Из радиатора горячая охлаждающая жидкость поступает в трубную часть радиатора (теплообменник). Относительно холодный воздух, обтекающий трубы снаружи, забирает тепло, снижая температуру охлаждающей жидкости.

Поскольку воздух является плохим проводником тепла, площадь теплообмена между металлом радиатора и воздухом должна быть максимальной. Это делается с помощью ребер на внешней стороне труб. Ребра повышают эффективность теплообменника и обычно используются в большинстве теплообменников жидкость-воздух и в некоторых высокоэффективных теплообменниках жидкость-жидкость.

Испаритель и конденсатор кондиционера

Все системы кондиционирования воздуха содержат не менее двух теплообменников, обычно называемых испарителем и конденсатором. В любом случае, испарителе или конденсаторе, хладагент поступает в теплообменник и передает тепло, либо приобретая, либо отдавая его охлаждающей среде. Обычно охлаждающей средой является воздух или вода. В случае конденсатора горячий газообразный хладагент высокого давления должен конденсироваться в переохлажденную жидкость.

Конденсатор охлаждает газ, передавая его тепло воздуху или воде. Охлажденный газ затем конденсируется в жидкость. В испарителе переохлажденный хладагент поступает в теплообменник, но поток тепла меняется на противоположный, при этом относительно холодный хладагент поглощает тепло от более горячего воздуха, проходящего снаружи труб. Это охлаждает воздух и кипит хладагент.

Конденсаторы большой паровой системы

Конденсатор пара, показанный на рис. 9, является основным компонентом парового цикла на объектах энергетики. Это замкнутое пространство, в котором пар выходит из турбины и вынужден отдавать свою скрытую теплоту парообразования. Это необходимый компонент парового цикла по двум причинам.

Во-первых, он преобразует использованный пар обратно в воду для возврата в парогенератор или котел в качестве питательной воды. Это снижает эксплуатационные расходы завода, позволяя повторно использовать чистый и очищенный конденсат, а перекачивать жидкость намного проще, чем пар. Во-вторых, это повышает эффективность цикла, позволяя циклу работать с максимально возможными дельта-T и дельта-P между источником (котлом) и радиатором (конденсатором).

Поскольку происходит конденсация, вместо скрытой теплоты парообразования используется термин «скрытая теплота конденсации». Скрытая теплота конденсации пара передается воде, протекающей по трубкам конденсатора.

После того, как пар сконденсируется, насыщенная жидкость продолжает отдавать тепло охлаждающей воде, когда она падает на дно конденсатора или колодца. Это называется переохлаждением, и желательно определенное количество. Переохлаждение на несколько градусов предотвращает кавитацию конденсатного насоса. Разница между температурой насыщения для существующего вакуума конденсатора и температурой конденсата называется депрессией конденсата.

Это выражается в градусах депрессии конденсата или градусах переохлаждения. Чрезмерная депрессия конденсата снижает эффективность работы установки, поскольку переохлажденный конденсат необходимо повторно нагревать в котле, что, в свою очередь, требует большего количества тепла от реактора, ископаемого топлива или другого источника тепла.

Рисунок 9: Одноходовой конденсатор

Существуют различные конструкции конденсаторов, но наиболее распространенным, по крайней мере, на крупных электростанциях, является прямоточный одноходовой конденсатор, показанный на рисунке 9. Эта конструкция конденсатора обеспечивает поток охлаждающей воды. через прямые трубы от впускной водяной камеры на одном конце к выпускной водяной камере на другом конце. Охлаждающая вода проходит через конденсатор один раз и называется однократным проходом. Разделение между зонами водяной камеры и зоной конденсации пара осуществляется трубной решеткой, к которой крепятся трубы охлаждающей воды. Трубки охлаждающей воды поддерживаются внутри конденсатора опорными пластинами для труб.

Конденсаторы обычно имеют ряд перегородок, которые перенаправляют пар, чтобы свести к минимуму прямое воздействие на трубы охлаждающей воды. Нижняя часть конденсатора представляет собой горячую ванну, как показано на рисунке 9.. Здесь собирается конденсат, и конденсатный насос всасывает его. Если позволить неконденсируемым газам накапливаться в конденсаторе, вакуум уменьшится, а температура насыщения, при которой пар будет конденсироваться, возрастет.

Неконденсирующиеся газы также покрывают трубы конденсатора, тем самым уменьшая площадь поверхности теплопередачи конденсатора. Эта площадь поверхности также может быть уменьшена, если уровень конденсата будет подниматься над нижними трубками конденсатора. Уменьшение поверхности теплопередачи имеет тот же эффект, что и уменьшение расхода охлаждающей воды. Если конденсатор работает на уровне, близком к расчетной мощности, уменьшение эффективной площади поверхности приводит к трудностям в поддержании вакуума в конденсаторе.

Температура и расход охлаждающей воды через конденсатор определяют температуру конденсата. Это, в свою очередь, контролирует давление насыщения (вакуум) конденсатора.

Для предотвращения подъема уровня конденсата в нижние трубы конденсатора можно использовать систему контроля уровня в горячем колодце. Изменение расхода конденсатных насосов является одним из методов, используемых для контроля уровня в горячем колодце. Сеть датчиков уровня контролирует скорость насоса конденсата или положение регулирующего клапана потока нагнетания насоса. В другом методе используется система перелива, которая выливает воду из колодца при достижении высокого уровня.

Вакуум в конденсаторе должен поддерживаться как можно ближе к 29 дюймам ртутного столба, насколько это практически возможно. Это обеспечивает максимальное расширение пара и, следовательно, максимальную работу. Если бы конденсатор был полностью герметичным (в отработанном паре не было бы воздуха или неконденсируемых газов), то для создания и поддержания вакуума необходимо было бы только конденсировать пар и удалять конденсат. Внезапное уменьшение объема пара по мере его конденсации будет поддерживать вакуум. Откачка воды из конденсатора с той скоростью, с которой она образуется, будет поддерживать вакуум. Однако невозможно предотвратить попадание воздуха и других неконденсирующихся газов в конденсатор. Кроме того, должен существовать какой-то метод, чтобы первоначально создать вакуум в конденсаторе. Это требует использования воздушного эжектора или вакуумного насоса для создания и поддержания вакуума в конденсаторе.

Воздушные эжекторы представляют собой струйные насосы или эжекторы, как показано на рис. 10. В процессе работы струйный насос работает с двумя типами жидкостей. Это жидкость под высоким давлением, которая течет через сопло, и перекачиваемая жидкость, которая течет вокруг сопла в горловину диффузора. Жидкость с высокой скоростью поступает в диффузор, где ее молекулы сталкиваются с другими молекулами. Эти молекулы, в свою очередь, уносятся вместе с высокоскоростной жидкостью из диффузора, создавая область низкого давления вокруг горловины сопла. Этот процесс называется увлечением. Область низкого давления будет втягивать больше жидкости вокруг сопла в горловину диффузора. Когда жидкость движется вниз по диффузору, увеличивающаяся площадь преобразует скорость обратно в давление. Использование пара под давлением от 200 фунтов на квадратный дюйм до 300 фунтов на квадратный дюйм в качестве жидкости высокого давления позволяет одноступенчатому воздушному эжектору создавать вакуум около 26 дюймов ртутного столба.

Рисунок 10: Струйный насос

Обычно воздушные эжекторы состоят из двух ступеней всасывания. Всасывание первой ступени расположено над конденсатором, а всасывание второй ступени осуществляется через диффузор первой ступени. Отработанный пар второй ступени необходимо конденсировать. Обычно это достигается воздушным эжекторным конденсатором, который охлаждается конденсатом. Конденсатор воздушного эжектора также предварительно нагревает конденсат, возвращающийся в котел. Двухступенчатые воздушные эжекторы способны создавать вакуум до 29дюймов ртутного столба. Вакуумным насосом может быть любой тип воздушного компрессора с приводом от двигателя. Его всасывание соединено с конденсатором, а выброс в атмосферу. В обычном типе используются вращающиеся лопасти в эллиптическом корпусе. Одноступенчатые роторно-лопастные агрегаты используются для вакуума до 28 дюймов ртутного столба. Двухступенчатые устройства могут создавать вакуум до 29,7 дюймов ртутного столба. Вакуумный насос имеет преимущество перед воздушным эжектором в том, что для его работы не требуется источник пара. Обычно они используются в качестве начального источника вакуума для запуска конденсатора.

Важная информация из этой главы приведена ниже.

• Теплообменники часто используются в следующих случаях.

• Предварительный анализ
• Радиатор
• Удачный кондиционер и конденсатор
• Паровой конденсатор

• Цель кондиционера для удаления содержимого в пэлере, нацеленном на конденсап, в рамках, в рамках, в целом.