Теплообменные установки: Теплообменные установки

Содержание

Теплообменные установки

Теплообменные установки

Для получения требуемой температуры воды, воздуха, технологических растворов используют теплообменные установки, или теплообменники, различных видов.

По технологическому назначению теплообменники можно подразделить на водоподогреватели, воздухоподогреватели, испарители и др. По принципу действия различают поверхностные и смесительные. В поверхностных теплообменниках горячий теплоноситель передает теплоту нагреваемому теплоносителю через разделяющую их стенку, в смесительных — теплота передается при непосредственном контакте и смешении горячего и холодного теплоносителей. Смесительные теплообменники более эффективны, поскольку в них может быть создан наименьший температурный напор. Однако в некоторых случаях контакт теплоносителей нежелателен.

В производствах легкой промышленности основным видом горячего теплоносителя является водяной пар, конденсация которого сопровождается интенсивной теплоотдачей, что позволяет уменьшить поверхность теплообмена. Большое изменение энтальпии пара в процессе конденсации позволяет снизить его массовый расход. Постоянная температура конденсации при заданном давлении обеспечивает постоянный режим работы аппарата и облегчает регулирование процесса.

Основным недостатком водяного пара является значительное повышение давления в зависимости от температуры насыщения. Например, при давлении 0,09807 МПа температура пара равна 99,1 °С, а при давлении 15,5 МПа — 350 °С. Поэтому паровой обогрев применяется для получения теплоносителей температурой 60—150 °С.

Для нагрева воды и технологических растворов применяются кожухотрубные, секционные, погружные поверхностные теплообменники и струйные смесители.

Кожухотрубные теплообменники представляют собой аппараты из труб, скрепленных при помощи трубных решеток и ограниченных кожухом и крышками (рис. 15). Трубное и межтрубное пространства разобщены и могут быть разделены перегородками на несколько ходов, что позволяет увеличить скорость теплоносителей и, следовательно, интенсифицировать теплообмен между ними. Ввод теплоносителей осуществляется через штуцеры, расположенные в крышке и кожухе аппарата. В большинстве случаев водяной пар подается в межтрубное пространство, а подогреваемая вода или технологический раствор — в трубы.

При эксплуатации кожухотрубных теплообменников следует предусмотреть в корпусе аппарата еще и штуцеры для вывода воздуха из межтрубного пространства.

Производительность таких аппаратов регулируется дросселированием греющего пара (при котором меняется его давление), изменением расхода нагреваемого теплоносителя, изменением уровня конденсата в аппарате.

Кожухотрубные теплообменники могут быть вертикальными и горизонтальными. Вертикальные чаще используются в промышленности, так как они занимают меньше места и их легче расположить в рабочем помещении.

Секционные теплообменники состоят из нескольких последовательно соединенных секций, каждая из которых представляет собой кожухотрубный теплообменник с малым числом труб и кожухом небольшого диаметра. Поскольку проходные сечения трубного и межтрубного пространства секционных теплообменников сопоставимы, при одинаковом расходе теплоносителей обеспечиваются более высокие коэффициенты теплопередачи по сравнению с обычными кожухотрубными аппаратами. Однако в процессе использования секционных теплообменников увеличивается гидравлическое сопротивление, что приводит к дополнительному расходу электроэнергии на привод насоса. В результате стоимость единицы поверхности нагрева резко возрастает.

Простейшим секционным теплообменником является аппарат типа «труба в трубе» (рис. 16).

Погружные поверхностные теплообменники состоят из змеевиков, помещенных в корпус с жидким теплоносителем. Другой теплоноситель, например водяной пар, движется внутри змеевиков. Достоинством погружных теплообменников является простота изготовления, малая чувствительность к изменению режима работы (вследствие большого объема жидкого теплоносителя).

Для нагрева воды паром кроме обычных смесительных подогревателей могут быть использованы струйные смесители, в которых вода подводится к одному или нескольким вертикальным соплам, расположенным в верхней части корпуса. Из сопел вода с большой скоростью поступает в систему концентрических распределительных конусов. Пар подводится сбоку и благодаря эжек- тирующему действию струи воды подсасывается через кольцевые щели в центральное пространство конденсатора. Вода и конденсат поступают в диффузор, в котором в результате торможения потока растет давление смеси.

Вторичный пар последнего корпуса многокорпусной выпарной установки чаще всего конденсируется в противоточных конденсаторах-смесителях (рис. 17). Аппарат представляет собой вертикальный цилиндр, внутри которого помещены контактные устройства (переливные полки). Холодная вода подается сверху и каскадами через бортики переливается с полки на полку, образуя водяные завесы.

Пар поступает под нижнюю полку и движется вверх по ломаной линии через водяные завесы. Не сконденсировавшиеся газы отсасываются вакуум-насосом. Смесь конденсата и воды удаляется через барометрическую трубу, расположенную внизу цилиндра. Поскольку в конденсаторе пониженное давление, высота барометрической трубы должна быть такой, чтобы столб воды в ней уравновешивал атмосферное давление.

Нагрев воздуха без изменения его влагосодержания осуществляется в поверхностных теплообменниках-калориферах. В качестве горячих теплоносителей используются водяной пар и горячая вода. Теплоносители подаются в трубы, концы которых закреплены в коллекторах. Наружную поверхность труб омывает воздух. Поскольку коэффициент теплоотдачи от горячего теплоносителя к внутренней поверхности труб значительно выше, чем от их внешней поверхности к воздуху, площадь наружной поверхности аппарата увеличивается за счет ребер. Ребра могут иметь различную форму, например в виде пластин толщиной 0,5 мм и шагом между ними 1,5 мм или спирально навитых ребер из стальной ленты толщиной 0,5 мм и шириной 15 — 20 мм.

Известны две модели пластинчатых калориферов: С (средняя) и Б (большая). Каждая модель имеет 14 разновидностей, различающихся величиной поверхности нагрева. Калориферы бывают одноходовыми и многоходовыми, паровыми и водяными. Например, калориферы марок КФС, КБФ — одноходовые, КМС, КМФ — многоходовые. Аналогичны им по конструкции калориферы марок КЗПП, К4ПП, КЗВП, К4ВП. Буквы «П» и «В» в середине наименования модели указывают на исполнение калорифера: «П» — паровые (одноходовые), «В» — водяные (многоходовые).

Интенсивность теплообмена в спирально-навивных калориферах КФСО и КФБО выше, но выше также и аэродинамическое сопротивление потоку воздуха.

При движении воды со скоростью 1 м/с коэффициент теплопередачи в калориферах марки КФС в зависимости от массовой скорости воздуха составляет 16,5 — 39,5 Вт/(м2-К). В калорифере марки КФСО при тех же условиях — 22,3—69,4 Вт/(м2- К). При движении пара коэффициенты теплопередачи равны соответственно 17-38,7 и 25-62,6 Вт/(м2-К).

Смотрите также

Рекуперативные теплообменные аппараты - виды, применение, изготовление

Что называется теплообменным аппаратом?

Это деталь, с помощью которой происходит теплообмен между теплоносителями с разной температурой. Передача тепловой энергии осуществляется при переменном или постоянном контакте теплоносителей с поверхностями теплообменника. Его применяют в дополнение к аппаратам непрерывного действия, поэтому нужно обращать внимание на комплектацию.

Процесс может осуществляться с помощью теплопроводности, излучения или конвекции. В зависимости от метода, меняется интенсивность теплообмена.

Классификация теплообменных аппаратов

Так как этот аппарат предназначен для передачи тепла от одной среды к другой, существует их классификация, в зависимости от принципа действия. Однако, независимо от типа, их характеристики установлены ГОСТом. Установлен единый ГОСТ 15518 87 для оборудования пластинчатого типа, где указаны все базовые характеристики, правила установки и эксплуатации. Он состоит из точных числовых данных, отклонения от которых легко заметить.

Классификация теплообменных аппаратов состоит из двух позиций:

  • Регенеративные
  • Рекуперативные

Именно они являются основными. Регенеративные виды производят процесс теплообмена, поочередно контактируя с поверхностью агрегата. Это сопровождается отдачей и поглощением тепла. Принцип рекуперации основан на постоянном контакте с поверхностью устройства, служащей разделителем между средами. Рекуперативные аппараты более эффективны и имеют более высокую мощность, поэтому применяются гораздо чаще.

Помимо основных двух типов, теплообменники могут быть матричными, пластинчатыми, смесительными и спиральными. Матричный тип предназначен для взаимодействия носителей жидкости и газа. Пластинчатая модель передает тепло от горячих элементов к теплым через пластины, которые могут быть изготовлены из меди, титана, стали или графита. В случае со смесительными видами, теплообмен происходит через соприкосновение и смешение. Они используются, чтобы охлаждать газы водой или понизить температуру воды с помощью воздуха.

Виды рекуперативных теплообменных аппаратов

Рекуператоры разделяются по виду и по направлению движения теплоносителей.

По виду теплоносителей:

  • Газ-газ. К этому типу относятся устройства, использующие газообразные среды – воздух, дым, пар.
  • Жидкость-жидкость. В аппаратах этого типа может использоваться вода, масло, жидкий газ.
  • Газ-жидкость или жидкость-газ. Это агрегаты, в которых комбинируются два основных вида теплоносителей – газообразная и жидкая среда.

По направлению движения:

  • Прямоточные – теплоносители движутся в одном направлении;
  • Противоточные – навстречу друг другу;
  • Перекрестноточные – движутся поперек, перпендикулярно.

Наиболее выгодными и эффективными являются инновационные теплообменники ОПТ. При заказе специалисты производителя проводят тепловой расчет теплообменных аппаратов с учетом условий для каждого агрегата.

Вы можете заказать расчет теплообменника на нашем сайте. По базовым данным составляется точный расчет, который удобно структурирован, а также предоставляется в виде удобной таблицы. Мы предлагаем простой расчет, который не требует большого количества данных, только основные. Также есть возможность получить более детальный, где будут учтены особенности строения и предусмотрены все возможные варианты эксплуатации.

Применение и характеристики теплообменных аппаратов

Теплообменник может как нагревать, так и охлаждать. Это позволяет использовать его:

  • На предприятиях по переработке нефти, а также химических материалов
  • В отрасли энергетики
  • На комбинатах пищевого, а также фармацевтического вида
  • В коммунальном хозяйстве
  • На предприятиях газовой промышленности

Среди большого количества разновидностей оборудования, нужно точно знать особенности применения каждого из них. Чтобы приобрести подходящую модель, нужно предварительно ознакомиться с:

  • Видами устройств
  • Особенностями конструкций
  • Техническими параметрами
  • Правилами эксплуатации
  • Точным назначением

Эти базовые знания помогут разобраться в предназначении каждой модели. Перед покупкой необходимо тщательно проверить соответствие нескольких характеристик под конкретный случай:

  • Соответствие габаритов установки
  • Какой температурный диапазон
  • Из какого материала изготовлены основные элементы конструкции
  • Номинальное давление
  • Расходы теплоносителя
  • Вид исполнения

Чтобы оборудование служило долго и не было повреждений, производители рекомендуют периодически промывать систему. У каждого вида свой способ промывки, который выполняют либо по составленному заранее графику, либо, когда возникает засор.

Поделиться ссылкой:

Похожая информация

Теплообменные аппараты | Оборудование судовых систем

Типы теплообменных аппаратов. Теплообменные аппараты предназначены для передачи теплоты от теплоносителя с большей температурой к теплоносителю с меньшей температурой и играют важную роль в обеспечении бесперебойной, надежной экономичной работы судовых систем и систем энергетических установок.

На судах применяют рекуперативные теплообменные аппараты поверхностного типа, в которых теплоносители разделены твердыми стенками, образующими поверхность теплообмена. В некоторых случаях применяют теплообменные аппараты смесительного типа; в них теплообмен происходит при непосредственном контакте и смешении обоих теплоносителей. Судовые теплообменные аппараты должны быть просты по конструкции и надежны в эксплуатации. Применяемые материалы должны исключать возможность возникновения коррозии и эрозии. На аппараты не должны влиять разность температурных удлинений корпуса и поверхности теплообмена, а также ударные нагрузки.

По конструкции судовые теплообменники делятся на два основных типа: кожухотрубные, у которых теплообменные поверхности образуются из гладких или оребренных круглых, овальных и плоскоовальных труб, и пластинчатые — теплообменные поверхности в них образованы из плоских пластин.

Схемы наиболее распространенных кожухотрубных теплообменников приведены на рис. 3.7. Обязательными элементами этих аппаратов являются крышки, кожух, трубные доски, трубки и перегородки.


Рис. 3.7. Схемы кожухотрубных теплообменников: а — с U-об-разными трубками; б — с плавающей трубной доской; в — с подвижной трубной доской и крышкой; г — с двумя неподвижно закрепленными трубными досками; д — с подвижной трубной доской и неподвижной крышкой
1 передняя крышка; 2 — трубная доска; 3 — кожух; 4 — трубки; 5 — задняя крышка; 6 — перегородка

Пластинчатый теплообменник (рис. 3.8) состоит из неподвижной плиты 6, которая прикреплена к несущей балке 1 и стойке 4 для образования жесткой рамы. Прижимная плита 5 подвешена между стойкой и неподвижной плитой. Пакет пластин 2 сжимается между неподвижной и прижимной плитами болтами 3. Каждая пластина (рис. 3.9) снабжена прокладкой, изготовленной из различных материалов в зависимости от проводимых рабочих жидкостей, их температуры и давления. Прокладки 1 смонтированы вдоль края пластин, двойные прокладки 2 — вокруг двух из четырех угловых отверстий в пластинах.


Рис. 3.8. Пластинчатый теплообменник


Рис. 3.9. Пластина


Рис. 3.10. Схема течения жидкостей в пластинчатом теплообменнике
1 — пластина; 2,5 — вход и выход охлаждающей воды; 3,4 — выход и вход охлаждаемой жидкости

Пакет состоит из одинаковых пластин, причем каждая вторая повернута на 180°. Прокладки вокруг угловых отверстий не позволяют одной из рабочих жидкостей попадать в каждое второе пространство между пластинами. За счет этого образуется система параллельных проточных каналов, по которым протекают обе жидкости. На рис. 3.10 приведена схема течения жидкостей в пространствах между пластинами. Обычно обе жидкости проходят через пластинчатый теплообменник противотоком. Трубопроводы подсоединяются к одной неподвижной плите, что дает возможность разбить аппарат для осмотра пластин и прокладок (или заменять отдельные из них) без демонтажа трубопроводов. Модульная конструкция пластинчатого теплообменника позволяет также легко перестраивать аппарат на другую производительность или получать иную поверхность теплообмена увеличением или сокращением числа пластин.

По сравнению с кожухотрубными теплообменниками аппараты пластинчатого типа обладают рядом преимуществ. Толщина пластин, образующих теплопередающую поверхность, равняется 0,6— 0,8 мм, в то время как толщина стенок трубок кожухотрубного теплообменника достигает 1,5—3 мм. Поэтому теплопередающая поверхность аппаратов пластинчатого типа в 2—3 раза меньше. Их масса (без жидкости) в 3—4 раза меньше массы такого же по величине поверхности теплообмена кожухотрубного аппарата. Кроме того, для разборки, мойки и ремонта пластинчатого теплообменника требуется в 2—5 раз меньшая площадь. В аппарате пластинчатого типа объем жидкостей равен 2,5—5 л/м2, что значительно меньше, чем в кожухотрубном аппарате. Поэтому масса пластинчатого теплообменника и в рабочем состоянии меньше массы кожухотрубного.

Однако пластинчатые теплообменники не нашли широкого применения в судостроении из-за относительно высокой стоимости (пластины из дорогостоящих сплавов), больших затрат на организацию производства и сложной оснастки, применяемой для штамповки пластин, при относительно небольшом количестве требующихся теплообменников; все это в настоящее время делает их производство нерентабельным.

По назначению судовые теплообменники делятся на подогреватели и охладители (воды, топлива, масла, воздуха, пара), конденсаторы, деаэраторы, испарители и водоопреснители.

Классификация теплообменных аппаратов по направлению движения теплоносителей

При разработке теплообменных аппаратов важной задачей является создание максимальной площади поверхности стенки между потоками при минимальном гидравлическом сопротивлении. Для того, чтобы увеличить теплоотдачу, используется оребрение труб и профилирование теплообменных поверхностей. За счёт этого повышается турбулизация потока, которая препятствует загрязнению каналов.

В зависимости от направления движения теплоносителей теплообменные аппараты подразделяются на теплообменники с сонаправленными потоками и противонаправленными потоками (противоточные). В теплообменниках с сонапрвленными средами жидкости попадают внутрь аппарата с одного конца и движутся в одинаковом направлении. Во втором же случае, жидкости поступают в теплообменник с противоположных сторон, и потоки движутся параллельно навстречу друг другу. Теплообменники противотока являются более эффективными, поскольку передают большее количество тепла от одного теплоносителя к другому, более холодному.

Теплообменники с сонаправленным движением потоков

Аппараты с сонаправленными потоками, где жидкости текут параллельно друг другу в одном и том же направлении, на выходе дают только среднюю температуру сред. Вне зависимости от начальных температур нагревающей и нагревающейся жидкостей, они, в конечном итоге, будут иметь одинаковую температуру.

В случае, когда потоки равны, температура жидкостей способна измениться не более, чем на 50%, по сравнению с начальной температурой. При этом, длина теплообменника не имеет значения. На выходе из теплообменного аппарата температуры теплоносителей сравняются, следовательно, передача тепла от одного теплоносителя к другому прекратится.

Если же потоки не равны друг другу, температуры сравняются раньше.

Теплообменники с противонаправленными потоками

В теплообменниках, где горячий и холодный потоки движутся навстречу друг другу по параллельным каналам, температурный градиент сохраняется на всей длине аппарата. В случае равных, умеренных расходов движущихся потоков и оптимальном размере теплообменного аппарата, есть вероятность абсолютного теплообмена между средами. Иными словами, температура одного теплоносителя на выходе из теплообменника будет совпадать с температурой второго теплоносителя на входе и наоборот.

Вернуться к списку материалов

Теплообменные аппараты Lessar

Основная задача теплообменных аппаратов Lessar - воздушное охлаждение хладагента для преобразования его из газовой в жидкую фазу (выносные конденсаторы), либо охлаждение жидкости (воды или водогликолевой смеси), отводящей теплоту конденсации холодильной установки ("сухие" охладители). Воздухоохлаждаемые конденсаторы предназначены для выносного монтажа при подсоединении к ним чиллеров, выполненных в модификации "бесконденсаторный агрегат", и прецизионных шкафных кондиционеров с системой непосредственного испарения. 

Основной агрегат и выносной конденсатор соединяются между собой магистралями хладагента. "Сухие" охладители (или как их еще называют "драйкулеры") представляют собой высокоэффективные водовоздушные теплообменники. Они обладают целым рядом преимуществ: отсутствие в системе охлаждения разрыва струи и испарения воды, возможность защиты от замерзания при добавлении в воду антифриза. 

Общее определение теплообменников

Теплообменники представляют собой аппараты, которые передают тепло от одних сред к другим, т.е. передают тепло от горячих теплоносителей к холодным. Существует разнообразие теплообменных аппаратов, которые классифицируются по функциональному и конструктивному признаку, а также по способу передачи тепла. Теплообменники широко используются в химической промышленности, где они применяются в следующих процессах:

  • нагревания и охлаждения веществ в различных агрегатных состояниях;
  • испарения жидкостей и конденсации паров;
  • перегонки и сублимации;
  • абсорбции и адсорбции;
  • расплавления твердых тел и кристаллизации;
  • отвода и подвода тепла при проведении определенных реакций.

Воздушный конденсатор — теплообменный аппарат, важнейший элемент холодильного контура, предназначенный для конденсации хладагента и передающий тепловую энергию от хладагента к окружающей среде, чаще всего воде или воздуху. Сухой охладитель или драйкулер — теплообменный аппарат, применяемый в системах кондиционирования для охлаждения воды, гликолей и других совместимых с медью жидкостей.

Конденсаторы воздушного охлаждения и сухие охладители LESSAR применяются для построения систем кондиционирования и холодоснабжения любой сложности. Такие немаловажные факторы, как применение комплектующих от ведущих мировых производителей, контроль качества сборки, тестирование произведенного оборудования, внедрение инноваций и многолетний опыт производства позволяют гарантировать высокое качество и надежность оборудования LESSAR.

Сухой охладитель или драйкулер — теплообменный аппарат, применяемый в системах кондиционирования для охлаждения воды, гликолей и других совместимых с медью жидкостей.  

Сухие охладители LESSAR применяются для построения систем кондиционирования и холодоснабжения любой сложности. Такие немаловажные факторы, как применение комплектующих от ведущих мировых производителей, контроль качества сборки, тестирование произведенного оборудования, внедрение инноваций и многолетний опыт производства позволяют говорить нам о высоком качестве, отличных рабочих характеристиках и надежности оборудования LESSAR.

Теплообмен и теплообменные установки - Библиография 2000-2012 гг. (С-Я) / Составил А.П.Зарубин

  • Сабуров Э.Н. Конвективный теплообмен в циклонных нагревательных устройствах. Ч.1. Основы конвективного теплообмена: монография. - Архангельск: Сев. (Аркт.) Федер. ун-т, 2011. - 385 с. - Библиогр.: 11 назв.
    Г2011-22441/1 ч/з4 (З39-С.125/1)
  • Самохвалов В.С., Багненко М.Ю. Влияние ударно-акустического метода очистки наружных отложений на повышение энергоэффективности и надежности теплообменных аппаратов // Пром. теплотехника. - 2007. - Т.29, N 7. - С.102-106. - Библиогр.: 9 назв.
  • Сафиуллов А.Р., Пазушкин П.Б. Раствор для промывки теплообменников // Новые технологии в теплоснабжении и строительстве: сб. работ аспирантов и студентов - сотрудников НИЛ "Теплоэнергетические системы и установки". Вып.6. - Ульяновск: УлГТУ, 2008. - С.72-74. - Библиогр.: 1 назв.
    Г2008-15559/6 ч/з4 (З38-Н.766/6)
  • Сафонов А.В. Энергоэффективный теплообменник - утилизатор // Строит. матер., оборуд., технол. XXI в. - 2002. - N 2. - С.20.

    РЖ 02.12-22Ш.128

  • Семенов В.П. Разработка методов интенсификации процессов теплообмена при конденсации пара в поверхностных и контактных теплообменниках: автореф. дис. ... д-ра техн. наук / Магнитогор. гос. ун-т. - Екатеринбург, 2009. - 48 с.
    А2009-1248 кх
  • Сень Л.И. Пленочные теплообменные аппараты судовых котельных и опреснительных установок. - Л.: Судостроение, 1986. - 94 с. - Библиогр.: с.91-93.
    Г86-4339 кх
  • Серавкин А. Что такое MechaniCS Оборудование? // САПР и графика. - 2007. - N 5. - С.24, 26, 27.
    Программный проект предназначен для проектирования емкостного и теплообменного оборудования по российским стандартам.
  • Совершенствование кожухотрубных водо-водяных теплообменных аппаратов теплоэлектростанций / Рябчиков А.Ю., Бродов Ю.М., Хает С.И. и др. // Проблемы машиностроения. - 2006. - Т.9, N 4. - С.68-71. - Библиогр.: 6 назв.
  • Соколов Д.Н. Самовозгорание материалов при симметричном и несимметричном теплообмене с окружающей средой: автореф. дис. ... канд. техн. наук / ВНИИПО МЧС России. - М., 2010. - 16 с.
    А2010-9133 кх
  • Солдатов В.В., Гончаров А.В. Математическое моделирование и оптимизация теплообменников // Вестник МГАУ. - 2008. - N 4. - С.53-56. - Библиогр.: 1 назв.
  • Солодов А.П. Дифференциальная модель теплообменника // Тепловые процессы в технике. - 2010. - Т.2, N 8. - С.364-370. - Библиогр.: 8 назв.
  • Сорока Б.С. Интенсификация тепломассообменных процессов при сжигании топлива в печах. 1. Развитие теории топливных печей и топочных процессов // Экотехнол. и ресурсосбережение. - 2006. - N 5. - С.3-14. - Библиогр.: 40 назв.
  • Сорока Б.С. Интенсификация тепломассообменных процессов при сжигании топлива в печах. 2. Увеличение результирующего теплового потока и экономия топлива // Экотехнологии и ресурсосбережение. - 2006. - N 6. - С.3-15. - Библиогр.: 13 назв.
  • Сотникова О.А. Тепловой расчет рекуперативных теплообменников: учеб.-метод. пособие. - Воронеж: ВГАСУ, 2006. - 74 с.
    Вр2007 (З36-С.674) ч/з4
  • Сотникова О.А., Петрикеева Н.А. Расчет экономической эффективности применения конденсационных теплообменных устройств теплогенерирующих установок // Стр-во и архитектура: науч. вестник Воронеж. ГАСУ. - 2008. - Вып.1(9). - С.113-117. - Библиогр.: 2 назв.
  • Сотникова О.А., Турбин В.С., Григорьев В.А. Аккумуляторы теплоты теплогенерирующих установок систем теплоснабжения // Экол. вестн. России. - 2008. - N 1. - С.13-16.
  • Сотникова О.А., Черенков С.И. Обоснование перспективных направлений снижения интенсивности коррозии теплообменных поверхностей котлов теплогенерирующих установок систем теплоснабжения // Инж. системы и сооружения. - 2009. - N 1(1). - С.99-107. - Библиогр.: 9 назв.
  • Справочник по теплообменникам / Пер. с англ. В 2 т. - М.: ЭАИ, 1987.
    Т.1. - 561 с. - Библиогр.: с.519-548.
    Т.2. - 352 с. - Библиогр.: с.329-344.
    Е87-316/1,2 кх
  • Справочник по теплообменным аппаратам паротурбинных установок / Бродов Ю.М., Аронсон К.Э., Рябчиков А.Ю., Ниренштейн М.А. - М.: МЭИ, 2008. - 479 с. - Библиогр.: с.475-476.
    Д2008-1859 ч/з4 (З363-С.741)
  • Спэрроу Э.М., Сесс Р.Д. Теплообмен излучением / Пер. с англ. - Л.: Энергия, 1971. - 294 с. - Библиогр.: с.282-292.
    Г71-13978 кх
  • Старших В.В. Постановка задачи по управлению грунтовых теплообменников // Достижения науки - агропромышленному производству: материалы юбил. XLV междунар. науч.- техн. конф. Ч.4. - Челябинск: ЧГАУ, 2006. - С.182-187. - Библиогр.: 3 назв.
    Г2006-268/4 ч/з1 (П-Д.706/4)
  • Степыкин А.В., Рузанов С.Р., Сидягин А.А. Автоматизированный расчет теплообменных аппаратов // Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой пром-ти: материалы 4 всерос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых с междунар. участием, Бийск, 27-29 апр. 2011. - Бийск: АлтГТУ, 2011. - С.15-19. - Библиогр.: 5 назв.
    Е2012-290 ч/з4 (Л10-Т.384)
  • Стрельчук Р.О. Исследование теплообменных поверхностей с использованием анизотропно-пористых материалов: автореф. дис. ... канд. техн. наук / ТГАСУ. - Тюмень, 2008. - 20 с.

    РЖ 08.10-22С.257

  • Суворов В.Е. Повышение эффективности работы теплообменного оборудования // Экология производства. - 2007. - N 11(40). - С.56-59.
  • Суржиков С.Т. Радиационный и сложный теплообмен (обзор) // Вестник МЭИ. - 1999. - N 1. - С.8-17. - Библиогр.: 47 назв.
  • Суслов А.Г., Гуров Р.В. Изготовление теплообменников в единичном и мелкосерийном производствах пластическим оттеснением материала // Справочник. Инж. журн. - 2003. - N 10. - С.18-21. - Библиогр.: 2 назв.
  • Тарадай А.М., Коваленко Л.М., Гурин Е.П. К вопросу оценки теплоэнергетической эффективности теплообменников, применяемых в муниципальной теплоэнергетике // Новости теплоснабжения. - 2003. - N 6. - С.40-43.

    РЖ 04.06-22С.249

  • Теоретические основы расчета и проектирования теплообменных аппаратов газотурбинных установок / Суханов В.А., Гольдберг Л., Безухов А.П., Бодров А.И.: учеб. пособие. - СПб.: С.- Петерб. ин-т машиностроения, 2003. - 98 с. - Библиогр.: 21 назв.
  • Тепловой расчет теплообменных аппаратов / Чекардовский М.Н., Иванов В.А., Хамидов А.С. и др. // Изв. вузов. Нефть и газ. - 2008. - N 1. - С.44-49. - Библиогр.: 6 назв.

    РЖ 08.10-22Ш.92

  • Теплогидравлическая эффективность перспективных способов интенсификации теплоотдачи в каналах теплообменного оборудования: монография / Гортышов Ю.Ф., Попов И.А., Олимпиев В.В. и др. - Казань: Центр инновационных технологий, 2009. - 531 с. - Библиогр.: с.489-526.
    Г2009-10716 ч/з4 (З36-Т.343)
  • Теплообмен в печах и котельных установках: сб. ст. - М., 1970. - 60 с.
    Р646-70
  • Теплообмен при горении твердых топлив над проницаемыми материалами / Баев В.К., Бажайкин А.Н., Фролов А.Д., Чусов Д.В. // Горение твердого топлива: cб. докл. VII всерос. конф. с междунар. участием, Новосибирск, 10-13 нояб. 2009. В 3 ч. Ч. 1. - Новосибирск: Ин-т теплофизики СО РАН, 2009. - С.169-173. - Библиогр.: 3 назв.
  • Теплообменник - рекуператор спирального типа для микротурбинной установки / Борисов И.И., Халатов А.А., Кобзарь С.Г., Глезер Б. // Экотехнологии и ресурсосбережение. - 2007. - N 2. - С.75-79. - Библиогр.: 7 назв.
  • Теплообменники энергетических установок: учебник для вузов / Аронсон К.Э. и др. - Екатеринбург: Сократ, 2002. - 968 с. - Библиогр.: 67 назв.
    Е2003-2058 ч/з4 (З36-Т.343)
  • Теплообменное оборудование для котельных, ТЭЦ, тепловых пунктов, промышленных энергоустановок / ОАО «Науч.-произв. об-ние по исслед. и проектированию энерг. оборудования им. И.И. Ползунова». - СПб.: ЦКТИ, 2004. - 22 с.
    З386-Т.343 ч/з9
  • Теплообменное оборудование для промышленных установок и систем теплоснабжения: пром. кат. 04-04 / Всерос. науч.-исслед. и проект.-конструкт. ин-т атом. энергет. машинотсроения (ФГУП ВНИИИАМ). - М.: б.и., 2004. - 115 с.
    З38-Т.343 ч/з9
  • Теплообменные аппараты газотурбинных установок. Основы проектирования: монография / Богов И.А., Суханов В.А., Безухов А.П. и др. - СПб.: Полигон, 2010. - 208 с. - Библиогр.: 34 назв.
    Д2010-2008 ч/з4 (З363-Т.343)
  • Теплообменные аппараты для коммунального хозяйства / Исаев С.Е., Сорокин О.Г., Бажан П.И. и др. // Новости теплоснабжения. - 2007. - N 4. - С.50-54.
  • Теплообменные аппараты и системы охлаждения газотурбинных и комбинированных установок: учеб. / Под ред. А.И. Леонтьева. - М.: Изд-во МГТУ, 2003. - 592 с.
    Д2003-385 ч/з4 (З363-Т.343)
  • Теплопередача: учеб. пособие для вузов. В 2 ч. Ч.2: Упражнения и задачи / Чередниченко В.С., Синицын В.А., Алиферов А.И. и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - Новосибирск: НГТУ, 2007. - 379 с. - (Сер. Учебники НГТУ). (Приоритетные национальные проекты).
    Г2008-7977/2 ч/з4 (З31-Т.343/2)
  • Теплопункты на основе теплообменных пластинчатых комплексов // Гл. энергетик. - 2007. - N 4. - С.47-49.
  • Территория «РИДАН» // Инновации. Технологии. Решения. - 2005. - N 7. - С.26-27.
    Пластинчатые теплообменники нижегородской компании «Ридан».
  • Технический справочник по пластинчатым теплообменникам для холодильных машин и систем кондиционирования воздуха. - 4-е изд. - Б.м., 2001. - 170 с.
    Alfa Laval AB.
  • Техническое обслуживание и ремонт теплообменных аппаратов паротурбинных установок: учеб. пособие / Бродов Ю.М. и др. - Екатеринбург: УГТУ, 2005. - 301 с. - Библиогр.: с.296-299.
    Е2005-769 ч/з4 (З363-Т.383)
  • Тимофеев С.В., Орлов М.Е. Спиральные теплообменники // Новые технологии в теплоснабжении и строительстве: сб. работ аспирантов и студентов - сотрудников НИЛ "Теплоэнергетические системы и установки". Вып.7. - Ульяновск: УлГТУ, 2009. - С.244-245. - Библиогр.: 3 назв.
    Г2008-15559/7 ч/з4 (З38-Н.766/7)
  • Тоболкин А.С. Основы новой теории теплообмена: монография. - Томск: ТУСУР, 2010. - 102 с. - Библиогр.: 38 назв.
  • Торба А.А. Современные отопительные приборы // Строит. материалы, оборуд., технологии XXI века. - 2006. - N 8(91). - С.52-53.
  • Троицкий В.А., Бондаренко А.И., Лазебный В.С. Применение метода низкочастотного ультразвукового контроля технического состояния теплообменников // Техн. диагностика и неразрушающий контроль. - 2008. - N 4. - С.63-70. - Библиогр.: 18 назв.
  • Трошенькин В.Б., Маркосова В.П., Трошенькин Б.А. Тепломассообмен при производстве водорода электролизом водоугольной суспензии // Инж.-физ. журн. - 2010. - Т.83, N 2. - С.310-317. - Библиогр.: 22 назв.
  • Тумаков А.Г. Информационно-измерительная система для исследования теплогидравлических характеристик теплообменного оборудования: автореф. дис. ... канд. техн. наук / «Энергомаш (Ю.К.) Лимитед». - Волгоград, 2008. - 18 с.
    А2009-836 кх
  • Умеров А. Н. Моделирование процесса идентификации режимов течения двухфазных парожидкостных потоков в горизонтальных трубах теплообменных аппаратов: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Астрахан. ГТУ. - Астрахань, 2006. - 20 с.
    А2006-13602 кх
  • Уонг Х. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров: справочник / Пер. с англ. - М.: Атомиздат, 1979. - 212 с.
    Г79-2224 кх
  • Устинов В.А., Сухих А.А. Исследование процессов теплообмена на микроструктурированных поверхностях в испарителе теплонасосной установки // Энергосбережение и водоподготовка. - 2010. - N 2(64). - С.43-46. - Библиогр.: 2 назв.
  • Утилизация теплоты уходящих газов в поверхностных теплообменниках / Бабкина О.В., Рудаков К.В., Родненко Д.А., Баскаков А.П. // Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности: материалы 3 рос. науч.-техн. конф., Ульяновск, 24-25 апр. 2001. - Ульяновск: Изд-во УлГТУ, 2001. - С.258-260.
    Г2001-11139 ч/з4 (З1-Э.653)

    РЖ 02.08-22Р.58

  • Ушаков В.Е. Совершенствование методов проектирования и исследования теплообменных аппаратов системы теплоснабжения: автореф. дис. ... канд. техн. наук / ТюмГАСУ. - Тюмень, 2012. - 19 с. - Библиогр.: 10 назв.
    А2012-14571 кх
  • Февралев А.А., Панферов В.И., Ковалева О.А. Исследование характеристик теплообменников посредством обучающих программ // Энергетики и металлурги настоящему и будущему России: материалы 7 всерос. науч.-техн. конф. студ., аспирантов и спец., Магнитогорск, 24-26 мая 2006. - Магнитогорск: МГТУ, 2006. - С.7-10. - Библиогр.: 2 назв.
    Г2006-11340 ч/з4 (З1-Э.651)

    РЖ 07.04-22Ш.81

  • Федоров С.М., Мацнев В.В. Исследование кондуктивного теплообмена в топочных устройствах с кипящим слоем и применение их на котлах малой мощности для сжигания природного газа // Энергосбережение и водоподготовка. - 2010. - N 6(68). - С.36-38. - Библиогр.: 9 назв.
  • Фокин В.М., Бойков Г.П., Видин Ю.В. Основы энергосбережения в вопросах теплообмена. - М.: Машиностроение-1, 2005. - 192 с. - Библиогр.: 57 назв.
    Г2005-9972 ч/з4 (З31-Ф.753)
  • Фраас А., Оцисик М. Расчет и конструирование теплообменников / Пер. с англ. - М.: Атомиздат, 1971. - 358 с. - Библиогр.: в конце глав.
    671-542 кх
  • Фундаментальные основы создания теплообменных аппаратов с поверхностной интенсификацией теплообмена / Гортышов Ю.Ф., Попов И.А., Щелчков А.В., Олимпиев В.В. // Национальная конференция по теплоэнергетике НКТЭ-2006, Казань, 5-8 сент. 2006: материалы докл. Т.1. - Казань: Исслед. центр пробл. энерг. КазНЦ РАН, 2006. - С.168-171. - Библиогр.: 8 назв.
    Е2006-451/1 ч/з4 (З3-Н.354/1)
  • Хомутов М.П. Стенд для испытания каталитического теплообменника на тепловых трубах // Вестн. КрасГАУ. - 2007. - N 3. - С.153-155. - Библиогр.: 2 назв.

    РЖ 08.10-22Ш.88

  • Худяков А.И., Худяков В.А. Разработка пластинчатого теплообменника для энергоустановки большой мощности // Тяж. машиностроение. - 2009. - N 11.
  • Цаканян О.С., Кошель С.В. Исследования теплоотдачи и аэродинамического сопротивления проволочных конструкций теплообменных поверхностей. Часть 1. Спиральные и решетчатые поверхности теплообмена // Проблемы машиностроения. - 2005. - Т.8, N 3. - С.22-29. - Библиогр.: 10 назв.
  • Цаканян О.С., Кошель С.В. Исследования теплоотдачи и аэродинамического сопротивления проволочных конструкций теплообменных поверхностей. Часть 2. Спирально-тороидальные поверхности с поперечным обдувом потоком воздуха // Проблемы машиностроения. - 2005. - Т.8, N 4. - С.29-34. - Библиогр.: 2 назв.
  • Цветков Ф.Ф., Керимов Р.В., Величко В.И. Задачник по тепломассообмену. - 3-е изд., стереотип. - М.:МЭИ, 2010. - 196 с. - Библиогр.: 11 назв.
  • Чаукин П.Е., Орлов М.Е. Комнатный воздухо-воздушный теплообменник // Новые технологии в теплоснабжении и строительстве: сб. работ аспирантов и студентов - сотрудников НИЛ "Теплоэнергетические системы и установки". Вып.6. - Ульяновск: УлГТУ, 2008. - С.281-282. - Библиогр.: 1 назв.
    Г2008-15559/6 ч/з4 (З38-Н.766/6)
  • Черепанов В.Я. Измерения параметров теплообмена // Мир измерений. - 2005. - N 9. - С.4-15.

    РЖ 07.06-22Ш.64

  • Черепанова Е.В. Охлаждение продуктов сгорания газообразного топлива в ребристых теплообменниках: автореф. дис. ... канд. техн. наук / УГТУ-УПИ. - Екатеринбург, 2005. - 24 с.
    А2005-16281 кх
  • Численное моделирование процессов тепло- и массообмена в элементах теплотехнического и энергетического оборудования / Артемов В.И., Яньков Г.Г., Карпов В.Е., Макаров М.В. // Теплоэнергетика. - 2000. - N 7. - С.52-59.
    Т308 кх
  • Чичиндаев А.В. Оптимизация компактных пластинчато-реберных теплообменников. Ч.2. Примеры расчета и справочные материалы: учеб. пособие. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - 208 с. - (Сер. «Учебники НГТУ»).
    Г2003-3954/2 ч/з4 (З36-Ч.726/2)
  • Чичиндаев А.В. Тепломассообмен влажного воздуха в компактных пластинчато-ребристых теплообменниках: монография. - Новосибирск: НГТУ, 2009. - 298 с. - Библиогр.: 217 назв. - (Сер. Монографии НГТУ).
    Г2010-615 ч/з4 (З36-Ч.726)
  • Шагинян А.Ю. Исследование и разработка высокотемпературных газовых теплообменников в системах теплоснабжения: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Ростов. гос. строит. ун-т. - Волгоград, 2006. - 19 с.
    А2006-9175 кх
  • Шакирова Е.А. Исследование теплообмена в зоне кипения испарительных теплообменников с наклонными в продольном и поперечном направлениях клиновидными каналами: автореф. дис. ... канд. техн. наук / МГИУ. - М., 2010. - 21 с. - Библиогр.: 14 назв.
    А2011-785 кх
  • Шакирова А.А., Пронин В.А. Теплообменная труба с косыми поперечными ребрами // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: 7 междунар. науч.-техн. конф. студ. и асп., Москва, 27-28 февр. 2001: тез. докл. Т.3. - М.: Изд-во МЭИ, 2001. - С.61-62. - Библиогр.: 4 назв.
    Г2001-11553/3 ч/з4 (З80-Р.154/3)

    РЖ 02.10-22Ш.88

  • Шарапов В.И., Маликов М.А. Повышение эффективности работы теплообменного оборудования турбоустановок ТЭЦ. - Ульяновск: УлГТУ, 2012. - 241 с. - Библиогр.: 133 назв.
    Г2012-20924 ч/з4 (З363-Ш.251)
  • Шарифуллин В.Н. Комплексная диагностика неполадок теплообменника методом параметрической идентификации // Приборы и системы. Управление, контроль. Диагностика. - 2010. - N 9. - С.45-48. - Библиогр.: 5 назв.
  • Шатиль А.A., Таракановский А.А. Новые модели расчета теплообмена в топочных камерах // Исследование и разработка топочных устройств энергетических установок: cб. науч. тр. - Л., 1991. - С.11-19. - Библиогр.: 8 назв. - (Тр. ЦКТИ; вып.266).
    Р1179 кх
  • Шахлина Н.А. Интенсификация теплообмена в газотрубных котлах с использованием профилированных поверхностей теплообмена: автореф. дис. ... канд. техн. наук / УГТУ-УПИ. - Екатеринбург, 2007. - 20 с.
    А2007-11102 кх
  • Шацкий В.П., Федулова Л.И., Грицких О.И. Об охлаждении герметичных объемов водоиспарительными теплообменниками // Изв. вузов. Стр-во. – 2008. - N 11-12. – С.39-43. – Библиогр.: 4 назв.

    РЖ 09.08-22Р.59

  • Швыдкий В.С., Дзюзер В.Я., Ильичев С.С. Решение задач конвективного тепломассопереноса в среде FLOTRAN. - Екатеринбург: АМБ, 2010. - 364 с. - Библиогр.: 5 назв.
  • Шевич Ю.А. Разработка и исследование высокоэффективных теплообменных аппаратов матричного и планарного типов для компактных низкотемпературных систем и установок: автореф. дис. ... д-ра техн. наук / МГТУ. - М., 2008. - 33 с.
    А2008-2177 кх

    РЖ 08.11-22Ш.39

  • Шевич Ю.А., Пуртов С.Н. Проектный расчет пластинчато-ребристых теплообменников с противоточно-прямоточным и перекрестноточным движением потоков: метод. указ. - М.: МГТУ, 2003. - 43 с. - Библиогр.: 3 назв.
  • Шершевский А.Г. Мои вчерашние подружки // Хим. техника. - 2010. - N 8. - С.25.
    Оригинальные кожухотрубные теплообменные аппараты "Lotus".
  • Шершевский А.Г. Пора на Руси жить хорошо!? // Хим. техника. - 2009. - N 10. - С.24-26.
    Интенсивные теплообменные аппараты Lotus - вклад в повышение энергоэффективности и конкурентоспособности российских предприятий.
  • Шишканов О.Г., Андруняк И.В. Расчетно-экспериментальное исследование теплообмена в топке водогрейного котола КВ-ТК-100 // Изв. вузов. Проблемы энергетики. - 2008. - N 3-4. - С.32-40. - Библиогр.: 3 назв.
  • Шишканов О.Г., Климкова М.М. Математическое моделирование теплообмена в топках энергетических котлов при изменении состава твердого топлива // Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках: тр. XIV шк.-семинара, Рыбинск, 26-30 мая 2003 г. В 2 т. Т.1. - М.: МЭИ, 2003. - С.339-342. - Библиогр.: 7 назв.
    Е2003-1011/1 ч/з4 (З1-П.718/1)
  • Шнейдер П.Дж. Инженерные проблемы теплопроводности / Пер. с англ. - М.: Иностр. лит-ра, 1960. - 478 с.
    536-Ш.764 кх
  • Штым А.С., Захаров Г.А. Анализ рабочих режимов теплообменных аппаратов тонкопленочного типа // Тр. ДВГТУ. - 2003. - Вып.134. - С.131-134.
    С391/134 кх
  • Щукина Т.В., Комиссарова Е.Н. О теплопроводности отложений на теплообменных поверхностях в системах теплоснабжения // Изв. вузов. Стр-во. - 2001. - N 8. - С.99-102. - Библиогр.: 2 назв.
  • Щукина Т.В., Комиссарова Е.Н. Оценка эффективности методов борьбы с отложениями на теплообменных поверхностях // Научно-технические проблемы систем теплогазоснабжения, вентиляции, водоснабжения и водоотведения: межвуз. сб. науч. тр. - Воронеж, 2002. - С.110-113. - Библиогр.: 5 назв.
    Г2002-8271 ч/з4 (Н76-Н.346)
  • Экспериментальные исследования теплообмена в каналах энергетических установок / Дроздов И. Г., Мозговой Н.В., Кожухов Н.Н., Габасова Э.Р. // Наука - производству. - 2005. - N 3(83). - С.36-39.
  • Энергетические машины. Теплообмен в системах охлаждения газовых турбин: учеб. пособие / Андреев К.Д., Беркович А.Л., Полищук В.Г. и др. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2008. – 295 с. - Библиогр.: 43 назв.
    Г2009-2093 ч/з4 (З363-Э.651)
  • Энергосберегающие мероприятия в системах теплоснабжения с применением пластинчатых теплообменников / Капустенко П.А. и др. // Энергосбережение. - 2000. - N 1. - С.48-49. - Библиогр.: 3 назв.
  • Энергоэффективные конфигурации теплопередающих поверхностей в трубах и технология их изготовления / Петриков С.А., Прокопенко А.С., Туголуков Е.А., Хованов Н.Н. // Тяж. машиностроение. - 2009. - N 6. - С.28-30. - Библиогр.: 5 назв.
  • Эфрос Е.И., Шемпелев А.Г., Калинин Б.Б. Устройство для измерения давления среды в паровом пространстве теплообменного аппарата // Наука - производство - технологии - экология: всерос. науч.-техн. конф.: сб. материалов. В 5 т. Т.4. - Киров: ВятГУ, 2004. - С.85-86.
    Г2004-9782/4 ч/з4 (Ж-Н.340/4)
  • Эффективные поверхности теплообмена / Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Копп И.З., Мякочин А.С. - М.: ЭАИ, 1998. - 407 с. - Библиогр.: с.385-400.
    Г99-2601 ч/з4 (З31-Э.949)
  • Ягов В.В. Теплообмен при пузырьковом кипении: возможности и пределы теоретического анализа // Теплоэнергетика. - 2007. - N 3. - С.2-8. - Библиогр.: 42 назв.
  • Якоб М. Вопросы теплопередачи / Пер. с англ. - М.: Иностр. лит-ра, 1960. - 516 с.
    536-Я.46 кх
  • Яковлев А.А. Исследование основных характеристик плосколистовых компактных теплообменников: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Моск. гос. ун-т инж. экол. - М., 2001. - 23 с.

    РЖ 04.01-22Ш.118

  • Якупов А.А. Метод расчета радиационного теплообмена в топках котлов при сжигании твердого топлива: автореф. дис. ... канд. техн. наук / КГТУ. - Казань, 2006. - 14 с.
    А2007-2206 кх
  • Яньков Г.Г. Моделирование сложных процессов тепломассообмена в элементах энергетического оборудования: автореф. дис. ... д-ра техн. наук / МЭИ (ТУ). - М., 2009. - 40 с.
    А2009-8268 кх
  • Babakr A., Ashiru T.,Westhuizen C. Усталостное разрушение в кожухотрубном теплообменнике // Нефтегаз. технологии. - 2010. - N 11. - С.75-79. - Библиогр.: 9 назв.
  • Besant R., Simonson C. Воздухо-воздушные теплообменники // АВОК. - 2004. - N 5. - С.84-92.

(PDF) Теплообменные аппараты с интенсификацией теплоотдачи

16

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ В ЭНЕРГЕТИКЕ

по сравнению с гладкотрубной матрицей составило до

17%, а со сферическими выемками по сравнению с

гладкотрубной матрицей увеличения потерь давления

практически не наблюдалось.

Повышение эффективности теплоэнергетики в России

видится во внедрении огромного количества резуль-

татов научных исследований, а также зарубежного

опыта применения интенсификации теплоотдачи для

отечественного теплообменного оборудования. При

этом должны приниматься во внимание основные цели

интенсификации – опережающее увеличение теплоот-

дачи по сравнению с ростом гидросопротивления для

обеспечения энергоэффективности (повышения КПД)

и/ или ресурсоэффективности (минимизация весогаба-

ритных характеристик и металлоемкости) теплообменного

оборудования. Развитие учения об интенсификации

теплоотдачи, в свою очередь, должно происходить на

основе анализа воздействия на пограничный слой и на-

копленной базы по различным типам интенсификаторов

теплообмена, режимам течения и типам теплоносителей,

в направлении разработки конструкций оптимальных

интенсификаторов теплообмена и разработки прорывных

технологий интенсификации теплообмена.

Работа выполнена при государственной поддержке научных исследо-

ваний, проводимых под руководством ведущих ученых в российских

вузах (ведущий ученый — С. Исаев, КНИТУ-КАИ, г. Казань), договор

№ 14.Z50.31.0003, а также по результатам грантов РФФИ №14 08

00049-а, 14-08-03130- мол-а.

ЛИТЕРАТУРА

1. Попов И.А., Махянов Х.М., Гуреев В.М. Физические

основы и промышленное применение интенсификации

теплообмена. Интенсификация теплообмена. Моно-

графия / под общ. ред. Ю. Ф. Гортышова – Казань: Центр

инновационных технологий, 2009. – 560 c.

2. Попов И.А., Гортышов Ю.Ф., Олимпиев В.В. Промыш-

ленное применение интенсификации теплообмена –

современное состояние проблемы (обзор) // Теплоэнер-

гетика. – 2012. – № 1. – С. 3-17.

3. Попов И.А., Яковлев А.Б., Щелчков А.В., Рыжков

Д.В. Повышение эффективности котлоагрегатов по-

средством интенсификации теплообмена // Энергетика

Татарстана. – 2010. – № 3 (19). – С. 31-36.

4. Попов И.А., Яковлев А.Б., Щелчков А.В., Рыжков

Д.В. Интенсификация теплообмена – рациональный

способ повышения эффективности газотрубных котло-

агрегатов // Энергетика Татарстана. – 2010. – № 4 (20).

– С. 8-15.

5. Webb, R. L. Principles of Enhanced Heat Transfer, Wiley,

New York. 1994.

6. Bergles, A. E. Techniques to Enhance Heat Transfer, in

Handbook of Heat Transfer,3rd ed., (Rohsenow W. M.,

Hartnett, J. P., and Cho, Y. I., eds.), McGraw-Hill, New York,

Chap. 11. 1998.

7. Гортышов Ю.Ф., Олимпиев В.В., Попов И.А. Эффек-

тивность промышленно перспективных интенсифика-

торов теплоотдачи // Изв. РАН. Энергетика. – 2002. – №3

– С. 102-118.

8. Леонтьев А. И., Гортышов Ю. Ф., Олимпиев В. В.,

Попов И. А. Эффективные интенсификаторы теплоот-

дачи для ламинарных (турбулентных) потоков в каналах

энергоустановок // Изв. РАН. Энергетика. 2005. – №1. –

С. 75-91.

9. Леонтьев А.И., Олимпиев В.В. Потенциал энергосбе-

режения различных способов закрутки потока и дискрет-

но-шероховатых каналов (обзор) // Известия Российской

академии наук. Энергетика. – 2010. – № 1. – С. 13-49.

10. Калинин Э. К., Дрейцер Г. А., Копп И. З., и др. Эффек-

тивные поверхности теплообмена. – М.: Энергоатомиздат,

1998. – 407 с.

11. Попов И.А., Щелчков А.В., Яркаев М.З. Теплогидрав-

лические характеристики дискретно-шероховатых труб

на переходных режимах течения // Известия высших

учебных заведений. Авиационная техника. 2013. – № 1. –

С. 61-65.

12. Гортышов Ю.Ф., Попов И.А., Олимпиев В.В., Щелч-

ков А.В., Каськов С.И. Теплогидравлическая эффек-

тивность перспективных способов интенсификации

теплоотдачи в каналах теплообменного оборудования.

Интенсификация теплообмена: монография / под общ.

ред. Ю.Ф. Гортышова. – Казань, Центр инновационных

технологий, 2009. – 530 с.

13. Готовский М.А., Беленький М.Я., Фокин Б.С. Тепло-

отдача и сопротивление при течении в круглой трубе с

интенсификацией регулярной системой сферических

лунок и сферических выступов // Вторая Российск. конф.

«Тепломассобмен и гидродинамика в закрученных потоках». –

М.: МЭИ, 2005. – С.1-9.

14. Manglik R.M., Bergles A.E. Swirl Flow Heat Transfer and

Pressure Drop with Twisted-Tape Inserts//Advances Heat

Transfer. 2002. – Vol. 36. – Р. 183-266.

15. Щукин В.К. Теплообмен и гидродинамика внутренних

потоков в полях массовых сил. – М.: Машиностроение,

1970. – 331 с.

16. Щукин В.К., Халатов А.А. Теплообмен, массообмен и

гидродинамика закрученных потоков в осесимметрич-

ных каналах. – М.: Машиностроение, 1982. – 200 с.

17. Халатов А.А. Теория и практика закрученных потоков.

– Киев: Наук. думка, 1989. – 302 с.

18. Гильфанов К.Х., Кесарев В.С., Адиева Э.Ю. Нейро-

сетевое моделирование характеристик поверхностных

интенсификаторов теплообмена // Энергетика Татарста-

на. – 2011. – № 1 (21). – С. 30-32.

19. Муравьев А.В., Мозговой Н.В., Дроздов И.Г. Влияние

геометрических турбулизаторов на образование от-

ложений в ТОА // XVI Школа–семинар молодых ученых

и специалистов под руководством академика РАН А.И.

Леонтьева / Проблемы газодинамики и тепломассообмена в

энергоустановках. – СПб: МЭИ, 2007. – Т.2. – С.428-430.

20. Дрейцер Г.А. О некоторых проблемах создания высо-

коэффективных трубчатых теплообменных аппаратов

// Новости теплоснабжения. – 2004. – №5. – С. 37-43.

Общие сведения о теплообменниках - типы, конструкции, применение и руководство по выбору

Крупным планом часть теплообменника вода-воздух.

Изображение предоставлено: Alaettin YILDIRIM / Shutterstock.com

Теплообменники - это устройства, предназначенные для передачи тепла между двумя или более жидкостями, то есть 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 текучих сред, или прямой поток жидкости. контакт.Другие характеристики конструкции, включая конструкционные материалы и компоненты, механизмы теплопередачи и конфигурации потока, также помогают классифицировать и классифицировать типы доступных теплообменников. Эти теплообменные устройства находят применение в самых разных отраслях промышленности, они спроектированы и изготовлены для использования в процессах как нагрева, так и охлаждения.

Эта статья посвящена теплообменникам, исследует их различные конструкции и типы и объясняет их соответствующие функции и механизмы.Кроме того, в этой статье приводятся рекомендации по выбору и общие области применения для каждого типа теплообменного устройства.

Термодинамика теплообменника

Конструкция теплообменника - это 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 - теплопроводности, конвекции и излучения.В следующих разделах представлен обзор каждого из этих режимов теплопередачи.

Проводимость

Проводимость - это передача тепловой энергии между материалами, находящимися в контакте друг с другом. Температура - это мера средней кинетической энергии молекул в материале - более теплые объекты (которые имеют более высокую температуру) демонстрируют большее молекулярное движение. Когда более теплый объект соприкасается с более холодным объектом (тем, который имеет более низкую температуру), происходит передача тепловой энергии между двумя материалами, при этом более холодный объект получает больше энергии, а более теплый объект становится менее энергичным.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:

В этом выражении Q представляет количество тепла, передаваемого через материал во времени t , ΔT - разница температур между одной стороной материала и другой (температурный градиент), A - это площадь поперечного сечения материала, а d - толщина материала.Константа k известна как теплопроводность материала и является функцией внутренних свойств материала и его структуры. Воздух и другие газы обычно имеют низкую теплопроводность, в то время как неметаллические твердые вещества показывают более высокие значения, а металлические твердые тела обычно показывают самые высокие значения.

Конвекция

Конвекция - это передача тепловой энергии от поверхности за счет 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, когда сталкивается с более холодным воздухом в комнате, затем становится более плотным и снова падает на пол. Этот процесс создает поток естественной или свободной конвекции. Конвекция также может происходить за счет так называемой принудительной или вспомогательной конвекции, например, когда нагретая вода перекачивается по трубе, например, в системе водяного отопления.

Для свободной конвекции скорость передачи тепла выражается законом охлаждения Ньютона:

Где Q-точка - скорость передачи тепла, h c - коэффициент конвективной теплопередачи, A - площадь поверхности, на которой происходит процесс конвекции, а ΔT - разница температур между поверхность и жидкость. Коэффициент конвективной теплопередачи h c является функцией свойств жидкости, подобной теплопроводности материала, упомянутого ранее в отношении теплопроводности.

Радиация

Тепловое излучение - это механизм передачи тепловой энергии, который включает в себя излучение электромагнитных волн от нагретой поверхности или объекта. В отличие от теплопроводности и конвекции, тепловому излучению не требуется промежуточная среда для переноса энергии волны. Все объекты, температура которых выше абсолютного нуля (-273,15 o C), излучают тепловое излучение в обычно широком спектральном диапазоне.

Чистая скорость радиационных потерь тепла может быть выражена с помощью закона Стефана-Больцмана следующим образом:

, где Q - теплоотдача в единицу времени, T ч - температура горячего объекта (в абсолютных единицах, o K), T c - температура более холодного окружения. (также в абсолютных единицах, o K), σ - постоянная Стефана-Больцмана (значение которой равно 5.6703 x 10 -8 Вт / м 2 K 4 ). Термин, представленный как 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.

Основные принципы теплообменников

Независимо от типа и конструкции, все теплообменники работают в соответствии с одними и теми же фундаментальными принципами, а именно нулевым, первым и вторым законами термодинамики, которые описывают и диктуют перенос или «обмен» тепла от одной жидкости к другой.

  • Нулевой закон термодинамики гласит, что термодинамические системы, находящиеся в тепловом равновесии, имеют одинаковую температуру. Более того, если каждая из двух систем находится в тепловом равновесии с третьей системой, то две первые системы должны быть в равновесии друг с другом; таким образом, все три системы имеют одинаковую температуру. Этот закон, предшествующий трем другим законам термодинамики по порядку, но не в развитии, не только выражает тепловое равновесие как переходное свойство, но также определяет понятие температуры и устанавливает ее как измеримое свойство термодинамических систем.
  • Первый закон термодинамики основан на нулевом законе, устанавливая внутреннюю энергию ( U ) как еще одно свойство термодинамических систем и указывая влияние тепла и работы на внутреннюю энергию системы и энергию окружающей среды. Кроме того, первый закон, также называемый законом обмена энергией, по сути, гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена, а только передана другой термодинамической системе или преобразована в другую форму (например,г., обогревать или работать).

    Например, если тепло поступает в систему из окружающей среды, происходит соответствующее увеличение внутренней энергии системы и уменьшение энергии окружающей среды. Этот принцип можно проиллюстрировать следующим уравнением, где ΔU система представляет внутреннюю энергию системы, а ΔU среда представляет внутреннюю энергию окружающей среды:

  • Второй закон термодинамики устанавливает энтропию ( S ) как дополнительное свойство термодинамических систем и описывает естественную и неизменную тенденцию Вселенной и любой другой замкнутой термодинамической системы к увеличению энтропии с течением времени.Этот принцип можно проиллюстрировать следующим уравнением, где ΔS представляет собой изменение энтропии, ΔQ представляет собой изменение тепла, добавляемого к системе, а T представляет собой абсолютную температуру:

    Он также используется для объяснения тенденции двух изолированных систем - когда они могут взаимодействовать и свободны от всех других влияний - двигаться к термодинамическому равновесию. Как установлено вторым законом, энтропия может только увеличиваться, но не уменьшаться; следовательно, каждая система по мере увеличения энтропии неизменно движется к наивысшему значению, достижимому для указанной системы.При этом значении система достигает состояния равновесия, при котором энтропия больше не может увеличиваться (поскольку она максимальна) или уменьшаться, поскольку это действие нарушит Второй закон. Следовательно, единственные возможные изменения системы - это те, в которых энтропия не претерпевает изменений (то есть отношение тепла, добавленного или отведенного к системе, к абсолютной температуре остается постоянным).

В целом эти принципы определяют основные механизмы и операции теплообменников; Нулевой закон устанавливает температуру как измеримое свойство термодинамических систем, Первый закон описывает обратную зависимость между внутренней энергией системы (и ее преобразованными формами) и энергией окружающей среды, а Второй закон выражает тенденцию двух взаимодействующих систем к двигаться к тепловому равновесию.Таким образом, теплообменники функционируют, позволяя жидкости более высокой температуры ( F 1 ) взаимодействовать - прямо или косвенно - с жидкостью более низкой температуры ( F 2 ), что позволяет тепло для передачи от F 1 к F 2 для перехода к равновесию. Эта передача тепла приводит к снижению температуры для F 1 и увеличению температуры для F 2 .В зависимости от того, нацелено ли приложение на нагрев или охлаждение жидкости, этот процесс (и устройства, которые его используют) можно использовать для направления тепла к системе или от нее, соответственно.

Расчетные характеристики теплообменника

Как указано выше, все теплообменники работают по одним и тем же основным принципам. Однако эти устройства можно классифицировать и классифицировать по-разному в зависимости от их конструктивных характеристик. К основным характеристикам, по которым можно отнести теплообменники, относятся:

  • Конфигурация потока
  • Способ строительства
  • Механизм теплопередачи

Конфигурация потока

Конфигурация потока, также называемая устройством потока, теплообменника относится к направлению движения текучих сред внутри теплообменника относительно друг друга.В теплообменниках используются четыре основных конфигурации потока:

  • Попутный поток
  • Противоток
  • Поперечный поток
  • Гибридный поток
Попутный поток

Теплообменники с прямоточным потоком , также называемые теплообменниками с параллельным потоком, представляют собой теплообменные устройства, в которых жидкости движутся параллельно и в одном направлении друг с другом. Хотя такая конфигурация обычно приводит к более низкой эффективности, чем устройство противотока, она также обеспечивает максимальную тепловую однородность по стенкам теплообменника.

Противоток

Противоточные теплообменники , также известные как противоточные теплообменники, спроектированы таким образом, что жидкости движутся антипараллельно (т. Е. Параллельно, но в противоположных направлениях) друг другу внутри теплообменника. Наиболее часто используемая из конфигураций потока, устройство противотока обычно демонстрирует наивысшую эффективность, поскольку оно обеспечивает наибольшую теплопередачу между жидкостями и, следовательно, наибольшее изменение температуры.

Поперечный поток

В теплообменниках перекрестного тока жидкости текут перпендикулярно друг другу. Эффективность теплообменников, в которых используется такая конфигурация потока, находится между противоточными и прямоточными теплообменниками.

Гибридный поток

Теплообменники с гибридным потоком демонстрируют некоторую комбинацию характеристик ранее упомянутых конфигураций потока. Например, конструкции теплообменников могут использовать несколько каналов и устройств (например.g., как противоточные, так и перекрестные потоки) в одном теплообменнике. Эти типы теплообменников обычно используются с учетом ограничений приложения, таких как пространство, бюджетные затраты или требования к температуре и давлению.

На рисунке 1 ниже показаны различные доступные конфигурации потока, включая конфигурацию с перекрестным / противотоком, которая является примером конфигурации гибридного потока.

Рисунок 1 - Конфигурации потока теплообменника

Метод строительства

В то время как в предыдущем разделе теплообменники были классифицированы на основе типа используемой конфигурации потока, в этом разделе они классифицируются на основе их конструкции.Конструктивные характеристики, по которым можно классифицировать эти устройства, включают:

  • Рекуперативное против регенеративного
  • Прямое против косвенного
  • Статическое и динамическое
  • Типы используемых компонентов и материалов
Рекуперативная и регенеративная

Теплообменники можно разделить на рекуперативные теплообменники и рекуперативные теплообменники.

Разница между рекуперативными и регенеративными системами теплообменников заключается в том, что в рекуперативных теплообменниках (обычно называемых рекуператорами) каждая жидкость одновременно протекает через свой собственный канал внутри теплообменника.С другой стороны, регенеративных теплообменников , также называемых емкостными теплообменниками или регенераторами, поочередно позволяют более теплым и более холодным жидкостям проходить через один и тот же канал. И рекуператоры, и регенераторы могут быть далее разделены на различные категории теплообменников, такие как прямые или косвенные, статические или динамические, соответственно. Из двух указанных типов рекуперативные теплообменники чаще используются в промышленности.

Прямая и косвенная

Рекуперативные теплообменники используют процессы прямой или косвенной контактной передачи для обмена теплом между жидкостями.

В теплообменниках прямого контакта жидкости не разделяются внутри устройства, а тепло передается от одной жидкости к другой посредством прямого контакта. С другой стороны, в непрямых теплообменниках жидкости остаются отделенными друг от друга теплопроводными компонентами, такими как трубы или пластины, на протяжении всего процесса теплопередачи. Компоненты сначала получают тепло от более теплой жидкости, когда она течет через теплообменник, а затем передают тепло более холодной жидкости, когда она течет через теплообменник.Некоторые из устройств, в которых используются процессы прямого контактного переноса, включают градирни и паровые инжекторы, в то время как устройства, в которых используются процессы косвенного контактного переноса, включают трубчатые или пластинчатые теплообменники.

Статическая и динамическая

Существует два основных типа регенеративных теплообменников - статические теплообменники и динамические теплообменники. В статических регенераторах (также известных как регенераторы с неподвижным слоем) материал и компоненты теплообменника остаются неподвижными при прохождении жидкости через устройство, в то время как в динамических регенераторах материал и компоненты перемещаются в процессе теплопередачи.Оба типа подвержены риску перекрестного загрязнения между потоками текучей среды, что требует тщательного проектирования во время производства.

В одном из примеров статического типа более теплая жидкость проходит через один канал, в то время как более холодная жидкость проходит через другой в течение фиксированного периода времени, в конце которого с помощью быстродействующих клапанов происходит реверсирование потока, так что два жидкости переключают каналы. В примере динамического типа обычно используется вращающийся теплопроводный компонент (например,g., барабан), через который непрерывно протекают более теплые и более холодные жидкости, хотя и отдельными, изолированными секциями. По мере вращения компонента любая заданная секция поочередно проходит через потоки более теплого пара и более холодного пара, позволяя компоненту поглощать тепло от более теплой жидкости и передавать тепло более холодной жидкости при прохождении через нее. На рисунке 2 ниже показан процесс теплопередачи в регенераторе роторного типа с противоточной конфигурацией.

Рисунок 2 - Теплообмен в регенераторе роторного типа

Компоненты и материалы теплообменника

В теплообменниках можно использовать несколько типов компонентов, а также широкий спектр материалов, из которых они изготовлены.Используемые компоненты и материалы зависят от типа теплообменника и его предполагаемого применения.

Некоторые из наиболее распространенных компонентов, используемых для создания теплообменников, включают кожухи, трубки, спиральные трубки (змеевики), пластины, ребра и адиабатические колеса. Более подробная информация о том, как эти компоненты работают в теплообменнике, будет предоставлена ​​в следующем разделе (см. Типы теплообменников).

В то время как металлы очень подходят - и широко используются - для изготовления теплообменников из-за их высокой теплопроводности, как в случае теплообменников из меди, титана и нержавеющей стали, другие материалы, такие как графит, керамика, композиты или пластмассы , может дать большие преимущества в зависимости от требований приложения теплопередачи.

Рисунок 3 - Классификация теплообменников по конструкции Примечания: * Теплообменные устройства, перечисленные под строительной классификацией, являются лишь небольшой частью из имеющихся.
** Представленная классификация соответствует данным, опубликованным на Thermopedia.com.

Механизм теплопередачи

В теплообменниках используются два типа механизмов теплопередачи - однофазный или двухфазный.

В однофазных теплообменниках жидкости не претерпевают никаких фазовых превращений в процессе теплопередачи, что означает, что как более теплые, так и более холодные жидкости остаются в том же состоянии вещества, в котором они попали в теплообменник.Например, в приложениях теплопередачи вода-вода более теплая вода теряет тепло, которое затем передается более холодной воде и не превращается в газ или твердое вещество.

С другой стороны, в двухфазных теплообменниках жидкости действительно испытывают фазовый переход во время процесса теплопередачи. Фазовое изменение может происходить в одной или обеих участвующих текучих средах, приводя к переходу из жидкости в газ или из газа в жидкость. Обычно устройства, в которых используется двухфазный механизм теплопередачи, требуют более сложных конструктивных решений, чем устройства, в которых используется однофазный механизм теплопередачи.Некоторые из доступных типов двухфазных теплообменников включают бойлеры, конденсаторы и испарители.

Типы теплообменников

Исходя из указанных выше конструктивных характеристик, доступно несколько различных вариантов теплообменников. Некоторые из наиболее распространенных вариантов, используемых в промышленности, включают:

  • Кожухотрубные теплообменники
  • Двухтрубный теплообменник
  • Пластинчатые теплообменники
  • Конденсаторы, испарители и котлы

Кожухотрубные теплообменники

Наиболее распространенный тип теплообменников, кожухотрубных теплообменников состоит из одной трубы или ряда параллельных трубок (т.е. пучок труб), заключенный в герметичный цилиндрический сосуд высокого давления (т.е. оболочку). Конструкция этих устройств такова, что одна жидкость протекает через меньшую трубку (и), а другая жидкость течет вокруг ее / их внешней (их) стороны и между ними / ими внутри герметичной оболочки. Другие конструктивные характеристики, доступные для этого типа теплообменника, включают ребристые трубы, одно- или двухфазную теплопередачу, противоток, прямоточный или перекрестный поток, а также одно-, двух- или многопроходные конфигурации.

Некоторые из доступных типов кожухотрубных теплообменников включают спиральные змеевики и двухтрубные теплообменники, а некоторые из применений включают предварительный нагрев, охлаждение масла и производство пара.

Пучок труб теплообменника крупным планом.

Изображение предоставлено: Антон Москвитин / Shutterstock.com

Двухтрубный теплообменник

Кожухотрубный теплообменник, двухтрубные теплообменники используют простейшую конструкцию и конфигурацию теплообменника, состоящую из двух или более концентрических цилиндрических труб или трубок (одна большая труба и одна или несколько меньших трубок).Согласно конструкции всех кожухотрубных теплообменников, одна жидкость протекает через меньшую трубу (и), а другая жидкость течет вокруг меньшей трубы (ов) внутри большей трубы.

Требования к конструкции двухтрубных теплообменников включают характеристики рекуперативного и косвенного типов, упомянутых ранее, поскольку жидкости остаются разделенными и текут по своим каналам на протяжении всего процесса теплопередачи. Однако существует некоторая гибкость в конструкции двухтрубных теплообменников, поскольку они могут быть спроектированы с прямоточным или противоточным потоком и использоваться модульно в последовательной, параллельной или последовательно-параллельной конфигурации внутри системы.Например, на рисунке 4 ниже показан перенос тепла в изолированном двухтрубном теплообменнике с прямоточной конфигурацией.

Рисунок 4 - Теплообмен в двухтрубном теплообменнике

Пластинчатые теплообменники

Пластинчатые теплообменники, также называемые пластинчатыми теплообменниками, состоят из нескольких тонких гофрированных пластин, связанных вместе. Каждая пара пластин создает канал, по которому может течь одна жидкость, и пары уложены друг на друга и прикреплены - с помощью болтов, пайки или сварки - так, что между парами создается второй канал, через который может течь другая жидкость.

Стандартная пластинчатая конструкция также доступна с некоторыми вариациями, например пластинчато-ребристыми или пластинчатыми теплообменниками. Пластинчато-ребристые теплообменники используют ребра или распорки между пластинами и позволяют использовать несколько конфигураций потока и более двух потоков жидкости, проходящих через устройство. Пластинчатые теплообменники с подушками оказывают давление на пластины, чтобы повысить эффективность теплопередачи по поверхности пластины. Некоторые из других доступных типов включают пластинчатые и рамные, пластинчатые и кожухо-спиральные теплообменники.

Пластинчатый теплообменник крупным планом.

Кредит изображения: withGod / Shutterstock.com

Конденсаторы, испарители и котлы

Котлы, конденсаторы и испарители - это теплообменники, в которых используется двухфазный механизм теплопередачи. Как упоминалось ранее, в двухфазных теплообменниках одна или несколько текучих сред претерпевают фазовое изменение во время процесса теплопередачи, переходя либо из жидкости в газ, либо из газа в жидкость.

Конденсаторы - это теплообменные устройства, которые забирают нагретый газ или пар и охлаждают его до точки конденсации, превращая газ или пар в жидкость.С другой стороны, в испарителях и котлах процесс теплопередачи переводит жидкости из жидкой формы в газообразную или парообразную.

Другие варианты теплообменников

Теплообменники используются во множестве областей применения в самых разных отраслях промышленности. Следовательно, существует несколько вариантов теплообменников, каждый из которых соответствует требованиям и спецификациям конкретного применения. Помимо упомянутых выше вариантов, доступны другие типы, включая теплообменники с воздушным охлаждением, теплообменники с вентиляторным охлаждением и теплообменники с адиабатическим колесом.

Рекомендации по выбору теплообменника

Несмотря на то, что существует широкий спектр теплообменников, пригодность каждого типа (и его конструкции) для передачи тепла между жидкостями зависит от технических характеристик и требований области применения. Эти факторы в значительной степени определяют оптимальную конструкцию желаемого теплообменника и влияют на соответствующие расчеты номинальных характеристик и размеров.

Некоторые из факторов, которые профессионалы отрасли должны учитывать при проектировании и выборе теплообменника, включают:

  • Тип жидкостей, поток жидкости и их свойства
  • Требуемая тепловая мощность
  • Ограничения по размеру
  • Стоимость

Тип жидкости, поток и свойства

Конкретный тип жидкостей - e.г., воздух, вода, масло и т. д. - задействованные, а также их физические, химические и термические свойства - например, фаза, температура, кислотность или щелочность, давление и скорость потока и т. д. - помогают определить конфигурацию потока и наиболее подходящую конструкцию. для этого конкретного приложения теплопередачи.

Например, если речь идет о коррозионных жидкостях, жидкостях с высокой температурой или под высоким давлением, конструкция теплообменника должна выдерживать высокие нагрузки в процессе нагрева или охлаждения. Одним из методов выполнения этих требований является выбор конструкционных материалов, обладающих желаемыми свойствами: графитовые теплообменники демонстрируют высокую теплопроводность и коррозионную стойкость, керамические теплообменники могут выдерживать температуры, превышающие точки плавления многих обычно используемых металлов, а пластиковые теплообменники обеспечивают высокую теплопроводность и устойчивость к коррозии. недорогая альтернатива, которая сохраняет умеренную степень коррозионной стойкости и теплопроводности.

Керамический теплообменник

Изображение предоставлено: CG Thermal

Другой метод заключается в выборе конструкции, подходящей для свойств жидкости: пластинчатые теплообменники могут работать с жидкостями от низкого до среднего давления, но с более высокими расходами, чем другие типы теплообменников, а двухфазные теплообменники необходимы при работе с жидкостями, которые требуют фазового перехода в процессе теплопередачи. Другие свойства текучей среды и потока текучей среды, которые специалисты отрасли могут учитывать при выборе теплообменника, включают вязкость текучей среды, характеристики загрязнения, содержание твердых частиц и присутствие водорастворимых соединений.

Тепловые выходы

Тепловая мощность теплообменника относится к количеству тепла, передаваемому между жидкостями, и соответствующему изменению температуры в конце процесса теплопередачи. Передача тепла внутри теплообменника приводит к изменению температуры в обеих жидкостях, понижая температуру одной жидкости при отводе тепла и повышая температуру другой жидкости при добавлении тепла. Желаемая тепловая мощность и скорость теплопередачи помогают определить оптимальный тип и конструкцию теплообменника, поскольку некоторые конструкции теплообменников предлагают более высокие скорости теплопередачи и могут выдерживать более высокие температуры, чем другие конструкции, хотя и с более высокой стоимостью.

Ограничения по размеру

После выбора оптимального типа и конструкции теплообменника распространенной ошибкой является покупка слишком большого для данного физического пространства. Часто более разумно приобрести теплообменное устройство такого размера, который оставляет место для дальнейшего расширения или добавления, чем выбирать тот, который полностью охватывает пространство. Для применений с ограниченным пространством, например, в самолетах или автомобилях, компактные теплообменники обеспечивают высокую эффективность теплопередачи в меньших и более легких решениях.Эти теплообменные устройства характеризуются высоким отношением площади поверхности теплообмена к объему, поэтому доступны несколько вариантов этих теплообменных устройств, в том числе компактные пластинчатые теплообменники. Как правило, эти устройства имеют отношение ≥700 м 2 / м 3 для газо-газовых приложений и ≥400 м 2 / м 3 для жидкости-к-газу. газовые приложения.

Стоимость

Стоимость теплообменника включает не только начальную цену оборудования, но также затраты на установку, эксплуатацию и техническое обслуживание в течение всего срока службы устройства.Несмотря на то, что необходимо выбрать теплообменник, который эффективно удовлетворяет требованиям приложений, также важно учитывать общие затраты на выбранный теплообменник, чтобы лучше определить, стоит ли оно вложенных средств. Например, изначально дорогой, но более прочный теплообменник может привести к снижению затрат на техническое обслуживание и, следовательно, к меньшим общим расходам в течение нескольких лет, в то время как более дешевый теплообменник может быть изначально менее дорогим, но потребует нескольких ремонтов и замен. в те же сроки.

Оптимизация конструкции

Проектирование оптимального теплообменника для конкретного применения (с конкретными спецификациями и требованиями, указанными выше) включает определение изменения температуры жидкостей, коэффициента теплопередачи и конструкции теплообменника и их соотнесение со скоростью теплопередачи. . Две основные проблемы, которые возникают при достижении этой цели, - это расчет номинальных характеристик и размеров устройства.

Рейтинг относится к расчету тепловой эффективности (т.е., КПД) теплообменника заданной конструкции и размера, включая скорость теплопередачи, количество тепла, передаваемого между жидкостями и соответствующее изменение температуры, а также общий перепад давления на устройстве. Определение размеров относится к расчету требуемых общих размеров теплообменника (т. Е. Площади поверхности, доступной для использования в процессе теплопередачи), включая длину, ширину, высоту, толщину, количество компонентов, геометрию и расположение компонентов, и т.п., для приложения с заданными техническими характеристиками и требованиями. Конструктивные характеристики теплообменника - например, конфигурация потока, материал, компоненты конструкции, геометрия и т. Д. - влияют как на номинальные характеристики, так и на расчет размеров. В идеале, оптимальная конструкция теплообменника для конкретного применения находит баланс (с факторами, оптимизированными в соответствии с указаниями разработчика) между номинальной мощностью и размером, который удовлетворяет технологическим спецификациям и требованиям при минимально необходимых затратах.

Применение теплообменников

Теплообменники - это устройства, используемые в промышленности как для нагрева, так и для охлаждения.Доступны несколько вариантов теплообменников, которые находят применение в самых разных отраслях промышленности, в том числе:

В таблице 1 ниже указаны некоторые из общих отраслей промышленности и применения ранее упомянутых типов теплообменников.

Таблица 1 - Отрасли и области применения теплообменников по типам

Тип теплообменника

Общие отрасли промышленности и приложения

Кожух и трубка

  • Нефтепереработка
  • Предварительный нагрев
  • Масляное охлаждение
  • Производство пара
  • Утилизация тепла продувкой котла
  • Системы улавливания паров
  • Системы промышленной окраски

Двойная труба

  • Промышленные процессы охлаждения
  • Требования к малой площади теплопередачи

Пластина

  • Криогенный
  • Пищевая промышленность
  • Химическая обработка
  • Печи
  • Замкнутый контур водяного охлаждения открытого контура

Конденсаторы

  • Процессы дистилляции и очистки
  • Электростанции
  • Холодильное оборудование
  • HVAC
  • Химическая обработка

Испарители / Котлы

  • Процессы дистилляции и очистки
  • Паровозы
  • Холодильное оборудование
  • HVAC

с воздушным охлаждением / вентиляторным охлаждением

  • Ограниченный доступ к охлаждающей воде
  • Химические и нефтеперерабатывающие заводы
  • Двигатели
  • Электростанции

Адиабатическое колесо

  • Химическая и нефтехимическая переработка
  • Нефтеперерабатывающие заводы
  • Пищевая промышленность и пастеризация
  • Производство электроэнергии
  • Криогеника
  • HVAC
  • Аэрокосмическая промышленность

Компактный

  • Ограниченное пространство (например,г., самолеты и автомобили)
  • Масляное охлаждение
  • Автомобильная промышленность
  • Криогеника
  • Охлаждение электроники

Сводка

Это руководство дает общее представление о теплообменниках, доступных конструкциях и типах, их применениях и особенностях использования. Дополнительная информация о покупке теплообменников доступна в Руководстве по покупке теплообменников Thomas.

Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим руководствам и официальным документам Thomas или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, где вы найдете информацию о более чем 500 000 коммерческих и промышленных поставщиков.

Источники
  1. https://www.engr.mun.ca/~yuri/Courses/MechanicalSystems/HeatExchangers.pdf
  2. http://sky.kiau.ac.ir
  3. http://web.mit.edu/16.unified/www/SPRING/propulsion/notes/node131.html
  4. http://web.mit.edu/16.unified/www/FALL/thermodynamics/notes/node30.html
  5. https://www.thomasnet.com/knowledge/white-paper/speciality-heat-exchangers-101
  6. https://www.livescience.com/50833-zeroth-law-thermodynamics.html
  7. https: // курсы.lumenlearning.com/introchem/chapter/the-three-laws-of-thermodynamics/
  8. https://chem.libretexts.org
  9. http://physicalworld.org
  10. https://link.springer.com
  11. https://thefreeanswer.com/question/regenerative-heat-exchanger-static-type-regenerative-heat-exchanger-differ-dynamic-type/
  12. http://hedhme.com
  13. https://www.kau.edu.sa/Files/0052880/Subjects/GuideLinesAndPracticeForThermalDesignOfHeatExchangersN2.pdf
  14. https: // www.scribd.com/doc/132/Boilers-Evaporators-Condensers-Kakac

Прочие изделия из теплообменников

Больше из Process Equipment

Как работают теплообменники

Для жидкостей, содержащих частицы, доступны два решения:

  • Пластина с низкой точкой контакта, широкая струя, которая может работать с продуктом с большим количеством частиц.
  • Пластины с широким зазором, которые могут перемещать все больше и больше твердых частиц.

Оба позволяют частицам проходить сквозь них, сводя к минимуму засорение.

Как работают кожухотрубные теплообменники

Вместо передачи тепла через параллельные пластины, кожухотрубные теплообменники передают тепло между пучком трубок, окруженным большим корпусом корпуса. Жидкости, проходящие по трубкам, обмениваются теплом с текучими средами, которые текут по трубкам, заключенным в оболочку.

Поскольку диаметр трубок обычно больше, чем зазор между пластинами в пластинчатых теплообменниках, кожухотрубные теплообменники подходят для применений, в которых продукт более вязкий (устойчивый к течению) или содержит твердые частицы высокой плотности. Максимальный размер частиц зависит от диаметра трубки. Трубчатые теплообменники обычно могут работать дольше между чистками, чем пластинчатые теплообменники при сверхвысоких температурах.

Основной принцип кожухотрубок перемещает продукт через пучок параллельных трубок с нагревательной жидкостью между трубками и вокруг них.

Концентрический трубчатый теплообменник имеет трубы разного диаметра, расположенные концентрически внутри друг друга, что особенно эффективно при нагревании или охлаждении, поскольку нагревающие / охлаждающие жидкости текут по обеим сторонам трубок с продуктом.Трубки с продуктом могут иметь размер, соответствующий требованиям по вязкости и содержанию твердых частиц. Концентрическая трубка особенно подходит для высоковязких неньютоновских жидкостей, вязкость которых изменяется под давлением (шампунь, лак для ногтей, кетчуп).

Как и в случае теплообменников других конструкций, кожухотрубные теплообменники сконструированы таким образом, чтобы продукт и нагревательные / охлаждающие жидкости текли в противоположных направлениях. Например, холодный жидкий продукт перемещается в теплообменнике справа налево, в то время как нагревающая жидкость движется слева направо по трубкам продукта. Противоточная конфигурация использует преимущества максимальной разницы температур для более эффективной теплопередачи.

Фармацевтическая линейка кожухотрубных теплообменников одного производителя работает при давлении до 10 бар и рабочей температуре 150 ° C. Типичные области применения кожухотрубных теплообменников включают системы обработки воды (например, для впрыска или очистки) и системы CIP.

ТЕПЛООБМЕННИКИ

Теплообменник - это устройство, используемое для передачи тепла между двумя или более жидкостями.Жидкости могут быть одно- или двухфазными и, в зависимости от типа теплообменника, могут быть разделены или находиться в прямом контакте. Устройства, включающие источники энергии, такие как стержни ядерного топлива или огневые нагреватели, обычно не считаются теплообменниками, хотя многие принципы, заложенные в их конструкции, одинаковы.

Чтобы обсудить теплообменники, необходимо дать некоторую форму категоризации. Обычно используются два подхода. Первый рассматривает конфигурацию потока в теплообменнике, а второй основан на классификации типа оборудования, прежде всего, по конструкции.Оба рассмотрены здесь.

Классификация теплообменников по конфигурации потока

Существует четыре основных конфигурации потока:

На рисунке 1 показан идеализированный противоточный теплообменник, в котором две жидкости текут параллельно друг другу, но в противоположных направлениях. Этот тип устройства потока позволяет максимально изменить температуру обеих жидкостей и, следовательно, является наиболее эффективным (где эффективность - это количество фактически переданного тепла по сравнению с теоретическим максимальным количеством тепла, которое может быть передано).

Рисунок 1. Противоток.

В прямоточных теплообменниках потоки текут параллельно друг другу и в том же направлении, как показано на рисунке 2. Это менее эффективно, чем противоточный поток, но обеспечивает более равномерную температуру стенок.

Рисунок 2. Попутный поток.

По эффективности теплообменники с перекрестным потоком занимают промежуточное положение между противоточными и параллельными теплообменниками. В этих установках потоки текут под прямым углом друг к другу, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Поперечный поток.

В промышленных теплообменниках часто встречаются гибриды вышеуказанных проточных типов. Примерами являются комбинированные теплообменники с поперечным / противотоком и многопроходные теплообменники. (См., Например, рисунок 4.)

Рис. 4. Перекрестный / противоточный поток.

Классификация теплообменников по конструкции

В этом разделе теплообменники классифицируются в основном по их конструкции, Garland (1990) (см. Рисунок 5).Первый уровень классификации состоит в том, чтобы разделить типы теплообменников на рекуперативные и регенеративные. Рекуперативный теплообменник имеет отдельные пути потока для каждой жидкости, и жидкости протекают одновременно через теплообменник, обмениваясь теплом через стенку, разделяющую пути потока. Регенеративный теплообменник имеет единственный путь потока, по которому попеременно проходят горячие и холодные жидкости.

Рисунок 5. Классификация теплообменников.

Регенеративные теплообменники

В регенеративном теплообменнике путь потока обычно состоит из матрицы, которая нагревается, когда горячая жидкость проходит через нее (это известно как «горячий обдув»).Это тепло затем передается холодной жидкости, когда она протекает через матрицу («холодный удар»). Регенеративные теплообменники иногда называют емкостными теплообменниками . Хороший обзор регенераторов дает Walker (1982).

Регенераторы в основном используются для рекуперации тепла газа / газа на электростанциях и других энергоемких отраслях. Два основных типа регенераторов - статические и динамические. Оба типа регенераторов являются кратковременными в эксплуатации, и, если при их проектировании не уделить должного внимания, обычно происходит перекрестное загрязнение горячего и холодного потоков.Однако использование регенераторов, вероятно, расширится в будущем, поскольку предпринимаются попытки повысить энергоэффективность и утилизировать больше низкопотенциального тепла. Однако, поскольку регенеративные теплообменники, как правило, используются для специальных применений, рекуперативные теплообменники более распространены.

Рекуперативные теплообменники

Существует много типов рекуперативных теплообменников, которые в широком смысле можно сгруппировать в непрямой контакт, прямой контакт и специальные. В теплообменниках с косвенным контактом теплоносители разделяются с помощью трубок, пластин и т. Д.. Теплообменники с прямым контактом не разделяют жидкости, обмениваясь теплом, и фактически полагаются на то, что жидкости находятся в тесном контакте.

В этом разделе кратко описаны некоторые из наиболее распространенных типов теплообменников, которые расположены в соответствии с классификацией, приведенной на рисунке 5.

В этом типе пары разделены стенкой, обычно металлической. Примерами являются трубчатые теплообменники, см. Рисунок 6, и пластинчатые теплообменники, см. Рисунок 7.

Трубчатые теплообменники очень популярны из-за гибкости, которую проектировщик должен учитывать в широком диапазоне давлений и температур.Трубчатые теплообменники можно разделить на несколько категорий, из которых кожухотрубные теплообменники являются наиболее распространенными.

Кожухотрубный теплообменник состоит из ряда трубок, установленных внутри цилиндрической оболочки. На рисунке 8 показан типичный блок, который можно найти на нефтехимическом заводе. Две жидкости могут обмениваться теплом, одна жидкость течет по внешней стороне труб, а вторая жидкость течет по трубкам. Жидкости могут быть одно- или двухфазными и могут течь в параллельном или перекрестном / противотоке.Кожухотрубный теплообменник состоит из четырех основных частей:

  • Передняя часть - это место, где жидкость входит в трубную часть теплообменника.

  • Задний конец - это то место, где текучая среда со стороны труб покидает теплообменник или где она возвращается в передний коллектор в теплообменниках с несколькими проходами со стороны трубы.

  • Пучок труб - состоит из трубок, трубных решеток, перегородок, стяжек и т. Д. Для удержания пучка вместе.

  • Кожух - содержит пучок труб.

Популярность кожухотрубных теплообменников привела к разработке стандарта для их обозначения и использования. Это стандарт ассоциации производителей трубчатых теплообменников (TEMA). Обычно кожухотрубные теплообменники изготавливаются из металла, но для специальных применений (например, с использованием сильных кислот в фармацевтических препаратах) могут использоваться другие материалы, такие как графит, пластик и стекло. Также нормальным является то, что трубки прямые, но в некоторых криогенных приложениях используются спиральные или спиральные катушки Хэмпсона .Простая форма кожухотрубного теплообменника - это двухтрубный теплообменник. Этот теплообменник состоит из одной или нескольких трубок, находящихся внутри трубы большего размера. В своей наиболее сложной форме разница между многотрубным двухтрубным теплообменником и кожухотрубным теплообменником невелика. Однако двухтрубные теплообменники, как правило, имеют модульную конструкцию, поэтому несколько блоков могут быть соединены болтами для достижения требуемой нагрузки. Книга Э.А.Д. Сондерс [Saunders (1988)] дает хороший обзор трубчатых теплообменников.

К другим типам трубчатых теплообменников относятся:

  • Печи - технологическая жидкость проходит через печь в прямых или спирально намотанных трубах, а нагрев осуществляется горелками или электрическими нагревателями.

  • Пластинчатые трубы - в основном используются в системах рекуперации тепла и кондиционирования воздуха. Трубки обычно монтируются в какой-либо форме воздуховода, а пластины действуют как опоры и обеспечивают дополнительную площадь поверхности в виде ребер.

  • С электрическим нагревом - в этом случае жидкость обычно течет по внешней стороне электрически нагреваемых трубок (см. Джоулев нагрев).

  • Теплообменники с воздушным охлаждением состоят из пучка труб, вентиляторной системы и несущей конструкции. Трубки могут иметь ребра различного типа для обеспечения дополнительной площади поверхности со стороны воздуха. Воздух либо всасывается через трубы вентилятором, установленным над пучком (принудительная 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.

  • Тепловые трубы, сосуды с мешалкой и теплообменники из графитовых блоков можно рассматривать как трубчатые или помещать в Рекуперативные «Особые предложения». Тепловая труба состоит из трубы, материала фитиля и рабочей жидкости. Рабочая жидкость поглощает тепло, испаряется и переходит на другой конец тепловой трубы, где конденсируется и выделяет тепло. Затем жидкость под действием капилляров возвращается к горячему концу тепловой трубы для повторного испарения. Сосуды с мешалкой в ​​основном используются для нагрева вязких жидкостей.Они состоят из емкости с трубками внутри и мешалки, например пропеллера или ленточного винтового импеллера. Трубки несут горячую жидкость, а мешалка вводится для обеспечения равномерного нагрева холодной жидкости. Теплообменники с угольным блоком обычно используются, когда необходимо нагреть или охладить агрессивные жидкости. Они состоят из твердых блоков углерода, в которых просверлены отверстия для прохождения жидкости. Затем блоки скрепляются болтами вместе с коллекторами, образуя теплообменник.

Пластинчатые теплообменники разделяют жидкости, обменивающиеся теплом, с помощью пластин.У них обычно есть улучшенные поверхности, такие как ребра или тиснение, и они скреплены болтами, припаяны или сварены. Пластинчатые теплообменники в основном используются в криогенной и пищевой промышленности. Однако из-за высокого отношения площади поверхности к объему, малого количества жидкостей и способности обрабатывать более двух паров они также начинают использоваться в химической промышленности.

Пластинчатые и рамные теплообменники состоят из двух прямоугольных концевых элементов, которые удерживают вместе несколько рельефных прямоугольных пластин с отверстиями на углу для прохождения жидкостей.Каждая из пластин разделена прокладкой, которая уплотняет пластины и обеспечивает поток жидкости между пластинами, см. Рис. 9. 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 сваренными пластинами, не сможет протекать. Однако, поскольку некоторые прокладки все еще присутствуют, утечка все еще возможна. Паяные пластинчатые теплообменники предотвращают возможность утечки за счет пайки всех пластин вместе, а затем приварки входных и выходных отверстий.

Рисунок 6. Классификация трубчатых теплообменников.

Рисунок 7. Классификация пластинчатого теплообменника.

Рисунок 8. Кожухотрубный теплообменник.

Рисунок 9. Пластинчато-рамный теплообменник.

Пластинчато-ребристые теплообменники состоят из ребер или прокладок, зажатых между параллельными пластинами. Ребра могут быть расположены так, чтобы допускать любую комбинацию поперечного или параллельного потока между соседними пластинами. Также возможно пропустить до 12 потоков жидкости через один теплообменник за счет тщательного расположения коллекторов.Обычно они изготавливаются из алюминия или нержавеющей стали и спаяны друг с другом. Их основное применение - сжижение газа из-за их способности работать с близкими температурами.

Пластинчатые теплообменники в некоторых отношениях похожи на кожухотрубные. Прямоугольные трубы с закругленными углами уложены друг на друга, образуя пучок, который помещается внутри оболочки. Одна жидкость проходит через трубки, тогда как жидкость течет параллельно через зазоры между трубками.Они, как правило, используются в целлюлозно-бумажной промышленности, где требуются проточные каналы большего размера.

Спиральные пластинчатые теплообменники образуются путем наматывания двух плоских параллельных пластин вместе в змеевик. Затем концы уплотняются прокладками или свариваются. Они в основном используются с вязкими, сильно загрязняющими жидкостями или жидкостями, содержащими частицы или волокна.

В данной категории теплообменников не используется поверхность теплопередачи, из-за чего она зачастую дешевле, чем косвенные теплообменники.Однако, чтобы использовать теплообменник прямого контакта с двумя жидкостями, они должны быть несмешиваемыми, или, если будет использоваться одна жидкость, она должна претерпеть фазовый переход. (См. Прямая контактная теплопередача.)

Наиболее легко узнаваемая форма теплообменника с прямым контактом - градирня с естественной тягой, которая используется на многих электростанциях. Эти агрегаты состоят из большой приблизительно цилиндрической оболочки (обычно более 100 м в высоту) и насадки внизу для увеличения площади поверхности. Охлаждаемая вода распыляется на набивку сверху, в то время как воздух проходит через дно набивки и поднимается вверх через башню за счет естественной плавучести.Основная проблема, связанная с этим и другими типами градирен с прямым контактом, заключается в постоянной необходимости восполнять подачу охлаждающей воды за счет испарения.

Конденсаторы прямого контакта иногда используются вместо трубчатых конденсаторов из-за их низких капитальных затрат и затрат на обслуживание. Есть много вариантов конденсатора прямого контакта. В простейшей форме охлаждающая жидкость распыляется сверху емкости над паром, поступающим сбоку емкости. Затем конденсат и охлаждающая жидкость собираются внизу.Большая площадь поверхности распылителя гарантирует, что они являются достаточно эффективными теплообменниками.

Впрыск пара используется для нагрева жидкости в резервуарах или в трубопроводах. Пар способствует передаче тепла за счет турбулентности, создаваемой впрыском, и передает тепло путем конденсации. Обычно конденсат не собирается.

Прямой нагрев в основном используется в сушилках, где влажное твердое вещество сушится путем пропускания его через поток горячего воздуха. Другой вид прямого нагрева - это горение под водой.Он был разработан в основном для концентрирования и кристаллизации коррозионных растворов. Жидкость испаряется пламенем, а выхлопные газы направляются вниз в жидкость, которая находится в резервуаре.

Воздухоохладитель с мокрой поверхностью в некоторых отношениях похож на теплообменник с воздушным охлаждением. Однако в этом типе устройства вода распыляется по трубкам, а вентилятор всасывает воздух и воду по пучку труб. Вся система закрыта, и теплый влажный воздух обычно выходит в атмосферу.

Скребковые теплообменники состоят из емкости с рубашкой, через которую проходит жидкость, и вращающегося скребка, который непрерывно удаляет отложения с внутренних стенок емкости. Эти агрегаты используются в пищевой и фармацевтической промышленности в тех случаях, когда отложения образуются на нагретых стенках сосуда с рубашкой.

Статические регенераторы или регенераторы с неподвижным слоем не имеют движущихся частей, кроме клапанов. В этом случае горячий газ проходит через матрицу в течение фиксированного периода времени, в конце которого происходит реверсирование, горячий газ отключается, а холодный газ проходит через матрицу.Основная проблема с этим типом агрегата заключается в том, что и горячий, и холодный поток являются прерывистыми. Чтобы преодолеть это и обеспечить непрерывную работу, требуются по крайней мере два статических регенератора или можно использовать роторный регенератор.

В роторном регенераторе насадка цилиндрической формы вращается вокруг оси цилиндра между парой газовых уплотнений. Горячий и холодный газ протекает одновременно по каналам с обеих сторон газовых уплотнений и через вращающуюся насадку. (См. Рекуперативные теплообменники.)

Термический анализ любого теплообменника включает решение основного уравнения теплопередачи.

(1)

Это уравнение вычисляет количество тепла, передаваемого через область dA, где T h и T c - местные температуры горячей и холодной жидкости, α - местный коэффициент теплопередачи, а dA - местная дополнительная площадь, на которой α основывается. Для плоской стены

(2)

где δ w - толщина стенки, а λ w - ее теплопроводность.

Для однофазного обтекания стенки α для каждого из потоков является функцией Re и Pr. Когда происходит конденсация или кипение, α также может зависеть от разницы температур. Как только коэффициент теплопередачи для каждого потока и стены известен, общий коэффициент теплопередачи U определяется как

(3)

где сопротивление стенки r w равно 1 / α w . Общая скорость теплопередачи между горячей и холодной текучими средами тогда определяется выражением

(4)

Это уравнение предназначено для постоянных температур и коэффициентов теплопередачи.В большинстве теплообменников это не так, поэтому используется другая форма уравнения

(5)

где - общая тепловая нагрузка, U - средний общий коэффициент теплопередачи, а ΔT M - средняя разница температур. Расчет ΔT M и отказ от предположения о постоянном коэффициенте теплопередачи описаны в разделе «Средняя разница температур».

Расчет U и ΔT M требует информации о типе теплообменника, геометрии (например,g., размер проходов в пластине или диаметр трубы), ориентация потока, чистый противоток или поперечный поток и т. д. Затем можно рассчитать общую нагрузку с использованием предполагаемого значения AT и сравнить с требуемой нагрузкой. Затем можно внести изменения в предполагаемую геометрию и U, ΔT M и пересчитать, чтобы в конечном итоге перейти к решению, которое равно требуемой нагрузке. Однако при выполнении термического анализа на каждой итерации также следует проверять, не превышен ли допустимый перепад давления.Компьютерные программы, такие как TASC от HTFS (Heat Transfer and Fluid Flow Service), автоматически выполняют эти вычисления и оптимизируют конструкцию.

Механические аспекты

Все типы теплообменников должны подвергаться механической конструкции в той или иной форме. Любой теплообменник, работающий при давлении выше атмосферного, должен быть спроектирован в соответствии с местным кодом конструкции сосуда под давлением , например ASME VIII (Американское общество инженеров-механиков) или BS 5500 (Британский стандарт).Эти нормы определяют требования к резервуару высокого давления, но не касаются каких-либо специфических особенностей конкретного типа теплообменника. В некоторых случаях для определенных типов теплообменников существуют специальные стандарты. Два из них перечислены ниже, но, как правило, отдельные производители устанавливают свои собственные стандарты.

ССЫЛКИ

Гарланд, У. Дж. (1990) Частное сообщение.

Уокер, Г. (1982) Industrial Heat Exchangers-A Basic Guide , Hemisphere Publishing Corporation.

Rohsenow, W. M. и Hartnett, J. P. (1973) Handbook of Heat Transfer , New York: McGraw-Hill Book Company. DOI: 10.1016 / 0017-9310 (75) -9

Сондерс, Э. А. Д. (1988) Теплообменники - выбор, проектирование и строительство, Longman Scientific and Technical. DOI: 10.1016 / 0378-3820 (89)

-5

Ассоциация производителей трубчатых теплообменников, (1988) (ТЕМА), седьмое издание. Кожухотрубные теплообменники .

Американский институт нефти (API) 661: Теплообменники с воздушным охлаждением для нефтяной промышленности .

Dunn Heat Exchangers, Inc.

Основанная в 1968 году компания Dunn Heat Exchangers предоставляет непревзойденные услуги по очистке, ремонту и изготовлению теплообменников.
В Dunn мы можем использовать пять различных методов очистки, чтобы вернуть ваше оборудование в эксплуатацию.
У нас есть все необходимое, чтобы удовлетворить все ваши потребности.
Dunn Heat Exchangers предлагает самую большую мощность очистки вне производственных помещений в Соединенных Штатах.
Наши компетентные сотрудники могут удовлетворить любые потребности в ремонте, обнаруженные в ходе планового обслуживания.
Наш парк безопасных транспортных средств грузовиков и трейлеров избавит вас от забот о транспортировке вашего оборудования за пределы строительной площадки.
Мы можем спроектировать и изготовить любой теплообменник в соответствии с вашими потребностями, независимо от его размера.

Dunn Heat Exchangers, Inc.Производственные мощности предлагают самые большие возможности очистки вне производственных помещений в Соединенных Штатах, обеспечивая самый быстрый и безопасный ремонт вашего технологического оборудования.

Очистка

Dunn Heat Exchangers управляет крупнейшими и наиболее хорошо оборудованными удаленными очистными сооружениями теплообменников в США ...

Подробнее

Ремонт

Dunn Heat Exchangers, Inc.предлагает все услуги, необходимые для максимально быстрого и безопасного ремонта вашего оборудования; во время обслуживания наши разнообразные возможности позволяют нам ремонтировать кожухотрубные теплообменники по мере их обнаружения ...
Подробнее

Производство

Dunn наиболее известна как мастерская аварийного ремонта, но мы также проектируем и производим кожухотрубные теплообменники всех размеров ...

Подробнее

5

Отличные методы очистки

Карьера

Заинтересованы в присоединении к Dunn Heat Exchangers, ознакомьтесь со списком всех текущих вакансий...
Подробнее

Инновационная технология теплообменников улучшает проверенные конструкции

Говорят, старую собаку нельзя научить новому трюку, но иногда можно улучшить свою собаку. Такие инновации, как скрученные трубы, расширенные металлические перегородки, поверхности с графеновым покрытием и многое другое, улучшают характеристики теплообменника и конденсатора, поэтому стоит подумать о некоторых обновлениях.

Кожухотрубные теплообменники существуют дольше, чем кто-либо, читающий эту статью.Теплообменник имеет множество преимуществ. Его можно использовать в конденсационных, кипящих или однофазных приложениях; его можно использовать в широком диапазоне давлений и температур; он может быть изготовлен из различных материалов, чтобы соответствовать требованиям к коррозии и другим конструктивным требованиям; обслуживание довольно простое и понятное; и он может приспособиться к различной физической ориентации.

Однако у конструкции есть некоторые ограничения. Обычный кожухотрубный теплообменник содержит перегородки со стороны кожуха для обеспечения опоры и прямого потока по окружному каналу через трубы.Обратной стороной является то, что области с низким расходом или мертвые зоны приводят к тому, что вблизи перегородок может происходить засорение, коррозия может не контролироваться, а теплопередача снижается. Изменения направления, вызванные перегородками, также потребляют энергию, и снижение давления со стороны кожуха может быть значительным. Классическая конструкция также подвержена вибрации трубки, вызванной потоком, что в конечном итоге может привести к поломке.

Новое изобретение теплообмена

Помня об этих проблемах, неудивительно, что инженеры продолжали проводить исследования по усовершенствованию кожухотрубной конструкции, в результате чего была разработана новая технология, которая улучшает характеристики теплообменника, устраняет проблемы загрязнения, экономит место, снижает затраты и повышает эффективность. .Одна группа, которая лидирует в этих усилиях, - Heat Transfer Research Inc. (HTRI).

HTRI - это исследовательская компания, занимающаяся разработкой программного обеспечения, которая тестирует различные типы теплообменников и поверхностей теплопередачи. Его сотрудники проводят прикладные исследования оборудования и используют эти запатентованные данные для разработки методов и программного обеспечения для теплового проектирования и анализа теплообменников и огневых обогревателей. Его исследования включают в себя физические испытания, вычислительную гидродинамику и визуализацию потоков.

«HTRI имеет и продолжает исследовать новые коммерческие типы теплообменников, такие как теплообменники с пластинчатыми и кожуховыми или спиральными перегородками», - сказал Джо Шредер, старший вице-президент по техническим программам HTRI.

В теплообменнике со спиральными перегородками, о котором упоминал Шредер, пластинчатые перегородки в форме квадранта расположены под углом к ​​оси трубы в последовательном расположении для создания спиральной структуры потока. Конструкция со спиральным потоком улучшает тепловую эффективность, улучшает теплопередачу, снижает потерю давления, уменьшает загрязнение и значительно снижает проблемы, связанные с вибрацией.Один производитель спирального типа, CB&I, заявляет, что конструкция хорошо зарекомендовала себя: более 1800 теплообменников HELIXCHANGER эксплуатируются по всему миру.

Расширенные металлические перегородки

В дополнение к конструкции спиральной перегородки, Шредер отметил, что расширенные металлические перегородки также производят революцию в отрасли. Конструкция, запатентованная EMbaffle B.V., компанией, входящей в группу итальянской компании Brembana & Rolle, имеет расширенную металлическую перегородку, изготовленную из листового материала, который был разрезан и расширен (рис. 1).Расширенные металлические перегородки создают структуру открытого потока, обеспечивая продольный поток со стороны кожуха, что снижает потерю давления в теплообменнике.

1. Развиваем идею. Расширенный металл используется на многих электростанциях, но прокладка трубок через ромбовидные пустоты в теплообменнике - довольно недавняя разработка. Предоставлено: EMbaffle B.V.

Жидкость на межтрубном пространстве течет по трубам, и площадь потока сужается на каждом пересечении перегородки, создавая локализованную турбулентность и повышенную скорость, разрушая пограничный слой вокруг труб.Форма решетки вызывает местный компонент поперечного потока в дополнение к структуре продольного объемного потока, улучшая характеристики теплопередачи теплообменника.

Потеря давления эффективно преобразуется в улучшенную теплопередачу, поскольку пограничный слой многократно разрушается на каждой расширенной металлической перегородке по длине пучка (рис. 2). Компания заявляет, что отношение переданного тепла к снижению давления со стороны кожуха в конструкции ЭМ-перегородки значительно выше, чем в теплообменнике с традиционным расположением перегородок.

2. Открытая система поддержки. Расширенная металлическая перегородочная решетка многократно разрушает пограничный слой жидкости, образующийся вдоль труб. Предоставлено: EMbaffle B.V.

Продольный поток по своей природе не подвержен вибрации, вызываемой потоком, что может быть проблемой в обычных теплообменниках. В расширенной металлической конструкции трубы полностью поддерживаются подходящим количеством расширенных металлических решеток, при этом расстояние между соседними решетками сокращается до 100 миллиметров (менее 4 дюймов), что помогает устранить любой вид вибрации трубы.Кроме того, мертвые зоны, обнаруженные в теплообменниках с сегментными перегородками, отсутствуют в расширенной металлической конструкции (рис. 3), что снижает опасения загрязнения и позволяет оборудованию работать дольше между чистками.

3. Множество преимуществ. Лучшая теплопередача, сниженная скорость загрязнения, отсутствие вибрации, вызываемой потоком, и меньшая потеря давления со стороны кожуха - вот некоторые из причин, по которым стоит рассмотреть конструкцию расширенной металлической перегородки. Предоставлено: EMbaffle B.V.

Компания указывает на проект концентрированной солнечной энергии, для которого она предоставила оборудование в Испании, как на успешное применение ее технологии в электроэнергетике. В теплообменниках масло / расплав солей для системы аккумулирования тепловой энергии используется конструкция EMbaffle. Были установлены три теплообменника с металлическими перегородками вместо шести обычных теплообменников, что уменьшило количество трубопроводов, клапанов, изоляции и обогрева, необходимых для проекта.Решение также уменьшило нагрузку на опорные конструкции и фундаменты и уменьшило объем теплоносителя и расплавленной соли, необходимые для системы.

Технология теплообменников с витыми трубками

Интересной «изюминкой» кожухотрубного теплообменника является его конструкция с витыми трубками. Компания Koch Heat Transfer Co. из Хьюстона заявляет, что ее технология пучка скрученных труб предлагает многие из тех же преимуществ, что и конструкция из расширенного металла.

Как следует из названия, витые трубы являются новаторской особенностью этой конструкции.Трубки формируются с помощью уникального процесса, в результате которого получается овальное поперечное сечение с наложенной спиралью, обеспечивая спиральный путь потока со стороны трубки. Утверждается, что в процессе формования сохраняется равномерная толщина стенки трубы, сохраняя механическую целостность материала. Однако концы труб имеют круглую форму, что позволяет использовать обычные соединения труб с трубной решеткой.

В конструкции Koch вообще нет необходимости в перегородках. Трубки в форме спирали собираются в пучок с треугольным шагом, по одному ряду за раз, при этом каждая трубка поворачивается для совмещения скручиваний в каждой плоскости по длине пучка (рис. 4).Таким образом, каждая трубка прочно и многократно поддерживается соседними трубками, что помогает устранить вибрацию трубки. Готовый пучок плотно обматывается по окружности, чтобы гарантировать отсутствие движения трубы, в результате чего получается прочный и надежный модуль. Скрученная конструкция с зазорами, выровненными между трубками, также обеспечивает чистые промывочные полосы со стороны кожуха, что делает прокалывание водой под высоким давлением эффективным методом очистки.

4.Новый поворот. Преимущества новой конструкции с витой трубкой включают отсутствие необходимости в перегородках, что помогает устранить вибрацию трубки, и простую промывку под высоким давлением. Предоставлено: Koch Heat Transfer Co.

Компания заявляет, что конструкция с витыми трубками обеспечивает более высокий коэффициент теплопередачи, чем любой другой тип трубчатого теплообменника по трем причинам: сложный вихревой поток на межтрубной поверхности вызывает турбулентность; скрученные трубы создают мощную турбулентность на стороне трубы; а равномерное распределение потока увеличивает эффективную длину пучка, обеспечивая большую площадь поверхности, чем у обычных кожухотрубных теплообменников.По некоторым оценкам, коэффициенты теплопередачи при конструкции с витыми трубами на 40% выше, чем у обычного кожухотрубного теплообменника с аналогичным снижением давления.

Конструкция с витыми трубами используется в энергетике для конденсации пара турбин, нагрева питательной воды котлов и охлаждения смазочного масла, а также в других целях.

Графен: чудо-материал?

Одно улучшение теплопередачи, которое может изменить правила игры в электроэнергетике, имеет мало общего с физической конструкцией конденсатора, а скорее с тем, как пар конденсируется внутри теплообменников.Водяной пар обычно конденсируется двумя способами: он может образовывать пленку на смачиваемых поверхностях или может образовывать капли на несмачиваемых поверхностях. Когда водяная пленка образуется и покрывает поверхность трубок конденсатора, она препятствует передаче тепла, снижая эффективность. Следовательно, стимулирование образования капель, а не пленки, является одним из способов повышения эффективности конденсатора.

Недавно группа исследователей из Массачусетского технологического института (MIT) успешно проверила эффективность ультратонких масштабируемых графеновых покрытий, нанесенных химическим осаждением из паровой фазы, в способствовании капельной конденсации, обеспечивая при этом химическую стабильность и низкую термостойкость.Идея не нова; полимерные покрытия использовались в прошлом для усиления образования капель, но эти покрытия имели тенденцию быстро разрушаться. При увеличении толщины для компенсации деградации улучшение теплопередачи было сведено на нет.

Графен - самый тонкий материал, известный человеку, толщиной всего в один атом, но он также невероятно прочен (примерно в 200 раз прочнее стали). Он очень гибкий, а также отличный проводник тепла и электричества, но стоит недешево.При цене около 60 долларов за квадратный дюйм графен в настоящее время слишком дорог, чтобы оправдать затраты на покрытие конденсаторных трубок.

Однако команда Массачусетского технологического института продемонстрировала, что графеновое покрытие может улучшить теплопередачу в четыре раза по сравнению с пленочной конденсацией (рис. 5), и, по некоторым оценкам, это может привести к повышению общей эффективности электростанции на 2–3%. Повышение эффективности на эту сумму приведет к ежегодной экономии топлива более чем на 1 миллион долларов для средней угольной электростанции.Это также может помочь предприятиям снизить выбросы и выполнить требования плана экологически чистой энергии.

5. Эффективная конденсация. Медная трубка конденсатора без покрытия (вверху слева) показана рядом с аналогичной трубкой, покрытой графеном (вверху справа). При воздействии водяного пара при 100 ° C на трубке без покрытия образуется неэффективная водная пленка (внизу слева), а на трубке с покрытием наблюдается более желательная капельная конденсация (внизу справа). Предоставлено: MIT

Таким образом, когда цена на графен снизится - что может произойти в ближайшие пару лет по мере увеличения производственных мощностей и снижения производственных затрат, - конденсаторные трубки с графеновым покрытием могут найти рынок, заинтересованный в модернизации.И исследователи еще не закончили; они по-прежнему надеются, что за счет оптимизации рабочих условий теплопередача, регистрируемая через трубки с графеновым покрытием, может быть в пять-семь раз лучше, чем у трубок без покрытия.

Альтернативные решения

Поскольку вода всегда является проблемой для электростанций, на некоторых предприятиях используются теплообменники с воздушным охлаждением (см. Врезку). HTRI имеет свою собственную программу исследований теплообменников с воздушным охлаждением, и компания провела испытания эллиптических труб, используемых в некоторых конденсаторах с воздушным охлаждением, с использованием своей конденсационной установки низкого давления (LPCU).

Меняющийся ландшафт: конденсаторы с воздушным охлаждением

Конденсаторы с воздушным охлаждением (ACC) стали довольно распространенными в электроэнергетике. Только в Китае имеется более 130 ГВт мощности с воздушным охлаждением, работающей на угле, при этом по некоторым оценкам установленная мощность страны удвоится к 2020 году.

В прошлом на рынке кондиционеров доминировали две компании - SPX Cooling Technologies и GEA Heat Exchangers. Недавно оба пережили серьезные потрясения.30 ноября бывшее подразделение компании GEA Power Cooling Solutions, которое включает в себя линейку продуктов ACC, изменило свое название на ENEXIO в рамках ребрендинга после смены владельца. Ровно две недели спустя SPX объявила о согласии продать свой бизнес по производству систем сухого охлаждения компании Paharpur Cooling Towers Ltd.

, расположенной в Калькутте, Индия.

Если эта сделка будет завершена, как ожидалось к середине 2016 года, одним из продуктов, которые Paharpur приобретет, станет ModuleAir ACC от SPX (рис. 6). Дизайн считается большим улучшением по сравнению с предыдущими моделями ACC.Затраты на строительство модульного стиля будут на 25% меньше, чем для стандартного стиля А-образной рамы. Причина в том, что пучки теплообменников, воздуховоды и структурные компоненты собираются на заводе, поэтому требуется меньше сварочных работ на месте, что позволяет ускорить установку.

6. Время - деньги. Компоненты ModuleAir, собранные на заводе, снизили требования к сварке на месте, что ускорило процесс строительства электростанции Лисахалли, работающей на биомассе, показанной здесь, в Северной Ирландии. Предоставлено: SPX Cooling Technologies

Хотя ModuleAir ACC работает по тому же принципу, что и стандартный ACC, встроенные паровые коллекторы и коллекторы конденсата исключают сварку трубных досок в полевых условиях. Его пучки с А-образной рамой также намного короче классических пучков - всего два метра, а не 11 метров в длину. Результат - не только уменьшенная высота и меньшая занимаемая площадь, но и улучшенная теплопередача. Скорость пара и давление на стороне пара в теплообменнике снижаются, что увеличивает среднегодовую производительность установки.

«Еще многое предстоит узнать о характеристиках теплообменника с воздушным охлаждением, особенно в отношении работы вентиляторов, рециркуляции воздуха и воздействия ветра», - сказал Шредер.

В дополнение к LPCU, HTRI имеет девять других действующих исследовательских единиц, включая установки для высокотемпературного загрязнения, испытательную установку жидкостно-жидкостного теплообменника, многоцелевую установку для кипячения, многоцелевую установку для конденсации и многоцелевую установку визуализации (MVU). MVU позволяет качественно и количественно визуализировать двухфазные потоки воздуха / воды в технологическом теплообменном оборудовании.Испытательная секция устройства представляет собой прозрачный кожухотрубный теплообменник, который можно легко перенастроить с учетом различных компоновок пучков и типов перегородок, разрезов и расстояний.

Другой конструкцией, которая была усовершенствована за годы исследований и разработок, является кожухопластинчатый теплообменник. Компания Tranter Inc., расположенная в Плано, штат Техас, утверждает, что ее сварные пластинчатые теплообменники (ПТО) обеспечивают высокую скорость теплопередачи при повышенных условиях процесса на меньшем пространстве и при более низкой стоимости, чем кожухотрубные теплообменники.

Ключевой особенностью ПТО является элемент теплопередачи или пластинчатый сердечник, который состоит из круглых или продолговатых пластин шевронного типа, сваренных в кассету сварными швами по периметру иллюминатора. Затем кассеты соединяются и привариваются по периметру друг к другу, образуя сердцевину в форме гармошки, которая хорошо переносит тепловое расширение (рис. 7).

7. Улучшенная теплопередача. Гофрированный рисунок пластин способствует турбулентному потоку в сварном пластинчатом теплообменнике (ПТО) даже при низких скоростях. Предоставлено: Tranter Inc.

Пакет пластин вставлен в цилиндрическую оболочку. Диверторы потока, расположенные между кожухом и пакетом пластин, помогают направлять поток через каналы со стороны кожуха. Торцевые пластины, сопла, а также верхняя и нижняя крышки приварены к корпусу, образуя высоконадежный сосуд высокого давления. По словам Трантера, частота отказов конструкции крайне низка, поскольку нет прокладок, которые можно было бы заменить, и конструкция имеет оптимальную форму для распределения напряжений.Отсутствие вибрации труб в условиях потока снижает нагрузку на сварные швы, перегородки и опоры.

Одним из самых неожиданных отличий конструкции ПТО от обычного кожухотрубного теплообменника является размер компонентов, необходимых для сравнимой работы. В одном случае теплопередачи вода-вода потребовалось бы кожухотрубный теплообменник весом семь тонн и занимаемой площадью 100 футов2, чтобы заменить ПТО, который весил менее тонны и занимал всего 8 футов2 площади пола (рис. 8).В результате снижаются затраты на материалы и опорные конструкции.

8. Компактный и эффективный. По сравнению с обычным кожухотрубным теплообменником, ПТО занимает менее десятой площади пола. Предоставлено: Tranter Inc.

Стандартный ПТО разработан для давлений до 1450 фунтов на квадратный дюйм и температур от –50F до 1650F (также доступны блоки с расширенным диапазоном).Конструкция может учитывать фазовые переходы как на пластинчатой, так и на внутренней стороне теплообменника. Некоторые распространенные области применения в энергетике включают в себя охлаждающие теплообменники с замкнутым контуром, охладители смазочного масла, конденсаторы пара сальника, нагреватели питательной воды низкого давления, рекуператоры тепла продувки, конденсаторы и испарители. ■

- Аарон Ларсон - помощник редактора POWER.

Паяный алюминиевый теплообменник | Chart Industries

Паяные алюминиевые теплообменники Chart (также известные как пластинчато-ребристые теплообменники) и холодильные камеры лежат в основе низкотемпературных процессов природного газа, разделения воздуха и нефтехимических процессов во всем мире.

Chart Industries впервые применила BAHX для криогенной обработки газа в 1950-х годах, и с тех пор мы произвели более 13 000 единиц. Chart BAHX - это высокоэффективное, спаянное и сварное компактное теплообменное устройство, которое предлагает явные преимущества по сравнению с другими типами теплообменников. Они спроектированы в соответствии с мировыми стандартами для сосудов высокого давления и используются по всему миру. Наше основное проектирование и производство находится в Ла-Кросс, штат Висконсин. Известные новшества Chart включают внедрение вакуумной пайки, Core-in-Kettle®, конструкции, устойчивой к ртути, и Smart Layer®.

Пластинчато-ребристые теплообменники

необходимы для криогенных процессов обработки газа, включая сжижение СПГ, удаление азота, восстановление сжиженного природного газа (ШФЛУ), дегидрирование пропана, восстановление водорода и других низкотемпературных процессов природного газа и нефтехимии. В дополнение к автономным устройствам Chart предлагает полностью собранные и протестированные аккумуляторные батареи и холодные боксы.


Номенклатура BAHX


Площадь основания BAHX vs.Кожухотрубный теплообменник

Добыча промышленного газа

  • Разделение воздуха
  • Сжижение азота
  • Сжижение гелия
  • Восстановление аргона

Нефтехимическая промышленность

  • Очистка аммиака
  • Этилен
  • Регенерация водорода (HYCO)
  • Дегидрирование пропана (PDH)

Переработка природного газа

  • Удаление азота
  • Восстановление гелия
  • Извлечение сжиженного природного газа (ШФЛУ)
  • Извлечение этана

Сжиженный природный газ

  • Пиковое бритье
  • Сжижение в малых и средних масштабах
  • Базовая нагрузка
  • Плавучий СПГ

Холодильная камера

Теплообменники с одинарными пластинчатыми ребрами могут поставляться на подставке и изолированы на месте в полевых условиях.Однако, когда для обслуживания требуется несколько агрегатов, собранных последовательно и / или параллельно, и вспомогательное технологическое оборудование, такое как сосуды и барабаны, холодильная камера является наиболее эффективным решением.

Внешне Cold Box представляет собой корпус из углеродистой стали с фланцевыми выводами для облегчения простого подключения на месте к технологической системе трубопроводов. Его лучше всего описать как технологический модуль, включающий в себя все следующее:

  • Опоры и дома
    • теплообменники
    • трубопровод
    • Прочее криогенное оборудование
    • изоляционный материал
  • Обеспечивает инертную атмосферу
  • Модульная сборка, включая КИП
  • Несколько служб в одном аппаратном обеспечении
  • Полная компактная упаковка

Основным местом производства Cold Box для Chart является прибрежный объект площадью 40 акров в Нью-Иберии, штат Луизиана, США, обеспечивающий прямой доступ к прибрежным водным путям США и Мексиканскому заливу.

Производство холодных ящиков поддерживается проектированием и инжинирингом из Ла-Кросса, Висконсин, и Вудлендса, Техас, США.

Core-in-Kettle®

Запатентованный компанией

Chart Core-in-Kettle ® , представленный в 1989 году, еще больше расширяет возможности использования технологии пластинчатых ребер в ряде нефтехимических процессов и процессов природного газа в качестве альтернативы традиционным кожухотрубным ребойлерам котла. Вместо пучка труб внешний резервуар вмещает один или несколько пластинчато-ребристых теплообменников и обеспечивает примерно в 10 раз большую площадь поверхности теплопередачи и до 20 раз больше «UA», чем эквивалентный блок из труб и кожухов.

Превосходные характеристики теплопередачи могут быть использованы для создания значительно более компактного устройства для новых установок, или значительно более высокая производительность может быть обеспечена для существующих установок путем замены пучка труб на BAHX, установленный в той же оболочке. Это особенно полезное решение для устранения узких мест на производственных предприятиях.

Конструкция пластинчато-ребристого теплообменника

позволяет приближаться к температуре до 2 ° F (1 ° C), что приводит к значительной экономии энергии и снижению мощности компрессора.

Как работает Core-in-Kettle®?

  1. Теплая текучая среда технологического потока поступает в теплообменник через стальные входные сопла на кожухе емкости. Впускные сопла соединены с алюминиевыми впускными трубами теплообменника переходной муфтой из алюминия в нержавеющую сталь.
  2. Внутри BAHX теплый поток охлаждается по мере того, как он течет против холодного потока.
  3. Холодный поток поступает в резервуар в виде жидкости или двухфазной жидкости непосредственно из дистилляционной колонны (или расширительного клапана в случае хладагента).
  4. Уровень жидкости формируется снаружи сердцевины BAHX для создания напора жидкости, который прогоняет холодный поток жидкости через сердцевину
  5. Пространство отделения над активной зоной вызывает разделение жидкости и пара.
  6. Охлажденный теплый поток выходит из BAHX и емкости.
  7. Пар холодного потока выходит из емкости через выпускные сопла, в то время как жидкость возвращается в рециркуляцию.
  8. В корпусе судна предусмотрен люк.

Непрерывные инновации

Мы постоянно вводим новшества, чтобы позволить нашим клиентам решать их задачи и дополнительно оптимизировать производительность и долговечность нашего оборудования. Перед покупкой следующего BAHX спросите нас о следующих конструктивных и конструктивных особенностях:

Конструкция, толерантная к ртути - при определенных условиях жидкая элементарная ртуть может оказывать вредное воздействие на незащищенные BAHX.Запатентованное решение Chart сочетает в себе множество функций дизайна, выбора материалов и изготовления, которые работают в тандеме с защитными кожухами для защиты от атак. С момента внедрения этой технологии в 1980-е гг. Компания Chart поставила> 800 устойчивых к ртути единиц без каких-либо сообщений о сбоях в эксплуатации.

Smart Layer ® - это решение для профилактического обслуживания, предназначенное для обеспечения предварительного предупреждения, когда был достигнут критический порог срока службы BAHX и когда продолжение неправильной работы может привести к потере герметичности.Подавляющее большинство BAHX обеспечивают безотказную работу в течение более 20 лет при соблюдении отраслевых норм. Однако чрезмерные температурные градиенты ослабят целостность устройства и могут привести к развитию внешних утечек. Обычно из-за того, что эти сбои в работе остаются незамеченными, утечки проявляются без предупреждения. Благодаря Smart Layer путь утечки ограничен, и можно избежать аварийной остановки предприятия.

Постоянные инновации и инвестиции в наши технологии и мощности позволяют нашим клиентам максимально использовать свои возможности.

Установка, эксплуатация, техобслуживание - Сервис и поддержка

Жизненный цикл

Chart предназначен для того, чтобы ваш парк BAHX работал с максимальной эффективностью и долговечностью. Конечно, мы будем рядом с вами, если что-то пойдет не так, но в конечном итоге мы сосредоточены на упреждающем подходе к повышению безопасности и надежности предприятия за счет повышения осведомленности о передовых методах работы, управления процессами, эффективного обучения персонала и внимания к производственным данным.Узнайте больше на www.ChartLifecycle.com

Вы также можете загрузить наше руководство по установке, эксплуатации и техническому обслуживанию и бюллетень BAHX из раздела литературы ниже.

Обзор приложений

: 3D-печать для теплообменников

17 июля 2019 г.

[Изображение предоставлено Conflux Technology]

Диапазон промышленных приложений для 3D-печати растет не по дням, а по часам.

Однако, несмотря на этот рост, остается много пробелов в понимании истинных возможностей 3D-печати. Подтверждением этого факта является последний отчет AMFG State of the 3D Printing Industry Survey 2019, который показал, что отсутствие знаний о 3D-печати остается одной из самых больших проблем для поставщиков услуг 3D-печати сегодня.

Чтобы пролить свет на то, как сегодня 3D-печать используется в промышленных приложениях, мы запускаем еженедельную серию «Обзор приложений».В этой серии статей мы рассмотрим использование 3D-печати для конкретного приложения и рассмотрим основные преимущества и примеры.

Открытие нашей серии на этой неделе - это 3D-печать теплообменников. Эта технология предлагает ряд преимуществ производителям, стремящимся оптимизировать конструкцию теплообменников. Среди них более легкий вес, меньший размер и превосходная производительность.

Но прежде чем исследовать преимущества более подробно, давайте сначала посмотрим, что такое теплообменник и почему это приложение отлично подходит для 3D-печати.

Взгляните на другие приложения, рассматриваемые в этой серии:

3D-печать подшипников

3D-печать для производства велосипедов

3D-печать для цифровой стоматологии и производства Clear Aligner

3D-печать для медицинских имплантатов

3D-печать ракет и будущее производства космических аппаратов

3D-печать для производства обуви

3D-печать для электронных компонентов 3D-печать





Железнодорожная промышленность

Очки с 3D-печатью

3D-печать для производства конечных деталей

3D-печать для кронштейнов

3D-печать для деталей турбины

ter Каким образом Выполнение Hydrauli c Компоненты

Как 3D-печать поддерживает инновации в атомной энергетике

Что такое теплообменник?

Примером теплообменника является радиатор автомобиля.


Теплообменник используется для регулирования температуры и является одним из наиболее важных элементов промышленного оборудования.Теплообменники позволяют теплу от одной жидкости переходить к другой жидкости с основной целью нагрева элементов или их охлаждения.

В промышленном секторе функция охлаждения чаще используется для предотвращения перегрева оборудования.

Теплообменники имеют очень широкий спектр применения. В двигателях автомобилей, кораблей и самолетов для более эффективной работы используются теплообменники. Компоненты систем кондиционирования и охлаждения, такие как холодильники, также требуют теплообменников.

Из-за огромной универсальности применения конструкции теплообменников могут сильно различаться. Большинство теплообменников, изготавливаемых традиционным способом, имеют змеевидную или пластинчатую конструкцию.

В своей простейшей форме змеевиковые теплообменники используют одну или несколько спиральных трубок, разделяющих две жидкости: одна течет внутри трубки, а другая течет снаружи.

В пластинчатых теплообменниках используются тонкие металлические пластины для разделения двух жидкостей. Жидкости обычно текут в противоположных направлениях для улучшения теплопередачи.

Почему 3D-печать подходит для теплообменников?

Теплообменник, напечатанный на 3D-принтере из металла [Изображение предоставлено Stratasys]


Производство теплообменников с использованием обычных технологий часто является сложной и трудоемкой задачей, требующей нескольких этапов, таких как формовка и сварка.

Кроме того, существует растущая потребность сделать теплообменники более компактными и эффективными для удовлетворения постоянно растущих требований к производительности. И все же возможности современных технологий производства часто оказываются неэффективными для удовлетворения этого спроса.В результате производителям часто приходится идти на компромисс между сложностью конструкции, стоимостью и сроками выполнения заказа.

Чтобы преодолеть эти ограничения и создать новые конструкции теплообменников, компании начинают исследовать возможности 3D-печати.

Как теплообменники могут получить выгоду от 3D-печати?

Повышение производительности за счет более сложной геометрии

3D-печать известна своей способностью воплощать в жизнь сложные формы.При разработке теплообменников это преимущество может быть использовано для создания стенок толщиной до 200 микрон и небольших замысловатых проточных каналов внутри компонента.

Это означает, что инженеры могут спроектировать теплообменник с большей внутренней поверхностью теплопередачи. Чем больше площадь поверхности, тем больше тепла можно отвести, что увеличивает производительность теплообменника.

Уменьшенные вес и габариты

Большинство современных теплообменников имеют прямолинейную, прямоугольную или трубчатую конструкцию кожуха.Из-за их уникальной формы установка этих теплообменников в устройство может быть сложной задачей. С другой стороны, 3D-печать позволяет инженерам делать устройство легче и меньше, но с такой же или даже лучшей производительностью.

Новые формы и внутренние особенности, которые стали возможны благодаря 3D-печати, облегчают миниатюризацию теплообменников. В результате теплообменники, напечатанные на 3D-принтере, имеют гораздо более компактную форму, которая соответствует требованиям к ограниченному пространству.

Упрощенное производство

Традиционно производство теплообменников включает несколько этапов, включая формовку, пайку и сварку.Однако эти шаги дороги и требуют много времени.

При использовании 3D-печати для непосредственного изготовления теплообменника все эти операции можно исключить, что упрощает производственный процесс.

Лучшее качество

Кроме того, теплообменник, напечатанный на 3D-принтере, создается за одну операцию, поэтому нет швов или стыков, которые могут привести к утечкам. Из-за более простого производства вариабельность процесса ниже, и ожидается, что общее качество будет намного выше.

Примеры теплообменников, напечатанных на 3D-принтере

Аэрокосмическая промышленность, автоспорт и энергетика в настоящее время лидируют в разработке теплообменников, напечатанных на 3D-принтере.

Conflux Core: новый стандарт для теплообменников Теплообменник Conflux Core имеет сложную внутреннюю форму, которая помогает улучшить тепловые характеристики [Изображение предоставлено: Conflux Technology]


Conflux Technology - австралийская компания, которая специализируется на металлической 3D-печати тепловых и жидкостных компонентов.Такие компоненты используются в таких отраслях, как автомобилестроение, автоспорт и авиакосмическая промышленность.

Используя 3D-печать, Conflux разработала и запатентовала уникальную конструкцию теплообменника, названную Conflux Core.

Использование 3D-печати позволило создавать очень сложные геометрические формы внутри компонента Conflux Core, увеличивая его площадь поверхности. Это позволило утроить отвод тепла. Новый дизайн по сравнению с эталоном Формулы 1 оказался на 22% легче и на 55 мм меньше по длине.

Кроме того, 3D-печать позволила ускорить процесс разработки, который занял всего шесть месяцев.

Наконец, благодаря гибкости проектирования 3D-печати, команда Conflux смогла объединить подкомпоненты в единую деталь. В дополнение к упрощенной конструкции, сборная деталь также требует меньше материала для производства, что потенциально снижает материальные затраты. Для производителей, использующих Conflux Core, консолидация деталей может привести к сокращению времени сборки и меньшему количеству точек отказа из-за стыков и швов.

Теплообменник GE в стиле легких Биологически активный теплообменник для производства электроэнергии [Изображение предоставлено GE]


GE Research разрабатывает теплообменник с повышенной рабочей температурой и термическим КПД для оборудования для выработки электроэнергии. Удивительно, но для этого команда разработала инновационный дизайн, вдохновленный человеческими легкими.

Теплообменник GE имеет тройную сеть каналов, которые принимают горячий воздух, выходящий из газовой турбины.Эта сеть переплетается с другой сетью каналов, заполненных более холодной рабочей жидкостью, идущих в противоположном направлении. Горячий воздух и холодная жидкость не смешиваются друг с другом, но их близость обеспечивает эффективный теплообмен.

Этот новый вид теплообменника может помочь электростанциям выдерживать температуру 1 650 градусов F (871 ° C). Это более чем на 450 градусов F (232 ° C) выше, чем у нынешних теплообменников.

Команда обнаружила, что единственной технологией, способной создать такой дизайн, была 3D-печать.

Теплообменник, напечатанный на 3D-принтере, будет изготовлен из уникального жаростойкого никелевого жаропрочного сплава, разработанного GE Research специально для этой технологии.

Сочетание свободы дизайна, обеспечиваемой 3D-печатью, и прочности суперсплава позволяет ступенчато изменять характеристики теплообменника.

Использование передовых технологий для удовлетворения передовых требований

Теплообменники - отличное приложение для 3D-печати.Эта технология обеспечивает значительную гибкость конструкции, обеспечивая более компактные формы и более высокую производительность.

Благодаря своим уникальным возможностям 3D-печать может стать ключевой технологией для производства теплообменников. Благодаря такой гибкой технологии производители теплообменников смогут без промедления удовлетворить новые требования к размерам и характеристикам.

В следующей статье мы рассмотрим 3D-печать подшипников. Следите за обновлениями!

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *