مبادلات الحرارة شل وأنبوب.

المبادلات الحرارية من النوع الصلب (الشكل 8.3.2) لها جسم أسطواني 1 ، حيث يتم تثبيت حزمة الأنبوب 2, ثابتة في صفائح الأنبوب 4, حيث يتم تثبيت الأنابيب عن طريق الحرق أو اللحام. جسم الجهاز مغطى 5 و 6. يتم تثبيت الأقسام داخل الجسم 3, خلق اتجاه معين للتدفق وزيادة سرعته في الجسم (الشكل 8.3.4).

أرز. 8.3.2. مبادل حراري صلب وأنبوب:

1 - الغلاف (الجسم) ؛ 2 - أنبوب 3 - قسم عرضي ؛ 4 - ورقة أنبوب ؛ 5 - غطاء 6 - غطاء (صندوق التوصيل) ؛ 3،8 - أقسام طولية ، على التوالي ، في صندوق التوصيل وفي السكن.

أرز. 8.3.3. مبادل حراري على شكل غلاف وأنبوب مزود بمعوض عدسة على الجسم.

لإطالة مسار السائل في الجسم ، يتم تزويد حزم الأنبوب بأقسام عرضية.من عند ألواح الصلب 5 مم أو أكثر. المسافة بين الأقسام مأخوذة من 0.2 متر إلى 50 د نهو القطر الخارجي لأنبوب التبادل الحراري. يحدد الشكل الهندسي للحواجز وترتيبها المتبادل طبيعة حركة التدفق من خلال مبيت المبادل الحراري.

أرز. 8.3.4. أنواع الأقسام المستعرضة:

أنا - بقطع قطاع يوفر تدفق السوائل على طول خط حلزوني ؛

II - مع قطع شق ، مما يوفر حركة تشبه الموجة ؛

الثالث - مع انقطاع الجزء ؛

رابعا - الحلقة: توفر الحركة من المحيط إلى المركز والعكس صحيح.

يتم تثبيت الأقسام المستعرضة أحدها بالنسبة للآخر عن طريق أنابيب فاصلة تضغط عليها بواسطة قضبان مشتركة (عادة أربعة). بالإضافة إلى الغرض التكنولوجي ، تعمل الأقسام المستعرضة أيضًا كدعامات وسيطة لحزمة الأنبوب ، مما يمنعها من الانحناء عندما يكون الجهاز أفقيًا.

يتحرك أحد وسائط التبادل الحراري عبر الأنابيب ، والآخر - داخل الجسم بين الأنابيب. يُسمح بدخول وسيط أكثر تلوثًا في الأنابيب ، بالإضافة إلى وسيط ذي معامل نقل حرارة أقل منذ التنظيف السطح الخارجيالأنابيب صعبة ، وسرعة حركة الوسط في الفراغ الحلقي أقل مما هي عليه في الأنابيب.

نظرًا لاختلاف درجات حرارة وسائط التبادل الحراري ، يتلقى الجسم والأنابيب استطالات مختلفة ، مما يؤدي إلى ضغوط إضافية في عناصر المبادل الحراري. مع وجود اختلاف كبير في درجة الحرارة ، يمكن أن يؤدي ذلك إلى تشوه وحتى تدمير الأنابيب والجسم ، وانتهاك كثافة الاشتعال ، إلخ. لذا تُستخدم المبادلات الحرارية من النوع الصلب عندما لا يزيد اختلاف درجة حرارة وسائط التبادل الحراري عن 50 درجة مئوية.

المبادلات الحرارية مع معوض العدسة على الجسم (الشكل 8.3.3) لتقليل الضغوط الحرارية في الأجهزة الصلبة. تحتوي هذه المبادلات الحرارية على معوض عدسة على الجسم ، بسبب التشوه الذي تنخفض فيه قوى درجة الحرارة في الجسم والأنابيب. هذا النقصان أكبر من رقم أكثرالعدسات في المعوض.

المبادلات الحرارية ذات الرأس العائم (الشكل 8.3.5)وجدت أوسع تطبيق. في هذه الأجهزة ، يتم تثبيت أحد طرفي حزمة الأنبوب في ورقة أنبوب متصلة بالجسم (على اليسار في الشكل) ، ويمكن للطرف الآخر التحرك بحرية بالنسبة إلى الجسم مع تغيرات درجة الحرارة في طول الأنابيب. هذا يزيل الضغوط الحرارية في الهيكل ويجعل من الممكن العمل مع اختلافات كبيرة في درجات الحرارة لوسائط التبادل الحراري. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تنظيف حزمة الأنبوب وجسم الجهاز ، وتسهيل استبدال أنابيب الحزمة. ومع ذلك ، فإن تصميم المبادلات الحرارية للرأس العائم أكثر تعقيدًا ، ولا يمكن الوصول إلى الرأس العائم للفحص أثناء تشغيل الجهاز.

أرز. 8.3.5. مبادل حراري للغلاف والأنبوب برأس عائم:

1 - غلاف 2،3 - غرف المدخل والمخرج (الأغطية) ؛ 4 - حزمة أنبوبية ؛ 5 - صفائح الأنبوب. 6 - غطاء رأس عائم ؛ 7 - أقسام 8 - المشابك لتثبيت الغطاء ؛ 9 - يدعم 10 - الأساس 11 - حواجز دليل حلقية ؛ 12 - انزلاق دعم حزمة الأنبوب ؛ الأول والثاني - مدخل ومخرج مبرد التدفئة ؛ الثالث والرابع - مدخل ومخرج التدفق الساخن.

الحواجز المثبتة في غرفة التوزيع وفي الرأس العائم تزيد من عدد الممرات في حزمة الأنبوب. هذا يجعل من الممكن زيادة سرعة التدفق ومعامل نقل الحرارة إلى جدار داخليأنابيب.

عادةً ما يتم تنفيذ الفراغ الحلقي للأجهزة ذات الرأس العائم كممر واحد. بحركتين ، يتم تثبيت قسم طولي في الجسم. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، يلزم وجود ختم خاص بين الحاجز والإسكان. يمكن أن يكون سطح التبادل الحراري للمبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب 1200 م 2 مع أطوال الأنابيب من 3 إلى 9 م ؛ يصل الضغط المشروط إلى 6.4 ميجا باسكال.

المبادلات الحرارية ذات أنبوب U (الشكل 8.3.6)تحتوي على حزمة أنابيب ، يتم ثني الأنابيب على شكل حرف لاتيني ، ويتم تثبيت طرفيها في ورقة الأنبوب ، مما يضمن التمديد المجاني للأنابيب ، بغض النظر عن الجسم. تستخدم هذه المبادلات الحرارية في ضغوط مرتفعة. يجب أن يكون الوسيط المرسل للأنابيب نظيفًا بدرجة كافية ، لأن تنظيف الأنابيب من الداخل أمر صعب.

أرز. 8.3.5. غلاف وأنبوب مبادل حراري برأس عائم.

الشكل 8.3.6. مبادل حراري للغلاف والأنبوب مع أنابيب U.

اعتمادا على عدد الأقسام الطولية في الجسم و مربعات تقاطعتنقسم أجهزة التبادل الحراري ذات الغلاف والأنبوب إلى ممر واحد ، وممران ، ومتعدد الممرات في الأنبوب وفي الفضاء الحلقي. لذلك ، في الشكل. 8.3.2 يكون المبادل الحراري ذو مسارين في كل من الأنبوب وفي الفراغ الحلقي ، والذي يتم تحقيقه عن طريق تركيب حواجز طولية 7 و 8.

مبادلات حرارية من نوع أنبوب في أنبوب.

على عكس أجهزة الغلاف والأنبوب ، حيث يتم وضع حزمة من عدة مئات من الأنابيب في الغلاف ، في أجهزة من هذا النوع ، يكون لكل أنبوب غلاف فردي خاص به (الشكل 8.3.7). يتم تجميع المبادل الحراري من عدة أقسام متصلة بواسطة مجمعات عند مدخل ومخرج مبرد التسخين. تستخدم هذه الأجهزة لتسخين المنتجات البترولية اللزجة وعالية اللزوجة (الزيت ، وقود الديزل ، زيت الوقود ، القطران).

أجهزة "الأنابيب في الأنبوب" مصنوعة غير قابلة للفصل والطي. يتم استخدام أولهما للوسائط التي لا تعطي رواسب في الفضاء الحلقي ، حيث يتم توصيل الأنابيب الخارجية بفوهات اللحام. يمكن أن تكون وصلات الأنابيب الداخلية لهذه الأجهزة صلبة (توأمان انتقاليان 3 ملحومة بالأنابيب) وقابلة للفصل (توأمان على الشفاه ، كما هو موضح في الشكل). مع نظام صارم ، يمكن استخدام المبادل الحراري لمثل هذه الوسائط ، عند استخدامه يجب ألا يتجاوز فرق درجة الحرارة بين الأنابيب الخارجية والداخلية 50 درجة مئوية.

أرز. 8.3.7. قسم مبادل حراري رباعي الاتجاهات غير قابل للفصل من نوع "الأنبوب في الأنبوب":

1 ، 2 - الأنابيب الخارجية والداخلية ؛ 3 - التوأم الدوار ؛ I ، II - مدخل ومخرج مبرد التسخين ؛ الثالث والرابع - مدخل ومخرج التدفق الساخن.

أرز. 8.3.8. قسم المبادل الحراري القابل للطي أحادي التدفق من نوع "الأنبوب في الأنبوب":

1 - الأنابيب الخارجية 2 - الأنابيب الداخلية 3 - غطاء 4 - التوائم الدوارة. 5 - التقسيم 6 - ورقة أنبوب ؛ أ - مدخل ومخرج تيار أكثر تلوثًا ؛ ب- مدخل ومخرج تيار أقل تلوثا

الأجهزة القابلة للطي "الأنابيب في الأنبوب" (الشكل 8.3.8) مصنوعة من أقسام حيث الأنابيب الخارجية 4 متحد بغطاء مشترك 3, والتي تعمل على تحويل تدفق سائل التبريد من أنبوب خارجي إلى آخر ، ويتم توصيل الأنابيب الداخلية باستخدام توائم دوارة على الفلنجات داخل هذا الغطاء. من هذه الأقسام ، يمكن تجنيد بطارية جهاز متعدد التدفق إذا كان معدل تدفق سائل التبريد مرتفعًا (10-200 طن / ساعة في الأنبوب وحتى 300 طن / ساعة في الحلقة). تتمثل ميزة جهاز الأنبوب في الأنبوب القابل للطي في أنه يمكن تنظيفه بانتظام (مثل الغلاف والأنبوب) من الرواسب واستبدال الأنابيب الداخلية أو الخارجية في حالة حدوث تلف أو تآكل.

عادةً ، في أجهزة "الأنابيب في الأنبوب" ، يُسمح بتدفق سائل تبريد أكثر تلوثًا عبر الأنابيب الداخلية ، بينما يُسمح بتدفق سائل تبريد أقل تلوثًا - عبر الحلقة.

في المبادلات الحرارية تصميم قابل للطييمكن أن يكون للأنابيب الداخلية في الخارج زعانف لزيادة منطقة التبادل الحراري وبالتالي زيادة كفاءة نقل الحرارة.تسمح المبادلات الحرارية القابلة للطي بتنظيف الأجزاء الخارجية و الأسطح الداخليةالأنابيب ، وكذلك استخدام الأنابيب الداخلية ذات الزعانف. هذا يجعل من الممكن زيادة كمية الحرارة المنقولة بشكل كبير.. يوضح الشكل 8.3.9 الأنابيب ذات الزعانف.

أرز. 8.3.9. الأنابيب ذات الزعانف:

أ - أضلاع ملحومة على شكل حوض ؛ ب - ضلوع ملفوفة. ج - أضلاع مقذوفة. ز - أضلاع ملحومة على شكل مسمار ؛ د - ضلوع مخرشة.

المبادل الحراري المركب والجاهز للعمل صغير الحجم و مستوى عالأداء. نعم محدد سطح العمليمكن أن يصل هذا الجهاز إلى 1500 م 2 / م 3. يتضمن تصميم هذه الأجهزة مجموعة من الألواح المموجة ، والتي يتم فصلها عن بعضها بواسطة حشيات. تشكل الحشوات قنوات محكمة الغلق. الوسط الذي ينبعث منه الحرارة يتدفق في الفراغ بين التجاويف ، وداخل التجاويف يوجد وسط يمتص الحرارة أو العكس. يتم تثبيت الألواح على إطار قضيب وتقع بإحكام بالنسبة لبعضها البعض.

تم تجهيز كل لوحة بمجموعة الحشيات التالية:

• حشية محيطية تحد من قناة المبرد وفتحتان لمدخله ومخرجه ؛
• فاصلان صغيران يعزلان الفتحتين الأخريين في الزاوية لمرور الوسيط الحراري الثاني.

وبالتالي ، يحتوي التصميم على أربع قنوات منفصلة لمدخل ومخرج وسيطتين متورطتين في عمليات التبادل الحراري. هذا النوع من الأجهزة قادر على توزيع التدفقات عبر جميع القنوات على التوازي أو على التوالي. لذلك ، إذا لزم الأمر ، يمكن لكل تيار أن يمر عبر جميع القنوات أو مجموعات معينة.

إلى الفضائل من هذا النوعالأجهزة ، من المعتاد أن تنسب كثافة عملية التبادل الحراري ، والاكتناز ، وكذلك الاحتمال الاعراب الكاملوحدة للتنظيف. تشمل العيوب الحاجة إلى التجميع الدقيق للحفاظ على الضيق (نتيجة لعدد كبير من القنوات). بالإضافة إلى ذلك ، فإن عيوب هذا التصميم هي الميل إلى تآكل المواد التي تصنع منها الحشوات والمقاومة الحرارية المحدودة.

في الحالات التي يكون فيها تلوث سطح التسخين بأحد الناقلات الحرارية ممكنًا ، يتم استخدام الوحدات التي يتكون تصميمها من ألواح ملحومة زوجيًا. إذا تم استبعاد تلوث السطح المسخن من كلا الناقلين الحراريين ، فإنهما ملحومان وغير قابل للفصل المبادلات الحرارية(على سبيل المثال ، جهاز به قنوات متموجة وتدفق متقاطع من ناقلات الحرارة).

مبدأ تشغيل المبادل الحراري للوحة

مبادل حراري لوحة لوقود الديزل

اسم	الجانب الساخن	الجانب البارد
الاستهلاك (كجم / ساعة)	37350,00	20000,00
درجة حرارة المدخل (درجة مئوية)	45,00	24,00
درجة حرارة المخرج (درجة مئوية)	25,00	42,69
فقدان الضغط (بار)	0,50	0,10
نقل الحرارة (كيلوواط)	434
الخصائص الديناميكية الحرارية:	ديزل	ماء
الثقل النوعي (kg / m³)	826,00	994,24
	2,09	4,18
الموصلية الحرارية (W / m * K)	0,14	0,62
متوسط ​​اللزوجة (mPa * s)	2,90	0,75
اللزوجة عند الجدار (mPa * s)	3,70	0,72
انبوب الإدخال	ب 4	F3
أنبوب مخرج	F4	ب 3
تصميم الإطار / اللوحة:
	2 × 68 + 0 × 0
ترتيب اللوحة (تمرير * قناة)	1 × 67 + 1 × 68
عدد اللوحات	272
	324,00
أدخل المواد	0.5 مم AL-6XN
	النتريل	/ 140
	150,00
	16.00 / 22.88 PED 97/23 / EC، Kat II، Modul Al
	16,00
نوع الإطار / الطلاء	هو رقم 5 / فئة C2	RAL5010
	DN 150 شفة شارع 37PN16
	DN 150 شفة شارع 37PN16
حجم السائل (لتر)	867
طول الإطار (مم)	2110
الحد الأقصى لعدد اللوحات	293

مبادل حراري لوحة للنفط الخام

اسم	الجانب الساخن	الجانب البارد
الاستهلاك (كجم / ساعة)	8120,69	420000,00
درجة حرارة المدخل (درجة مئوية)	125,00	55,00
درجة حرارة المخرج (درجة مئوية)	69,80	75,00
فقدان الضغط (بار)	53,18	1,13
نقل الحرارة (كيلوواط)	4930
الخصائص الديناميكية الحرارية:	بخار	زيت خام
الثقل النوعي (kg / m³)		825,00
الحرارة النوعية (كيلوجول / كيلوجرام * كلفن)		2,11
الموصلية الحرارية (W / m * K)		0,13
متوسط ​​اللزوجة (mPa * s)		20,94
اللزوجة عند الجدار (mPa * s)		4,57
درجة التلوث (m² * K / kW)		0,1743
انبوب الإدخال	F1	F3
أنبوب مخرج	F4	F2
تصميم الإطار / اللوحة:
ترتيب اللوحة (تمرير * قناة)	1 × 67 + 0 × 0
ترتيب اللوحة (تمرير * قناة)	2 × 68 + 0 × 0
عدد اللوحات	136
سطح التسخين الفعلي (م²)	91.12
أدخل المواد	0.6 مم AL-6XN
مادة حشية / ماكس. سرعة. (درجة مئوية)	فيتون	/ 160
الأعلى. درجة حرارة التصميم (C)	150,00
الأعلى. ضغط التشغيل / الاختبار. (شريط)	16.00 / 22.88 PED 97/23 / EC، Kat III، Modul B + C
الأعلى. الضغط التفاضلي (بار)	16,00
نوع الإطار / الطلاء	هو رقم 5 / فئة C2	RAL5010
وصلات جانبية ساخنة	DN 200 شفة شارع 37PN16
اتصالات قيد التشغيل الجانب البارد	DN 200 شفة شارع 37PN16
حجم السائل (لتر)	229
طول الإطار (مم)	1077
الحد الأقصى لعدد اللوحات	136

صفيحة تبادل حرارة

اسم الجانب الساخن الجانب البارد الاستهلاك (كجم / ساعة) 16000,00 21445,63 درجة حرارة المدخل (درجة مئوية) 95,00 25,00 درجة حرارة المخرج (درجة مئوية) 40,00 45,00 فقدان الضغط (بار) 0,05 0,08 نقل الحرارة (كيلوواط) 498 الخصائص الديناميكية الحرارية: خليط ايزوتروبيك ماء الثقل النوعي (kg / m³) 961,89 993,72 الحرارة النوعية (كيلوجول / كيلوجرام * كلفن) 2,04 4,18 الموصلية الحرارية (W / m * K) 0,66 0,62 متوسط ​​اللزوجة (mPa * s) 0,30 0,72 اللزوجة عند الجدار (mPa * s) 0,76 0,44 درجة التلوث (m² * K / kW) انبوب الإدخال F1 F3 أنبوب مخرج F4 F2 تصميم الإطار / اللوحة: ترتيب اللوحة (تمرير * قناة) 1 × 29 + 0 × 0 ترتيب اللوحة (تمرير * قناة) 1 × 29 + 0 × 0 عدد اللوحات 59 سطح التسخين الفعلي (م²) 5,86 أدخل المواد 0.5 مم AL-6XN مادة حشية / ماكس. سرعة. (درجة مئوية) فيتون / 140 الأعلى. درجة حرارة التصميم (C) 150,00 الأعلى. ضغط التشغيل / الاختبار. (شريط) 10.00 / 14.30 PED 97/23 / EC، Kat II، Modul Al الأعلى. الضغط التفاضلي (بار) 10,00 نوع الإطار / الطلاء IG رقم 1 / الفئة C2 RAL5010 وصلات جانبية ساخنة DN 65 شفة شارع 37PN16 وصلات الجانب البارد DN 65 شفة شارع 37PN16 حجم السائل (لتر) 17 طول الإطار (مم) 438 الحد الأقصى لعدد اللوحات 58

مبادل حراري لوحي للبروبان

اسم	الجانب الساخن	الجانب البارد
الاستهلاك (كجم / ساعة)	30000,00	139200,00
درجة حرارة المدخل (درجة مئوية)	85,00	25,00
درجة حرارة المخرج (درجة مئوية)	30,00	45,00
فقدان الضغط (بار)	0,10	0,07
نقل الحرارة (كيلوواط)	3211
الخصائص الديناميكية الحرارية:	البروبان	ماء
الثقل النوعي (kg / m³)	350,70	993,72
الحرارة النوعية (كيلوجول / كيلوجرام * كلفن)	3,45	4,18
الموصلية الحرارية (W / m * K)	0,07	0,62
متوسط ​​اللزوجة (mPa * s)	0,05	0,72
اللزوجة عند الجدار (mPa * s)	0,07	0,51
درجة التلوث (m² * K / kW)
انبوب الإدخال	F1	F3
أنبوب مخرج	F4	F2
تصميم الإطار / اللوحة:
ترتيب اللوحة (تمرير * قناة)	1 × 101 + 0 × 0
ترتيب اللوحة (تمرير * قناة)	1 × 102 + 0 × 0
عدد اللوحات	210
سطح التسخين الفعلي (م²)	131,10
أدخل المواد	0.6 مم AL-6XN
مادة حشية / ماكس. سرعة. (درجة مئوية)	النتريل	/ 140
الأعلى. درجة حرارة التصميم (C)	150,00
الأعلى. ضغط التشغيل / الاختبار. (شريط)	20.00 / 28.60 PED 97/23 / EC، Kat IV، Modul G
الأعلى. الضغط التفاضلي (بار)	20,00
نوع الإطار / الطلاء	هو رقم 5 / فئة C2	RAL5010
وصلات جانبية ساخنة	DN 200 Flange AISI 316 PN25 DIN2512
وصلات الجانب البارد	DN 200 Flange AISI 316 PN16.5
حجم السائل (لتر)	280
طول الإطار (مم)	2107
الحد الأقصى لعدد اللوحات	245

وصف المبادلات الحرارية ذات الزعانف

يمكن أن يصل سطح العمل المحدد لهذا الجهاز إلى 2000 م 2 / م 3. وتشمل مزايا هذه الهياكل ما يلي:

• إمكانية التبادل الحراري بين ثلاثة أو أكثر من ناقلات الحرارة ؛
• وزن خفيفوالحجم.

من الناحية الهيكلية ، تتكون المبادلات الحرارية ذات الزعانف الصفائح من ألواح رفيعة ، يوجد بينها صفائح مموجة. هذه الأوراق ملحومة بكل لوحة. وبالتالي ، ينقسم المبرد إلى تيارات صغيرة. قد يتكون الجهاز من أي عدد من اللوحات. يمكن أن تتحرك ناقلات الحرارة:

• كواركورينت.
• تدفق عبر.

توجد الأنواع التالية من الأضلاع:

• مموج (مموج) ، وتشكيل خط متموج على طول التدفق ؛
• حواف مكسورة ، أي تعويض بالنسبة لبعضها البعض ؛
• ضلوع متقشرة ، أي وجود فتحات مثنية في اتجاه واحد أو اتجاهات مختلفة ؛
• شائك ، أي مصنوعة من الأسلاك ، والتي يمكن أن تكون متداخلة أو في الخط.

مضلع لاميلار المبادلات الحراريةتستخدم كمبادلات حرارية متجددة.

المبادلات الحرارية لكتل ​​الجرافيت: الوصف والتطبيق

المبادلات الحرارية مصنوعة من الجرافيت وتتميز بالصفات التالية:

• مقاومة عالية للتآكل.
• مستوى عالٍ من التوصيل الحراري (يمكن أن يصل إلى 100 واط / (م · كلفن)

بسبب هذه الصفات ، تستخدم المبادلات الحرارية من هذا النوع على نطاق واسع في صناعة كيميائية. أكثر أجهزة كتلة الجرافيت استخدامًا ، والعنصر الرئيسي منها عبارة عن كتلة من الجرافيت على شكل خط متوازي. تحتوي الكتلة على ثقوب غير متداخلة (رأسية وأفقية) ، مخصصة لحركة المبردات. قد يشتمل تصميم مبادل حراري من الجرافيت على كتلة واحدة أو أكثر. يتم تنفيذ حركة ثنائية الاتجاه لسائل التبريد على طول الفتحات الأفقية في الكتلة ، وهو أمر ممكن بسبب الألواح المعدنية الجانبية. المبرد ، الذي يتحرك من خلال الفتحات الرأسية ، يقوم بعمل ضربة واحدة أو اثنتين ، والتي يتم تحديدها من خلال تصميم الأغطية (أعلى وأسفل). في المبادلات الحرارية ذات الوجوه الجانبية الموسعة ، يمكن لسائل التبريد المتحرك عموديًا أن يصنع ضربتين أو أربع ضربات.

مبادل حراري من الجرافيت مشرب براتنج الفينول ، نوع الكتلة الحلقي ، مع سطح تبادل حراري 320 م 2

مبادل حراري بلوك حلقة الجرافيت لـ H2SO4

تحديد:

برودة
اسم	البعد	الجانب الساخن		الجانب البارد
		مدخل	انتاج |	مدخل	انتاج |
الأربعاء		H2SO4 (94٪)		ماء
استهلاك	م³ / ساعة	500		552,3
درجة حرارة العمل	درجة مئوية	70	50	28	40
فيز. ملكيات
كثافة	ز / سم³	1,7817	1,8011	1
حرارة نوعية	كيلو كالوري / كجم درجة مئوية	0,376	0,367	1
اللزوجة	سي بي	5	11,3	0,73
توصيل حراري	كيلو كالوري / hm ° C	0,3014	0,295	0,53
امتصاص الحرارة	كيلو كالوري / ساعة	6628180
متوسط ​​فرق درجة الحرارة المصحح	درجة مئوية	25,8
الضغط التفاضلي (مسموح / احسب)	كيلو باسكال	100/65		100/45
معامل انتقال الحرارة	كيلو كالوري / hm² درجة مئوية	802,8
عامل التلوث	كيلو كالوري / hm² درجة مئوية	5000		2500
شروط التصميم
ضغط التصميم	شريط	5		5
درجة حرارة التصميم	درجة مئوية	100		50
المواصفات / المواد
مساحة سطح نقل الحرارة المطلوبة	م²	320
حشيات المواد		تفلون (فلوروبلاست)
كتل المواد		الجرافيت ، مشرب ببوليمر الفينول ألدهيد
الأبعاد (القطر × الطول)	مم	1400*5590
القطر الداخلي للقناة ، محوري / شعاعي		20 مم / 14 مم
عدد من يمر		1		1
عدد الكتل		14

مبادل حراري من الجرافيت لمحلول هيدرات ثاني أكسيد التيتانيوم ومحلول حمض الكبريتيك

تحديد:

اسم	البعد	الجانب الساخن		الجانب البارد
		مدخل	انتاج |	مدخل	انتاج |
الأربعاء		تعليق هيدرات ثاني أكسيد التيتانيوم و 20٪ H2SO4		ماء
استهلاك	م³ / ساعة	40		95
درجة حرارة العمل	درجة مئوية	90	70	27	37
ضغط التشغيل	شريط	3		3
سطح نقل الحرارة	م²	56,9
الخصائص الفيزيائية
كثافة	كجم / م³	1400		996
حرارة نوعية	كيلوجول / كيلوجرام ∙ درجة مئوية	3,55		4,18
توصيل حراري	W / م ∙ ك	0,38		0,682
اللزوجة الديناميكية	ص	2		0,28
مقاومة الحرارة للتلوث	W / م² ∙ ك	5000		5000
انخفاض الضغط (محسوب)	شريط	0,3		0,35
التبادل الحراري	كيلوواط	1100
متوسط ​​فرق درجات الحرارة	نظام التشغيل	47,8
معامل انتقال الحرارة	W / م² ∙ ك	490
شروط التصميم
ضغط التصميم	شريط	5		5
درجة حرارة التصميم	درجة مئوية	150		150
المواد
جوانات		PTFE
غلاف		الكربون الصلب
كتل		الجرافيت المشبع براتنج الفينول

خطوط الأنابيب الحرارية للصناعات الكيماوية

خط الأنابيب الحراري هو جهاز واعد يستخدم في الصناعة الكيميائية لتكثيف عمليات نقل الحرارة. أنبوب الحرارة بالكامل أنبوب مختوممع أي مقطع جانبي مصنوع من المعدن. جسم الأنبوب مبطن بمواد شعرية مسامية (فتيل) ، ألياف زجاجية ، بوليمرات ، معادن مسامية ، إلخ. يجب أن تكون كمية المبرد المقدمة كافية لتلقيح الفتيل. الحد درجة حرارة العملتتراوح من أي درجة حرارة منخفضة إلى 2000 درجة مئوية. كاستخدام مبرد:

• المعادن.
• سوائل عضوية عالية الغليان
• يذوب الملح
• ماء؛
• الأمونيا ، إلخ.

يقع جزء واحد من الأنبوب في منطقة إزالة الحرارة ، والباقي - في منطقة تكثيف البخار. في المنطقة الأولى ، تتشكل أبخرة المبرد ، في المنطقة الثانية تتكثف. يعود المكثف إلى المنطقة الأولى بسبب تأثير القوى الشعرية للفتيل. يساهم عدد كبير من مراكز التبخير في انخفاض ارتفاع درجة حرارة السائل أثناء غليانه. في هذه الحالة ، يزداد معامل انتقال الحرارة أثناء التبخر بشكل كبير (من 5 إلى 10 مرات). يتم تحديد مؤشر الطاقة لأنبوب الحرارة عن طريق الضغط الشعري.

المجددون

يحتوي المجدد على جسم مستدير أو مستطيل في المقطع العرضي. هذا الجسم مصنوع من صفيحة معدنيةأو الطوب ، وفقًا لدرجة الحرارة التي يتم الحفاظ عليها أثناء التشغيل. يتم وضع حشو ثقيل داخل الوحدة:

• قالب طوب؛
• النار.
• المعدن المموج ، إلخ.

المُجددات ، كقاعدة عامة ، هي أجهزة مقترنة ، لذلك يتدفق الغاز البارد والساخن من خلالها في وقت واحد. ينقل الغاز الساخن الحرارة إلى الفوهة ، بينما يستقبلها الغاز البارد. تتكون دورة العمل من فترتين:

• فوهة التسخين
• فوهة التبريد.

يمكن وضع فوهة من الطوب بترتيب مختلف:

• ترتيب الممر (يشكل عددًا من القنوات المتوازية المباشرة) ؛
• نمط رقعة الشطرنج(تشكل قنوات ذات شكل معقد).

يمكن تجهيز المولدات بفوهات معدنية. الجهاز الواعد عبارة عن مُجدد مزود بطبقة كثيفة متساقطة من مادة حبيبية.

خلط المبادلات الحرارية. مكثفات الخلط. فوار. مبردات

يتميز التبادل الحراري للمواد (السوائل والغازات والمواد الحبيبية) ، مع اتصالها المباشر أو خلطها ، بأقصى درجة من الشدة. استخدام هذه التكنولوجيا تمليه الحاجة العملية التكنولوجية. تستخدم لخلط السوائل:

• جهاز سعوي مجهز بمحرك ؛
• حاقن (يستخدم أيضًا للخلط المستمر للغازات).

يمكن تسخين السوائل عن طريق تكثيف البخار فيها. يتم إدخال البخار من خلال ثقوب متعددة في أنبوب منحني على شكل دائرة أو لولب ويقع في الجزء السفلي من الجهاز. يُطلق على الجهاز الذي يضمن تدفق هذه العملية التكنولوجية اسم الفقاعة.

يمكن إجراء تبريد سائل إلى درجة حرارة قريبة من 0 درجة مئوية عن طريق إدخال الجليد ، والذي يمكنه امتصاص ما يصل إلى 335 كيلو جول / كجم من الحرارة أو الغازات المحايدة المسالة عند الذوبان ، والتي تتميز درجة حرارة عاليةتبخر. في بعض الأحيان يتم استخدام مخاليط التبريد التي تمتص الحرارة بعد إذابتها في الماء.

يمكن تسخين السائل عن طريق التلامس مع غاز ساخن وتبريده ، على التوالي ، عن طريق الاتصال بغاز بارد. يتم توفير هذه العملية عن طريق أجهزة تنقية الغاز (أجهزة عمودية) ، حيث يتدفق تيار من السائل المبرد أو المسخن لأسفل باتجاه تدفق الغاز الصاعد. يمكن تعبئة جهاز التنظيف بفوهات مختلفة من أجل زيادة سطح التلامس. تقطع الفوهات تدفق السائل إلى تيارات صغيرة.

تشتمل مجموعة المبادلات الحرارية المختلطة أيضًا على مكثفات الخلط ، وتتمثل وظيفتها في تكثيف الأبخرة من خلال ملامستها المباشرة للماء. يمكن أن تكون مكثفات الخلط من نوعين:

• مكثفات مرة واحدة (يتحرك البخار والسائل في نفس الاتجاه) ؛
• مكثفات التيار المعاكس (يتحرك البخار والسائل في اتجاهين متعاكسين).

لزيادة مساحة التلامس بين البخار والسائل ، يتم تقسيم تدفق السائل إلى تيارات صغيرة.

مبرد الهواء الأنبوبي ذو الزعانف

العديد من المصانع الكيماوية تولد عدد كبير منالحرارة الثانوية التي لا يتم استعادتها في المبادلات الحرارية ولا يمكن إعادة استخدامها في العمليات. تتم إزالة هذه الحرارة إلى بيئةوبالتالي هناك حاجة للتقليل العواقب المحتملة. لهذه الأغراض ، قم بتطبيق أنواع مختلفةمبردات.

يتكون تصميم المبردات الأنبوبية ذات الزعانف من سلسلة من الأنابيب ذات الزعانف التي يتدفق داخلها السائل المطلوب تبريده. وجود الضلوع ، أي. تصميم مضلع ، يزيد بشكل كبير من سطح المبرد. تنفخ الزعانف المبردة فوق المراوح.

يستخدم هذا النوع من المبردات في الحالات التي لا توجد فيها إمكانية لسحب المياه لأغراض التبريد: على سبيل المثال ، في موقع تركيب المصانع الكيماوية.

مبردات الري

يتكون تصميم المبرد بالرش من صفوف من الملفات المركبة في سلسلة ، يتحرك داخلها السائل المبرد. يتم ري الملفات باستمرار بالماء ، بسبب الري الذي يحدث.

أبراج التبريد

مبدأ تشغيل برج التبريد هو رش الماء الساخن في أعلى الهيكل ، وبعد ذلك يتدفق إلى أسفل التعبئة. في الجزء السفلي من الهيكل ، بسبب الامتصاص الطبيعي ، يتدفق تيار من الهواء عبر المياه المتدفقة ، والتي تمتص جزءًا من حرارة الماء. بالإضافة إلى ذلك ، يتبخر بعض الماء أثناء عملية الجريان السطحي ، مما يؤدي أيضًا إلى فقدان الحرارة.

تشمل عيوب التصميم أبعاده الهائلة. وبالتالي ، يمكن أن يصل ارتفاع برج التبريد إلى 100 متر ، والميزة التي لا شك فيها لمثل هذا المبرد هي تشغيله بدون طاقة إضافية.

تعمل أبراج التبريد المجهزة بمراوح بطريقة مماثلة. مع الفارق أن الهواء ينفخ من خلال هذه المروحة. وتجدر الإشارة إلى أن تصميم المروحة يكون أكثر إحكاما.

مبادل حراري بسطح تبادل حراري 71.40 م²

الوصف الفني:

البند 1: مبادل حراري

بيانات درجة الحرارة	الجانب ل		الجانب ب
الأربعاء	هواء		غازات المداخن
ضغط التشغيل	0.028 بار		0.035 بار
الأربعاء		غاز		غاز
تدفق المدخل		17548.72 كجم / ساعة		34396.29 كجم / ساعة
تدفق المخرج		17548.72 كجم / ساعة		34396.29 كجم / ساعة
مدخل / مخرج درجة الحرارة		-40 / 100 درجة مئوية		250/180 درجة مئوية
كثافة		1.170 كجم / متر مكعب		0.748 كجم / متر مكعب
حرارة نوعية		1.005 كيلو جول / كجم ك		1.025 كيلوجول / كيلوجرام
توصيل حراري		0.026 واط / مك		0.040 واط / مللي كلفن
اللزوجة		0.019 مللي باسكال		0.026 مللي باسكال
الحرارة الكامنة

عملية المبادل الحراري

وصف المبادل الحراري

أبعاد

L1:	2200 مم
L2:	1094 ملم
L3:	1550 ملم
LF:	1094 ملم
الوزن:	1547 كجم
الوزن بالماء:	3366 كجم

مبادل حراري غاطس ذو حواف 660 كيلو واط

تحديد:

380 فولت ، 50 هرتز ، 2 × 660 كيلوواط ، 126 عامل و 13 عنصر تسخين احتياطي ، إجمالي 139 عنصر تسخين ، اتصال دلتا 21 قناة بقدرة 31.44 كيلو وات. الحماية - نوع NEMA 4.7

وسيط العمل: غاز الاسترجاع (نسبة الحجم):
N2 - 85٪ ، بخار - 1.7٪ ، CO2-12.3٪ ، O2-0.9٪ ، Sox-100 جزء في المليون ، H2S-150 جزء في المليون ، NH3-200ppm. هناك شوائب ميكانيكية - أملاح الأمونيوم ومنتجات التآكل.

قائمة الوثائق المرفقة مع الجهاز:

جواز سفر لقسم التسخين بالغمر مع تعليمات التثبيت ، والبدء ، والإغلاق ، والنقل ، والتفريغ ، والتخزين ، ومعلومات الحفظ ؛
رسم نظرة عامةأقسام.

المبادلات الحرارية المصنوعة من النحاس مناسبة للوسائط النقية كيميائياً وغير العدوانية ، مثل مياه عذبة. هذه المادة لها معامل انتقال حرارة مرتفع. عيب هذه المبادلات الحرارية هو التكلفة العالية نوعا ما.

الحل الأمثل لتنقية البيئات المائيةنحاس. بالمقارنة مع معدات التبادل الحراري النحاسية ، فهي أرخص ولديها المزيد أداء عاليمقاومة التآكل والقوة. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن بعض سبائك النحاس الأصفر تقاوم مياه البحرودرجات حرارة عالية. يعتبر عيب المادة أن الموصلية الكهربائية والحرارية منخفضة.

أكثر المواد شيوعًا في المبادلات الحرارية هو الفولاذ. يمكن أن تؤدي إضافة عناصر صناعة السبائك المختلفة إلى التركيبة إلى تحسين ميكانيكا ، الخصائص الفيزيائية والكيميائيةوتوسيع نطاق التطبيقات. اعتمادًا على عناصر السبائك المضافة ، يمكن استخدام الفولاذ في البيئات القلوية والحمضية ذات الشوائب المختلفة وفي درجات حرارة التشغيل العالية.

التيتانيوم وسبائكه مواد عالية الجودة ذات قوة عالية وخصائص التوصيل الحراري. هذه المادةخفيف جدًا ويمكن استخدامه في نطاق واسع من درجات حرارة التشغيل. يُظهر التيتانيوم والمواد التي تعتمد عليه مقاومة جيدة للتآكل في معظم البيئات الحمضية أو القلوية.

تُستخدم المواد غير المعدنية في الحالات التي تتطلب عمليات التبادل الحراري في البيئات العدوانية والمسببة للتآكل بشكل خاص. تتميز بتوصيل حراري عالي ومقاومة لمعظم المواد الكيميائية المواد الفعالةمما يجعلها مادة لا غنى عنها تستخدم في العديد من الأجهزة. تنقسم المواد غير المعدنية إلى نوعين عضوي وغير عضوي. تشمل المواد العضوية المواد الكربونية مثل الجرافيت والبلاستيك. تستخدم السيليكات والسيراميك كمواد غير عضوية.

• يتم توجيه المبرد أثناء التدفق الذي يكون الترسيب ممكنًا بشكل أساسي من الجانب الذي يسهل منه تنظيف سطح نقل الحرارة ؛
• يتم إرسال المبرد الذي له تأثير تآكل عبر الأنابيب ، ويرجع ذلك إلى انخفاض متطلبات استهلاك المواد المقاومة للتآكل ؛
• لتقليل فقد الحرارة في البيئة ، يتم إرسال ناقل حرارة بدرجة حرارة عالية عبر الأنابيب ؛
• من أجل ضمان السلامة عند استخدام المبرد مع ضغط مرتفعمن المعتاد تمريره في الأنابيب ؛
• عندما يحدث انتقال الحرارة بين ناقلات الحرارة في حالات مختلفة من التجميع (بخار سائل ، غاز) ، فمن المعتاد توجيه السائل إلى الأنابيب والبخار في الحلقة.

المزيد عن حساب واختيار معدات التبادل الحراري

الحد الأدنى / الأقصى لدرجة حرارة المعدن التصميمي لأجزاء الضغط: -39 / +30 درجة مئوية.

بالنسبة للأجزاء غير المضغوطة ، يتم استخدام المواد وفقًا للمواصفة EN 1993-1-10.
تصنيف المنطقة: غير خطرة.
فئة التآكل: ISO 12944-2: C3.

نوع توصيل الأنابيب بصفائح الأنبوب: اللحام.

محركات كهربائية

التنفيذ: غير قابل للانفجار
فئة الحماية: IP 55

محولات التردد

توفير 50٪ من المحركات الكهربائية.

المشجعين

الشفرات مصنوعة من مادة الألمنيوم / البلاستيك المقوى مع ضبط درجة الصوت يدويًا.

مستوى الضوضاء

لا تتجاوز 85 ± 2 ديسيبل على مسافة 1 متر وعلى ارتفاع 1.5 متر من السطح.

إعادة الدوران الخارجي

ينطبق.

الستائر

مصاريع علوية ومداخل وإعادة تدوير مزودة بمحرك هوائي.

لفائف سخان المياه

يتم وضعها في إطار منفصل. يقع كل سخان تحت حزمة الأنبوب.

مفاتيح الاهتزاز

تم تجهيز كل مروحة بمفتاح اهتزاز.

هياكل الصلب

يشمل الدعامات والقضبان وغرف الصرف. لا يتم تضمين أرضية إعادة التدوير الكاملة في نطاق التسليم.

حماية شبكة

شبكة حماية المراوح ، الأجزاء الدوارة.

قطعة منفصلة

قطع غيار للبناء والتشغيل

• مشابك الهياكل الفولاذية: 5٪
• السحابات لأغطية لوحة الرأس: 2٪
• مشابك لتركيبات التهوية والصرف: مجموعة واحدة من كل نوع

قطع غيار لمدة عامين من التشغيل (اختياري)

• أحزمة: 10٪ (مجموعة واحدة على الأقل من كل نوع)
• المحامل: 10٪ (الحد الأدنى 1 من كل نوع)
• حشيات فتحات التهوية والصرف: 2 قطعة. كل نوع
• فتحات التهوية والصرف: مجموعتان من كل نوع

أداة خاصة

• مستشعر مستوى واحد لضبط درجة حرارة ريش المروحة
• طقم إصلاح زعنفة واحدة

الوثائق الفنية باللغة الروسية (نسختان + قرص مضغوط)

للموافقة على وثائق العمل:

• رسم الترتيب العام شاملاً الأحمال
• الاسلاك الرسم البياني
• مواصفات الأجهزة
• خطة اختبار

بالمعدات:

• الوثائق الأساسية حول فحوصات الاختبار وفقًا للمعايير والأكواد والمتطلبات الأخرى
• دليل الاستخدام
• وصف شامل للآلة

وثائق الاختبار والفحص:

• خطة اختبار لكل منصب
• التفتيش داخل المتجر
• اختبار الهيدروستاتيكي
• شهادات المواد
• جواز سفر وعاء الضغط
• التفتيش TUV

معلومات الشحن:

• يتم تجميع واختبار حزمة الأنبوب بالكامل
• لفائف تسخين المياه مجمعة بالكامل
• تجميع الستائر بالكامل
• غرف الصرف الصحي في أجزاء منفصلة
• ستائر تدوير بألواح في أجزاء منفصلة
• مراوح كاملة
• الهياكل الفولاذية في أجزاء منفصلة
• المحركات الكهربائية والمراوح المحورية ومفاتيح الاهتزاز وقطع الغيار في صناديق خشبية
• تجميع الموقع مع السحابات (بدون لحام)

نطاق تسليم

المعدات التالية و وثائق المشروعالمدرجة في نطاق التسليم:

• حسابات درجة الحرارة والميكانيكية
• حزم أنبوب مع سدادات تهوية وتصريف
• مراوح كاملة
• محركات كهربائية
• محولات التردد (50 /٪ من كل المراوح)
• مفاتيح الاهتزاز (100٪ من جميع المراوح)
• غرف الصرف الصحي
• الهياكل الداعمة
• منصات الصيانة للأعمدة والسلالم
• نظام إعادة التدوير الخارجي
• مجسات درجة الحرارة على جانب الهواء
• ستائر حول إعادة التدوير / المدخل / المخرج مع مشغل هوائي
• حلقات الرفع
• التأريض
• تشطيبات السطح
• قطع غيار للبناء والتشغيل
• قطع غيار لمدة عامين من التشغيل
• أداة خاصة
• شفرات التزاوج ، والمشابك والجوانات

لا يتم تضمين المعدات التالية في نطاق التسليم:

• خدمات التثبيت
• التجميع المسبق
• مسامير التثبيت
• العزل الحراري والوقاية من الحريق
• يدعم الكابلات
• الحماية من البرد والحجارة
• منصة للوصول إلى محركات كهربائية
• سخانات كهربائية
• خزانة التحكم لـ محولات التردد*
• مواد للتركيبات الكهربائية *
• وصلات لأجهزة استشعار الضغط ودرجة الحرارة *
• مشعبات المدخل والمخرج ، توصيل الأنابيب والتجهيزات *

المبادلات الحرارية هي الأجهزة التي تعمل على نقل الحرارة من المبرد (مادة ساخنة) إلى مادة باردة (ساخنة). يمكن استخدام الغاز أو البخار أو السائل كناقل للحرارة. حتى الآن ، أكثر أنواع المبادلات الحرارية انتشارًا هي الغلاف والأنبوب. مبدأ تشغيل المبادل الحراري ذو الغلاف والأنبوب هو أن المبردات الساخنة والباردة تتحرك عبر قناتين مختلفتين. تتم عملية نقل الحرارة بين جدران هذه القنوات.

وحدة التبادل الحراري

أنواع وأنواع المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب

مبادل حراري - يكفي جهاز معقدوهناك أنواع عديدة منه. المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب قابلة للتعافي. يتم تقسيم المبادلات الحرارية إلى أنواع حسب اتجاه حركة المبرد. هم انهم:

• تدفق عبر؛
• تيار معاكس.
• التدفق المباشر.

حصلت المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب على اسمها لأن الأنابيب الرفيعة التي يتحرك من خلالها المبرد توجد في منتصف الغلاف الرئيسي. يحدد عدد الأنابيب الموجودة في منتصف الغلاف مدى سرعة تحرك المادة. بدوره ، سيعتمد معامل انتقال الحرارة على سرعة حركة المادة.

لتصنيع المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب ، يتم استخدام الفولاذ السبائكي وعالي القوة. يتم استخدام هذه الأنواع من الفولاذ لأن هذه الأجهزة ، كقاعدة عامة ، تعمل في بيئة شديدة العدوانية يمكن أن تسبب التآكل.
تنقسم المبادلات الحرارية أيضًا إلى أنواع. يتم إنتاج الأنواع التالية من بيانات الجهاز:

• مع غلاف غلاف درجة الحرارة ؛
• بأنابيب ثابتة
• مع أنابيب U
• رأس عائم.

مزايا المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب

وحدات شل وأنبوب في في الآونة الأخيرةهناك طلب مرتفع ، ويفضل معظم المستهلكين هذا النوع المعين من الوحدات. هذا الاختيار ليس عرضيًا - تتمتع وحدات الهيكل والأنبوب بالعديد من المزايا.

مبادل حراري

الميزة الرئيسية والأكثر أهمية هي المقاومة العالية لهذا النوع من الوحدات لمطرقة الماء. لا تتمتع معظم أنواع المبادلات الحرارية المنتجة اليوم بهذه الجودة.

الميزة الثانية هي أن وحدات الغلاف والأنبوب لا تحتاج إلى بيئة نظيفة. معظم الأجهزة في البيئات العدوانية غير مستقرة. على سبيل المثال ، لا تحتوي المبادلات الحرارية اللوحية على هذه الخاصية ، ويمكنها العمل حصريًا في بيئات نظيفة.
الميزة الثالثة المهمة للمبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب هي كفاءتها العالية. من حيث الكفاءة ، يمكن مقارنتها بمبادل حراري لوحة ، والذي يعتبر الأكثر كفاءة من خلال معظم المعلمات.

وبالتالي ، يمكننا القول بثقة أن المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب هي من بين أكثر الوحدات موثوقية ودائمة وكفاءة.

عيوب وحدات الصدف والأنبوب

بالرغم من كل المزايا إلا أن لهذه الأجهزة بعض العيوب التي تستحق الذكر أيضًا.

العيب الأول والأهم هو الحجم الكبير. في بعض الحالات ، يجب التخلي عن استخدام مثل هذه الوحدات على وجه التحديد بسبب أبعادها الكبيرة.

العيب الثاني هو الاستهلاك العالي للمعادن ، وهذا هو سبب ارتفاع أسعار المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب.

مبادل حراري معدني

تعتبر المبادلات الحرارية ، بما في ذلك المبادلات ذات الغلاف والأنبوب ، أجهزة "متقلبة" إلى حد ما. عاجلاً أم آجلاً يحتاجون إلى الإصلاح ، ويترتب على ذلك عواقب معينة. الجزء "الأضعف" من المبادل الحراري هو الأنابيب. هم غالبا مصدر المشكلة. عند القيام بأعمال الإصلاح ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه نتيجة لأي تدخل ، قد ينخفض ​​انتقال الحرارة.

بمعرفة هذه الميزة للوحدات ، يفضل معظم المستهلكين ذوي الخبرة شراء المبادلات الحرارية "بهامش".

المبادل الحراري هو جهاز تنتقل فيه الحرارة بين المبردات.

مبدأ التشغيل

تكون المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب من النوع التعافي ، حيث يتم فصل الوسائط بجدران. يتكون عملهم في عمليات التبادل الحراري بين السوائل. هذا قد يغير حالة التجميع. يمكن أن يحدث التبادل الحراري أيضًا بين السائل والبخار أو الغاز.

المميزات والعيوب

تعتبر المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب شائعة بسبب الصفات الإيجابية التالية:

• المقاومة ل التأثيرات الميكانيكيةومطرقة مائية
• متطلبات منخفضة لنظافة الوسائط ؛
• موثوقية عالية ومتانة ؛
• نطاق نموذج واسع
• إمكانية التطبيق مع بيئات مختلفة.

تشمل عيوب هذا النوع من النماذج ما يلي:

• معامل انتقال الحرارة المنخفض
• أبعاد كبيرة واستهلاك عالي للمعادن ؛
• ارتفاع السعر بسبب زيادة استهلاك المعادن ؛
• الحاجة إلى استخدام الأجهزة بهامش كبير بسبب سد الأنابيب التالفة أثناء الإصلاح ؛
• تؤدي التقلبات في مستوى المكثفات إلى تغيير التبادل الحراري في الأجهزة الأفقية غير الخطية.

تتميز المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب بمعامل انتقال حرارة منخفض. هذا يرجع جزئيًا إلى حقيقة أن مساحة الجسم تبلغ ضعف إجمالي المقطع العرضي للأنابيب. يتيح استخدام الحواجز زيادة سرعة السائل وتحسين نقل الحرارة.

يمر المبرد في الفراغ الحلقي ، ويتم توفير وسط ساخن من خلال الأنابيب. وبالمثل ، يمكن أيضًا تبريده. يتم ضمان كفاءة نقل الحرارة عن طريق زيادة عدد الأنابيب أو عن طريق إنشاء تيار عرضي للمبرد الخارجي.

تعويض الاستطالة الحرارية

تختلف درجة حرارة المواد الحاملة للحرارة ونتيجة لذلك يحدث تشوه حراري للعناصر الهيكلية. يتوفر المبادل الحراري للغلاف والأنبوب مع أو بدون تعويض التمدد. يُسمح بالتثبيت الصلب للأنابيب عندما يصل فرق درجة الحرارة بينها وبين الجسم إلى 25-30 درجة مئوية. إذا تجاوزت هذه الحدود ، يتم استخدام معوضات درجة الحرارة التالية.

1. الرأس "العائم" - إحدى الشبكات غير متصلة بالغلاف وتتحرك بحرية في الاتجاه المحوري عند تمديد الأنابيب. التصميم هو الأكثر موثوقية.
2. يتم تصنيع معوض العدسة على شكل تمويج على الجسم ، والذي يمكن أن يتوسع أو يتقلص.
3. يتم تثبيت معوض صندوق التعبئة في الجزء السفلي العلوي ، والذي لديه القدرة على التحرك جنبًا إلى جنب مع الشبكة أثناء التمدد الحراري.
4. يتم تمديد الأنابيب على شكل حرف U بحرية في وسط نقل الحرارة. العيب هو تعقيد التصنيع.

أنواع المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب

تصميم الأجهزة بسيط ، ودائمًا ما تكون مطلوبة. الجسم الأسطواني عبارة عن غلاف فولاذي بقطر كبير. يتم صنع الفلنجات على حوافها ، حيث يتم تثبيت الأغطية. يتم تثبيت حزم الأنبوب في صفائح أنبوبية داخل الجسم عن طريق اللحام أو التمدد.

المواد المستخدمة في الأنابيب هي الفولاذ والنحاس والنحاس والتيتانيوم. يتم تثبيت الألواح الفولاذية بين الفلنجات أو يتم لحامها في الغلاف. تتشكل حجرات بينها وبين الجسم بداخلها ، تمر من خلالها المبردات. هناك أيضًا حواجز تغير من حركة السوائل التي تمر عبر المبادلات الحرارية للقشرة والأنبوب. يسمح لك التصميم بتغيير سرعة واتجاه التدفق المار بين الأنابيب ، وبالتالي زيادة شدة انتقال الحرارة.

يمكن وضع الأجهزة في الفضاء عموديًا أو أفقيًا أو بميل.

تختلف الأنواع المختلفة من المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب في ترتيب الحواجز وفي ترتيب وصلات التمدد. مع وجود عدد صغير من الأنابيب في الحزمة ، يكون للغلاف قطر صغير ، وأسطح التبادل الحراري صغيرة. لزيادتها ، يتم توصيل المبادلات الحرارية في سلسلة في أقسام. الأبسط هو تصميم الأنبوب داخل الأنبوب ، والذي غالبًا ما يكون مصنوعًا ذاتيًا. للقيام بذلك ، من الضروري تحديد أقطار الداخل و الأنبوب الخارجيوسرعة تدفقات الناقل الحراري. يتم ضمان سهولة التنظيف والإصلاح من خلال الركبتين التي تربط الأقسام المجاورة. غالبًا ما يستخدم هذا التصميم كمبادلات حرارية لقذيفة وأنبوب بخار الماء.

المبادلات الحرارية الحلزونية عبارة عن قنوات مصنوعة شكل مستطيلوملحومة من الصفائح التي تتحرك على طولها المبردات. الميزة هي السطح الكبير للتلامس مع السوائل ، والعيب هو الضغط المنخفض المسموح به.

تصميمات جديدة للمبادلات الحرارية

في عصرنا ، بدأ تطوير إنتاج المبادلات الحرارية المدمجة ذات الأسطح المنقوشة والحركة المكثفة للسوائل. ونتيجة لذلك ، فإن خصائصها التقنية قريبة من الأجهزة الرقائقية. لكن إنتاج الأخير يتطور أيضًا ، ومن الصعب اللحاق به. يعد استبدال المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب بمبادلات حرارية للوحة أمرًا مناسبًا نظرًا للمزايا التالية:

العيب هو التلوث السريع للألواح بسبب صغر حجم الفجوات بينها. إذا تم ترشيح المبردات جيدًا ، فسيعمل المبادل الحراري لفترة طويلة. لا يتم الاحتفاظ بالجسيمات الدقيقة على الألواح المصقولة ، كما أن اضطراب السوائل يمنع ترسب الملوثات.

زيادة شدة التبادل الحراري للأجهزة

يعمل المتخصصون باستمرار على تطوير مبادلات حرارية جديدة ذات غلاف وأنبوب. يتم تحسين المواصفات من خلال استخدام الطرق التالية:

يقلل اضطراب تدفق السوائل بشكل كبير من تراكم القشور على جدران الأنابيب. نتيجة لذلك ، لا يلزم اتخاذ أي إجراءات تنظيف ضرورية للأسطح الملساء.

إن إنتاج المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب مع إدخال طرق جديدة يجعل من الممكن زيادة كفاءة نقل الحرارة بمقدار 2-3 مرات.

نظرًا لتكاليف وتكلفة الطاقة الإضافية ، يحاول المصنعون غالبًا استبدال المبادل الحراري بمبادل حراري لوحة. بالمقارنة مع الأنابيب والأغلفة التقليدية ، فهي أفضل بنسبة 20-30٪ في نقل الحرارة. يرتبط هذا بشكل أكبر بتطوير إنتاج معدات جديدة ، والتي لا تزال تواجه صعوبات.

تشغيل المبادلات الحرارية

الأجهزة تحتاج التفتيش الدوريوالتحكم في العمل. يتم قياس المعلمات مثل درجة الحرارة من قيم مدخلها ومخرجها. إذا انخفضت كفاءة العمل ، فأنت بحاجة إلى التحقق من حالة الأسطح. تؤثر رواسب الملح بشكل خاص على المعلمات الديناميكية الحرارية للمبادلات الحرارية ، حيث تكون الفجوات صغيرة. يتم تنظيف الأسطح بالوسائل الكيميائية، وكذلك بسبب استخدام الاهتزازات فوق الصوتية واضطراب تدفقات الناقل الحراري.

يتكون إصلاح أجهزة الهيكل والأنبوب بشكل أساسي من سد الأنابيب المتسربة ، مما يؤدي إلى تفاقم خصائصها التقنية.

خاتمة

تتنافس المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب الأمثل مع المبادلات الحرارية للوحة ويمكن استخدامها في العديد من مجالات التكنولوجيا. تتميز التصميمات الجديدة بأبعاد أصغر بشكل ملحوظ واستهلاك المعادن ، مما يسمح بتقليل مساحة العمل وتقليل تكلفة الإنشاء والتشغيل.

الآن سننظر في الخصائص التقنية ومبدأ تشغيل المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب ، بالإضافة إلى حساب معلماتها وميزات الاختيار عند الشراء.

توفر المبادلات الحرارية عملية التبادل الحراري بين السوائل ، ولكل منها درجات حرارة مختلفة. حالياً قذيفة وأنبوب مبادل حراريمع نجاح كبير وجد تطبيقه في مختلف الصناعات: الكيماوية والنفط والغاز. لا توجد صعوبات في تصنيعها ، فهي موثوقة ولديها القدرة على تطوير سطح تبادل حراري كبير في جهاز واحد.

حصلوا على هذا الاسم بسبب وجود غلاف يخفي الأنابيب الداخلية.

الجهاز ومبدأ العملية

الهيكل: هيكل من حزم الأنابيب المثبتة في صفائح أنبوبية (شبكات) من الأغطية والأغلفة والدعامات.

المبدأ الذي يعمل به المبادل الحراري ذو الغلاف والأنبوب بسيط للغاية. يتكون من حركة المبردات الباردة والساخنة عبر قنوات مختلفة. يحدث انتقال الحرارة على وجه التحديد بين جدران هذه القنوات.

مبدأ عمل المبادل الحراري للقذيفة والأنبوب

المميزات والعيوب

اليوم ، هناك طلب على المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب بين المستهلكين ولا تفقد مواقعها في السوق. هذا يرجع إلى عدد كبير من المزايا التي تتمتع بها هذه الأجهزة:

1. مقاومة عالية ل. هذا يساعدهم على تحمل قطرات الضغط بسهولة وتحمل الأحمال الشديدة.
2. لا يحتاجون إلى بيئة نظيفة. هذا يعني أنه يمكنهم العمل مع سائل منخفض الجودة لم يتم معالجته مسبقًا ، على عكس العديد من أنواع المبادلات الحرارية الأخرى التي لا يمكن أن تعمل إلا في البيئات غير الملوثة.
3. كفاءة عالية.
4. ارتداء المقاومة.
5. متانة. مع الرعاية المناسبة ، ستعمل وحدات الغلاف والأنبوب لسنوات عديدة.
6. سلامة الاستخدام.
7. قابلية الصيانة.
8. العمل في بيئة عدوانية.

بالنظر إلى المزايا المذكورة أعلاه ، يمكننا الجدال حول موثوقيتها وكفاءتها العالية ومتانتها.

المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب في الصناعة

على الرغم من العدد الكبير من المزايا الملحوظة للمبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب ، فإن هذه الأجهزة لها أيضًا عدد من العيوب:

• الحجم الكلي والوزن الكبير: لوضعهم ، يلزم وجود غرفة ذات حجم كبير ، وهو أمر غير ممكن دائمًا ؛
• المحتوى المعدني العالي: هذا هو السبب الرئيسي لارتفاع سعرها.

أنواع وأنواع المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب

يتم تصنيف المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب اعتمادًا على الاتجاه الذي يتحرك فيه المبرد.

تخصيص الأنواع التاليةوفقًا لهذا المعيار:

• مباشرة من خلال؛
• تيار معاكس.
• تعبر.

يؤثر عدد الأنابيب الموجودة في قلب الغلاف بشكل مباشر على السرعة التي تتحرك بها المادة ، كما أن للسرعة تأثير مباشر على المعامل انتقال الحرارة.

بالنظر إلى هذه الخصائص ، فإن المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب هي من الأنواع التالية:

• مع غلاف غلاف درجة الحرارة ؛
• بأنابيب ثابتة
• مع رأس عائم
• مع أنابيب U.

يتكون نموذج الأنبوب U من لوح أنبوب واحد يتم لحام هذه العناصر فيه. يتيح ذلك للجزء المستدير من الأنبوب أن يستقر بحرية على الدروع الدوارة في الهيكل ، بينما لديهم القدرة على التوسع خطيًا ، مما يسمح باستخدامهم في نطاقات درجات حرارة كبيرة. لتنظيف أنابيب U ، تحتاج إلى إزالة القسم بأكمله بها واستخدام مواد كيميائية خاصة.

حساب المعلمات

لفترة طويلة ، كانت المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب تعتبر الأكثر إحكاما في الوجود. ومع ذلك ، فقد ظهرت ، وهي أكثر إحكاما بثلاث مرات من تلك التي تحتوي على هيكل وأنبوب. بالإضافة إلى ذلك ، فإن ميزات التصميم لمثل هذا المبادل الحراري تؤدي إلى ضغوط حرارية بسبب اختلاف درجة الحرارة بين الأنابيب والغلاف. لذلك ، عند اختيار مثل هذه الوحدة ، من المهم جدًا إجراء حساب مناسب.

صيغة لحساب مساحة المبادل الحراري الصدفي والأنبوب

F هي مساحة سطح التبادل الحراري ؛
t cf - متوسط ​​فرق درجات الحرارة بينهما المبردات;
K هو معامل انتقال الحرارة ؛
س هو مقدار الحرارة.

لإجراء الحساب الحراري للمبادل الحراري للقذيفة والأنبوب ، يلزم استخدام المؤشرات التالية:

• أقصى استهلاك لتسخين المياه ؛
• الخصائص الفيزيائية لسائل التبريد: اللزوجة ، الكثافة ، التوصيل الحراري ، درجة الحرارة النهائية ، السعة الحرارية للماء عند متوسط ​​درجة الحرارة.

عند طلب مبادل حراري للقذيفة والأنبوب ، من المهم معرفة أيهما المواصفات الفنيةهو عنده:

• الضغط في الأنابيب والغلاف.
• قطر الغلاف
• التنفيذ (أفقي / عمودي) ؛
• نوع صفائح الأنبوب (متحرك / ثابت) ؛
• الأداء المناخي.

من الصعب جدًا إجراء حساب مختص بنفسك. وهذا يتطلب معرفة وفهمًا عميقًا لكامل جوهر عملية عملها ، وبالتالي أفضل طريقةسوف تتحول إلى المتخصصين.

تشغيل المبادل الحراري الأنبوبي

المبادل الحراري للقذيفة والأنبوب هو جهاز يتميز بعمر خدمة طويل و معلمات جيدةعملية. ومع ذلك ، مثل أي جهاز آخر ، فإنه يحتاج إلى صيانة مجدولة للعمل بجودة عالية وطويلة الأمد. نظرًا لأن المبادلات الحرارية للقذيفة والأنبوب في معظم الحالات تعمل مع سائل لم تتم معالجته مسبقًا ، فإن أنابيب الوحدة تصبح مسدودة عاجلاً أم آجلاً وتتشكل الرواسب عليها وينشأ عائق أمام التدفق الحر لسائل العمل.

لضمان عدم انخفاض كفاءة المعدات وعدم تعطل وحدة الغلاف والأنبوب ، يجب تنظيفها وشطفها بشكل منهجي.

بفضل هذا ، سيكون قادرًا على القيام بعمل عالي الجودة لفترة طويلة. عند انتهاء صلاحية الجهاز ، يوصى باستبداله بآخر جديد.

إذا كانت هناك حاجة لإصلاح مبادل حراري أنبوبي ، فمن الضروري أولاً تشخيص الجهاز. سيحدد هذا المشاكل الرئيسية ويحدد نطاق العمل الذي يتعين القيام به. الجزء الأضعف منه هو الأنابيب ، وغالبًا ما يكون تلف الأنبوب هو السبب الرئيسي للإصلاح.

لتشخيص المبادل الحراري الصدفي والأنبوب ، يتم استخدام طريقة اختبار هيدروليكي.

في هذه الحالة ، من الضروري استبدال الأنابيب ، وهذه عملية شاقة. من الضروري إخماد العناصر الفاشلة ، وهذا بدوره يقلل من مساحة سطح التبادل الحراري. من خلال التنفيذ أعمال الترميم، من الضروري مراعاة حقيقة أن أي تدخل ، حتى أدنى تدخل ، يمكن أن يؤدي إلى انخفاض في نقل الحرارة.

الآن أنت تعرف كيف يعمل المبادل الحراري الصدفي والأنبوب ، وما أنواعه وميزاته.