Plášťové a rúrkové výmenníky tepla.

Pevné výmenníky tepla (obr. 8.3.2) majú valcové telo 1 , v ktorej je inštalovaný zväzok rúrok 2, upevnené v rúrkových doskách 4, v ktorom sú rúry upevnené rozšírením alebo zváraním. Telo zariadenia je zakryté 5 a 6. Priečky sú inštalované vo vnútri tela 3, vytvorenie určitého smeru prúdenia a zvýšenie jeho rýchlosti v telese (obr. 8.3.4).

Ryža. 8.3.2. Pevný plášťový a rúrkový výmenník tepla:

1 - puzdro (telo); 2 - rúrka; 3 - priečna priečka; 4 - rúrkový plech; 5 - kryt; 6 - kryt (spojovacia skrinka); 3,8 - pozdĺžne priečky v spojovacej skrini a v kryte.

Ryža. 8.3.3. Plášťový a rúrkový výmenník tepla so šošovkovým kompenzátorom na tele.

Na predĺženie dráhy kvapaliny v tele sú zväzky rúrok opatrené priečnymi prepážkami. od oceľový plech 5 mm alebo viac. Vzdialenosť medzi priečkami sa berie od 0,2 m do 50 D N – vonkajší priemer teplovýmenné potrubie. Geometrický tvar prepážok a ich vzájomné usporiadanie určujú charakter pohybu prúdenia cez skriňu výmenníka tepla.

Ryža. 8.3.4. Typy priečnych priečok:

I - so sektorovým výrezom poskytujúcim prietok tekutiny pozdĺž špirálovej línie;

II - so štrbinovým rezom, ktorý poskytuje vlnovitý pohyb;

III - so segmentovým výrezom;

IV - krúžok, poskytujúci pohyb z periférie do stredu a naopak.

Priečne priečky sú pripevnené jedna k druhej pomocou dištančných rúrok, ktoré sú k nim pritlačené spoločnými tyčami (zvyčajne štyrmi). Okrem technologického účelu slúžia priečne prepážky aj ako medzipodpery pre zväzok rúrok, ktoré bránia jeho ohýbaniu pri horizontálnej polohe zariadenia.

Jedno z teplovýmenných médií sa pohybuje cez rúrky a druhé - vo vnútri tela medzi rúrkami. Do rúrok je od čistenia vpúšťané viac znečistené médium, ako aj médium s nižším súčiniteľom prestupu tepla vonkajší povrch rúrky je ťažké a rýchlosť pohybu média v prstencovom priestore je menšia ako v rúrkach.

Pretože sa teploty teplovýmenných médií líšia, teleso a rúrky dostávajú rôzne predĺženia, čo vedie k dodatočným napätiam v prvkoch výmenníka tepla. Pri veľkom teplotnom rozdiele to môže viesť k deformácii až zničeniu rúrok a tela, narušeniu hustoty horenia atď. Takže tvrdé výmenníky tepla sa používajú vtedy, keď teplotný rozdiel teplovýmenných médií nie je väčší ako 50°C.

Výmenníky tepla s kompenzátorom šošovky na tele (obr. 8.3.3) sa používajú na zníženie tepelného napätia v zariadeniach tuhého typu. Takéto výmenníky tepla majú na tele šošovkový kompenzátor, v dôsledku ktorého deformácie sa znižujú teplotné sily v telese a rúrkach. Tento pokles je tým väčší, čím väčší je počet šošoviek v kompenzátore.

Výmenníky tepla s plávajúcou hlavou (Obr. 8.3.5) našiel najširšie uplatnenie. V týchto zariadeniach je jeden koniec zväzku rúrok upevnený v rúrkovnici pripojenej k telu (na obrázku vľavo) a druhý koniec sa môže voľne pohybovať vzhľadom na telo pri zmenách teploty v dĺžke rúrok. Tým sa eliminuje tepelné namáhanie konštrukcie a umožňuje sa pracovať s veľkými teplotnými rozdielmi teplovýmenných médií. Okrem toho je možné čistenie zväzku rúrok a tela zariadenia a uľahčuje sa výmena rúrok. Konštrukcia výmenníkov tepla s plávajúcou hlavou je však zložitejšia a plávajúca hlava nie je prístupná na kontrolu počas prevádzky zariadenia.

Ryža. 8.3.5. Plášťový a rúrkový výmenník tepla s plávajúcou hlavou:

1 - puzdro; 2,3 - vstupné a výstupné komory (poklopy); 4 - zväzok rúrok; 5 - rúrkové plechy; 6 - plávajúci kryt hlavy; 7 - priečky; 8 - svorky na upevnenie krytu; 9 - podpery; 10 - základ; 11 - prstencové vodiace priehradky; 12 - posuvná podpera zväzok rúrok; I, II - vstup a výstup vykurovacieho chladiva; III, IV - vstup a výstup ohrievaného prúdu.

Prepážky inštalované v distribučnej komore a v plávajúcej hlave zvyšujú počet prechodov vo zväzku rúrok. To umožňuje zvýšiť rýchlosť prúdenia a koeficient prestupu tepla do vnútorná stena potrubia.

Prstencový priestor zariadení s plávajúcou hlavou sa zvyčajne vykonáva ako jednopriechodový. Dvoma pohybmi je v tele nainštalovaná pozdĺžna priečka. V tomto prípade je však potrebné špeciálne tesnenie medzi ozvučnicou a puzdrom. Teplovýmenná plocha rúrkových výmenníkov tepla môže byť 1200 m 2 s dĺžkami rúr od 3 do 9 m; podmienený tlak dosahuje 6,4 MPa.

U-rúrkové výmenníky tepla (Obr. 8.3.6) majú rúrkový zväzok, ktorého rúrky sú ohnuté do tvaru latinského písmena a oba konce sú upevnené v rúrkovnici, čo zabezpečuje voľné vysúvanie rúrok bez ohľadu na telo. Tieto výmenníky tepla sa používajú na zvýšené tlaky. Médium posielané do skúmaviek musí byť od čistenia dostatočne čisté vnútorný povrch potrubia je ťažké.

Ryža. 8.3.5. Plášťový a rúrkový výmenník tepla s plávajúcou hlavou.

Obr.8.3.6. Plášťový a rúrkový výmenník tepla s U-rúrkami

V závislosti od počtu pozdĺžnych priečok v tele a spojovacie boxy teplovýmenné rúrkové zariadenia sú rozdelené na jedno-, dvoj- a viacpriechodové ako v rúrke, tak aj v prstencovom priestore. Takže na obr. 8.3.2 výmenník tepla je dvojťahový v rúre aj v prstencovom priestore, čo sa dosiahne inštaláciou pozdĺžnych usmerňovačov 7 a 8.

výmenníky tepla typu rúrka v potrubí.

Na rozdiel od trubicových zariadení, kde je v plášti umiestnený zväzok niekoľkých stoviek trubíc, v zariadeniach tohto typu má každá trubica svoje vlastné puzdro (obr. 8.3.7). Výmenník tepla je zostavený z niekoľkých takýchto sekcií spojených kolektormi na vstupe a výstupe vykurovacieho chladiva. Takéto zariadenia sa používajú na ohrev viskóznych a vysokoviskóznych ropných produktov (olej, motorová nafta, vykurovací olej, dechty).

Zariadenia "potrubie v potrubí" sú neoddeliteľné a skladacie. Prvý z nich sa používa pre médiá, ktoré nedávajú usadeniny v prstencovom priestore, ktorých vonkajšie potrubia sú spojené zváracími dýzami. Spojenia vnútorných rúrok takýchto zariadení môžu byť tuhé (prechodné dvojčatá 3 privarené k rúram) a odnímateľné (dvojičky na prírubách, ako je znázornené na obrázku). Pri tuhom systéme je možné výmenník tepla použiť pre také médiá, pri ktorých by teplotný rozdiel medzi vonkajším a vnútorným potrubím nemal presiahnuť 50 °C.

Ryža. 8.3.7. Sekcia štvorcestného neoddeliteľného výmenníka tepla typu "potrubie v potrubí":

1, 2 - vonkajšie a vnútorné potrubia; 3 - rotačné dvojča;I, II - vstup a výstup vykurovacieho chladiva; III, IV - vstup a výstup ohrievaného prúdu.

Ryža. 8.3.8. Sekcia jednoprúdového skladacieho výmenníka tepla typu "potrubie v potrubí":

1 - vonkajšie potrubia; 2- vnútorné potrubia; 3 - kryt; 4 - rotačné dvojčatá; 5 - priečka; 6 - rúrkový plech; A - vstup a výstup viac znečisteného prúdu; B - vstup a výstup menej znečisteného toku

Skladacie zariadenia "potrubie v potrubí" (obr. 8.3.8) sú vyrobené z úsekov, kde vonkajšie potrubia 4 zjednotené spoločným vekom 3, ktorý slúži na otočenie toku chladiacej kvapaliny z jednej vonkajšej rúrky do druhej a vnútorné rúrky sú spojené pomocou otočných dvojčiat na prírubách vo vnútri tohto krytu. Z takýchto úsekov možno pri veľkom prietoku chladiva (10–200 t/h v potrubí a až 300 t/h v medzikruží) získať batériu viacprúdového zariadenia. Výhodou skladacích zariadení typu trubka v trubke je, že ich možno pravidelne (ako plášť a trubicu) čistiť od usadenín a v prípade poškodenia alebo korózie vymeniť vnútorné alebo vonkajšie potrubia.

Zvyčajne je v zariadeniach "potrubie v potrubí" povolený viac znečistený prietok chladiacej kvapaliny cez vnútorné rúrky a menej znečistený - cez prstenec.

Vo výmenníkoch tepla skladací dizajn vnútorné potrubia na vonkajšej strane môžu mať rebrá na zväčšenie plochy výmeny tepla a tým zlepšenie účinnosti prenosu tepla. Skladacie výmenníky tepla umožňujú čistenie vonkajších a vnútorných povrchov rúr, ako aj použitie rebrovaných vnútorných rúrok. To umožňuje výrazne zvýšiť množstvo odovzdaného tepla.. Obrázok 8.3.9 zobrazuje rebrované rúrky.

Ryža. 8.3.9. Rebrované rúrky:

a - žľabovité zvárané rebrá; b - valcované rebrá; c - vytláčané rebrá; g - zvárané hrotovité rebrá; d - vrúbkované rebrá.

Výmenníky tepla sú zariadenia, ktoré slúžia na prenos tepla z chladiacej kvapaliny (horúcej látky) na studenú (ohrievanú) látku. Ako nosiče tepla možno použiť plyn, paru alebo kvapalinu. K dnešnému dňu sú najrozšírenejšie zo všetkých typov výmenníkov tepla rúrkové. Princíp činnosti rúrkového výmenníka tepla spočíva v tom, že horúce a studené chladivo sa pohybuje cez dva rôzne kanály. Proces prenosu tepla prebieha medzi stenami týchto kanálov.

Jednotka výmeny tepla

Typy a typy rúrkových výmenníkov tepla

Výmenník tepla - dosť komplexné zariadenie a existuje veľa jeho odrôd. Plášťové a rúrkové výmenníky tepla sú rekuperačné. Rozdelenie výmenníkov tepla na typy sa vykonáva v závislosti od smeru pohybu chladiacej kvapaliny. Oni sú:

• krížový tok;
• protiprúd;
• priamy tok.

Plášťové a rúrkové výmenníky tepla dostali svoje meno, pretože tenké rúrky, ktorými sa chladiaca kvapalina pohybuje, sú umiestnené v strede hlavného plášťa. Počet rúrok v strede obalu určuje, ako rýchlo sa látka bude pohybovať. Na druhej strane, koeficient prenosu tepla bude závisieť od rýchlosti pohybu látky.

Na výrobu rúrkových výmenníkov tepla sa používajú legované a vysokopevnostné ocele. Tieto druhy ocelí sa používajú, pretože tieto zariadenia spravidla pracujú v extrémne agresívnom prostredí, ktoré môže spôsobiť koróziu.
Výmenníky tepla sú tiež rozdelené do typov. Vytvárajú sa nasledujúce typy údajov zariadenia:

• s kompenzátorom teplotného krytu;
• s pevnými rúrkami;
• s U-rúrkami;
• plávajúca hlava.

Výhody plášťových a rúrkových výmenníkov tepla

Shell and tube jednotky in nedávne časy sú veľmi žiadané a väčšina spotrebiteľov uprednostňuje tento konkrétny typ jednotky. Táto voľba nie je náhodná - rúrkové jednotky majú mnoho výhod.

výmenník tepla

Hlavnou a najvýznamnejšou výhodou je vysoká životnosť tohto typu jednotky pre hydraulické tlmiče. Väčšina typov dnes vyrábaných výmenníkov tepla túto kvalitu nemá.

Druhou výhodou je, že škrupinové a rúrkové jednotky nepotrebujú čisté prostredie. Väčšina zariadení v agresívnom prostredí je nestabilná. Napríklad doskové výmenníky tepla túto vlastnosť nemajú a sú schopné pracovať výlučne v čistom prostredí.
Treťou významnou výhodou rúrkových výmenníkov tepla je ich vysoká účinnosť. Z hľadiska účinnosti sa dá porovnať s doskovým výmenníkom, ktorý je vo väčšine parametrov najefektívnejší.

Môžeme teda s istotou povedať, že rúrkové výmenníky tepla patria medzi najspoľahlivejšie, najodolnejšie a vysoko efektívne jednotky.

Nevýhody plášťových a rúrkových jednotiek

Napriek všetkým výhodám majú tieto zariadenia niektoré nevýhody, ktoré tiež stoja za zmienku.

Prvou a najvýznamnejšou nevýhodou sú veľké rozmery. V niektorých prípadoch sa od používania takýchto jednotiek musí upustiť práve kvôli veľkým rozmerom.

Druhou nevýhodou je vysoká spotreba kovu, čo je dôvod vysoká cena plášťové a rúrkové výmenníky tepla.

Kovový výmenník tepla

Výmenníky tepla, vrátane rúrkových, sú pomerne „rozmarné“ zariadenia. Skôr či neskôr potrebujú opravu, čo má za následok určité následky. „Najslabšou“ časťou výmenníka tepla sú rúrky. Často sú zdrojom problémov. Pri opravách je potrebné vziať do úvahy, že v dôsledku akéhokoľvek zásahu môže dôjsť k zníženiu prenosu tepla.

Keď poznajú túto vlastnosť jednotiek, väčšina skúsených spotrebiteľov uprednostňuje nákup výmenníkov tepla s "maržou".

Technologické a výrobné možnosti experimentálnej strojárskej výroby CJSC, ako aj nahromadené výrobné skúsenosti zariadenia na výmenu tepla umožňujú nám vyrábať vysokú kvalitu tepelné výmenníky so širokou škálou aplikácií v rôznych priemyselných odvetviach.

Výrobné možnosti na výrobu výmenníkov tepla:

• výroba výmenníkov tepla ako podľa výkresov zákazníka, tak aj podľa rôznych noriem, GOST a TU, vrátane výroby rúrkových, rúrkových výmenníkov tepla
• výroba výmenníkov tepla ako z materiálu Dodávateľa, tak aj z materiálu objednávateľa, so vstupnou kontrolou materiálov
• vypracovanie technickej dokumentácie hydraulické skúšky do 10 MPa (100 kg/cm2)
• nebrzditeľné ovládanie zvarové spoje (kapilárne, ultrazvukové (UT), RTG) realizované kvalifikovanými odborníkmi vlastného certifikovaného laboratória
• dostupnosť zdvíhacích zariadení v kombinácii so železničnými traťami priamo v dielni, čo umožňuje výrobu a expedíciu výmenníkov tepla a kondenzačných jednotiek s hmotnosťou nad 100 ton
• nanášanie (na žiadosť zákazníka) ochranných antikoróznych náterov na ochranu proti chemicky agresívnemu prostrediu a pod.
• výkon účinná tepelná izolácia výmenníky tepla a kondenzačné jednotky (na želanie zákazníka)
• dostupnosť kvalifikovaného personálu

Naše výhody:

• Produkt spĺňa technické požiadavky zákazníka
• Využívanie všetkých nahromadených skúseností spoločnosti
• Flexibilná interakcia so zákazníkom
• Žiadne ťažkosti s koordináciou
• Zabezpečenie kvality výroby
• Neustále zlepšovanie výrobnej technológie a výrobných možností

Výmenník tepla (alebo výmenník tepla)- zariadenie, v ktorom dochádza k prenosu tepla z jedného pracovného prostredia do druhého.

Ako nosiče tepla môžu byť použité kvapaliny, plyny, pary. Vo výmenníkoch tepla sa v závislosti od účelu používajú procesy ohrevu alebo chladenia, varu, kondenzácie a mnohých ďalších technologických procesov používaných v metalurgickom, petrochemickom, ropnom, plynárenskom, chemickom a inom priemysle (vrátane energetiky) a verejných službách.

Podľa spôsobu prenosu tepla sa výmenníky tepla delia na miešanie a povrchný.

Výmenníky tepla so zmiešavacími nosičmi tepla, v takýchto zmiešavacích výmenníkoch tepla sú nosiče tepla v priamom kontakte a zmiešané, pričom prenos tepla je sprevádzaný prenosom hmoty.

V povrchových výmenníkoch tepla dochádza k prenosu tepla cez oddeľujúcu pevnú stenu a nedochádza k priamemu kontaktu medzi nosičmi tepla.

Existujú aj rekuperačné a regeneračné výmenníky tepla.

Rekuperačné výmenníky tepla- sú to výmenníky tepla, v ktorých sa studené a horúce chladivá pohybujú v rôznych kanáloch a výmena tepla prebieha cez stenu medzi nimi.

AT regeneračné výmenníky tepla tepelné nosiče sú postupne v kontakte s pevnou stenou.

Teplo sa hromadí v stene pri kontakte s horúcou chladiacou kvapalinou a uvoľňuje sa pri kontakte s chladom /

Zmiešavacie výmenníky tepla

Zmiešavacie (kontaktné) výmenníky tepla- sú to výmenníky tepla s miešaním médií, určené na realizáciu procesov výmeny tepla a prenosu hmoty priamym miešaním.

To je ich hlavný rozdiel od povrchových výmenníkov tepla. Zariadenia s prúdom pary (PSA), založené na prúdovom vstrekovači, sú najbežnejšie prúdové zmiešavacie výmenníky tepla. Konštrukcia zmiešavacích výmenníkov tepla je jednoduchšia ako povrchové, teplo sa využíva plnohodnotnejšie vďaka priamemu kontaktu nosičov tepla.

Treba však poznamenať, že výmenníky tepla so zmiešaným médiom sú vhodné len vtedy, ak proces takéto miešanie umožňuje. V súčasnosti tepelné schémy veľké bloky s výkonom 300 až 1200 MW pre kogeneračné jednotky a jadrové elektrárne obsahujú ohrievače kondenzátu zmiešavacieho typu. Používanie takýchto zariadení sa zvyšuje celková účinnosť turbínové inštalácie. Dodatočný počet čerpadiel na čerpanie kondenzátu, požiadavky na ochranu pred vniknutím vody, náročnosť umiestnenia ohrievačov však obmedzujú široké použitie zmiešavacích ohrievačov. Široká aplikácia tento typ výmenníkov tepla sa nachádza aj v zariadeniach na spätné získavanie tepla zo spalín, odpadovej pary a pod.

V priemysle sú najbežnejšie povrchové rekuperačné výmenníky tepla:

• plášťové a rúrkové výmenníky tepla
• doskové výmenníky tepla
• doskové výmenníky tepla
• rebrové výmenníky tepla
• objemové a ponorné výmenníky tepla
• skrútené výmenníky tepla
• hadovitý
• špirálové výmenníky tepla
• dvojrúrkové (typ "potrubie v potrubí") výmenníky tepla

Plášťové a rúrkové výmenníky tepla sú najbežnejšie zariadenia. Používajú sa v rôznych technologických procesov sprevádzaná výmenou tepla medzi kvapalinami, parami a plynmi, a to aj pri výmene stav agregácie. Plášťové výmenníky tepla pozostávajú z rúrkových zväzkov upevnených v rúrkovnici s medziľahlými priečkami, telesami (plášťami), krytmi, komorami, odbočkami a podperami. Teplovýmenná plocha takýchto teplovýmenných rúrkových zariadení môže dosiahnuť niekoľko desiatok tisíc metrov štvorcových a pozostávajú z desiatok tisíc rúr. V konštruktívnej schéme rúrkových výmenníkov tepla je zabezpečené oddelenie rúrkového a medzikružného priestoru a každý z nich môže byť rozdelený na niekoľko priechodov pracovného média (chladiva).

Podľa ich konštrukčnej schémy môžu byť rúrkové ohrievače:

• rúrkové výmenníky tepla s pevným pripevnením koncov rúr v hlavných (koncových) rúrkovinách;
• rúrkové výmenníky tepla s medziľahlými priečnymi prepážkami pozdĺž dĺžky rúr (medzi hlavnými rúrkami);
• rúrkové výmenníky tepla so šošovkovým kompenzátorom na tele;
• rúrkové výmenníky tepla s rúrkami v tvare U;
• rúrkové výmenníky tepla s plávajúcou komorou;
• rúrkové výmenníky tepla s vlnovcovým kompenzátorom na vstupnom potrubí;
• rúrkové výmenníky tepla s priečnym usporiadaním zväzkov rúrok voči telu.

Výhody plášťových a rúrkových výmenníkov tepla:

• jednoduchosť dizajnu, výrobnej technológie, inštalácie a opravy
• vyšší tepelný výkon zariadení v porovnaní s lamelovými
• sú vhodnejšie na čistenie, čo výrazne uľahčuje údržbu a zvyšuje ich životnosť (proces čistenia je obzvlášť účinný pri systémoch čistenia guľôčok (sho))
• udržiavateľnosť a ekonomická výhodnosť substitúcie oddelené časti zariadení
• v dôsledku vyššie uvedeného nižšie prevádzkové náklady na rúrkové výmenníky tepla

V súčasnosti sa začali objavovať moderné rúrkové výmenníky, vybavené rúrkami profilovanými tak, že zvýšenie hydraulického odporu mierne prevyšuje zvýšenie prestupu tepla v dôsledku použitia prúdových vírov. To sa dosiahne rolovaním ďalej vonkajší povrch rúrky s prstencovými alebo špirálovitými drážkami, v dôsledku ktorých sa na vnútornom povrchu rúrky vytvárajú hladko obrysové výstupky malej výšky, ktoré zvyšujú prenos tepla v rúrkach. Táto technológia okrem dôležité ukazovatele ako vysoká spoľahlivosť a nižšie náklady, poskytuje domácemu rúrkovému zariadeniu ďalšie výhody v porovnaní so zahraničnými lamelovými náprotivkami.

Rebrové výmenníky tepla sa používajú na zvýšenie prestupu tepla cez kovové steny rebier v prípadoch, keď sú koeficienty prestupu tepla na oboch stranách steny veľmi rozdielne: napríklad pri prenose tepla z kondenzovanej pary na stenu a zo steny na ohriaty vzduch . Rebrovanie teplovýmennej plochy je zavedené zo strany steny s nižším súčiniteľom prestupu tepla. V priemysle sa používajú výmenníky tepla s rôzne druhy rebrá: podložkové, lamelové, špirálové, drôtené, rebrové, priečne a pozdĺžne delené atď. Na rebrovanie výmenníkov tepla sa volí tenkostenný, teplovodivý materiál, ktorý sa k stene pripevňuje zváraním, spájkovaním, vrúbkovaním atď.

Doskové výmenníky tepla sa používajú na výmenu tepla medzi plynmi a inými chladivami, zvyčajne s nízkymi koeficientmi prestupu tepla. Konštrukčne sú tieto zariadenia zostavené z lisovaných dosiek, ktoré tvoria kanály pre jednu chladiacu kvapalinu na jednej strane dosky a na druhej strane pre druhú stranu dosky.

Dosky sú medzi sebou oddelené dištančnými vložkami, možno ich zvárať v pároch a zostaviť požadovaný povrch výmena tepla.

Výhody doskových výmenníkov tepla je ich kompaktnosť, výrazná, objemovo špecifická vykurovacia plocha. Dobrá tepelná účinnosť pre množstvo kombinácií parametrov prenosu tepla.

K nevýhodám konštrukcie taniera zahŕňajú nemožnosť použitia médií pri vysokých tlakoch, malý tepelná energia, obmedzená životnosť, ťažkosti pri prevádzke, čistení, tesnení a opravách. Zvýšené požiadavky na kvalitu teplonosných kvapalín.

Doskové výmenníky tepla pozostávajú zo systému deliacich dosiek, medzi ktorými sú rebrované plochy - trysky pripevnené k doskám. Doskové výmenníky tepla sú spravidla neoddeliteľné a líšia sa typom rebier (hladké, vlnité, prerušované atď.), Ako aj smerom pracovného média (priamy prúd, protiprúd). , krížik).

V objemových výmenníkoch tepla (plášťové a rúrkové výmenníky tepla s U-rúrkami) jedno z médií je sústredené v otvorenom objeme alebo vo veľkoobjemovej nádobe a druhé prúdi cez rúrkový zväzok rovných, U-tvarovaných alebo špirálových rúrok. Používajú sa objemové výmenníky tepla s ponoreným rúrkovým hadom alebo zväzkom priamych rúrok.

Krútené výmenníky tepla bežné v chladiarenskom a chemickom priemysle. V takýchto zariadeniach je možné umiestniť väčšiu teplovýmennú plochu ako v zariadeniach s rovnými rúrkami. Krútený výmenník tepla pozostáva z centrálnej rúrky (jadra), na ktorej sú špirálovito navinuté zväzky rúrok. Stúpanie vinutia a vzdialenosť medzi rúrkami sú zvolené z podmienky rovnakej dĺžky rúr. V rôznych radoch rúr sú rôzne smery vinutia (vľavo a vpravo). Dištančné vložky nastavujú medzeru medzi rúrkami. Zväzky skrútených rúrok zabezpečujú teplotnú kompenzáciu a tesnosť v ich koncových bodoch. Systémy krútených rúr sú spravidla viacpriechodové.

Špirálové výmenníky tepla sú rúrkové zariadenia obsahujúce stočené rúry, ktorých cievky sú umiestnené pozdĺž špirálovej línie. K rozdeľovaču prívodu chladiacej kvapaliny môže byť pripojených niekoľko cievok. V tepelných výmenníkoch para-voda sa vykurovacie médium-para zvyčajne privádza zhora a ochladené médium-voda do priestoru rúrok zospodu. Zariadenia sú tiež široko používané v systémoch na ohrev kondenzátu a napájacej vody zariadení s parnými turbínami, napríklad plášťový a rúrkový výmenník tepla kondenzátora, ale v súčasnosti sa čoraz viac nahrádzajú „komorovými“ výmenníkmi tepla s komorami na prívod chladiacej kvapaliny. Zároveň sa objavuje konštrukčný vývoj moderných kolektorovo-špirálových paro-vodných výmenníkov tepla pre použitie v systéme ohrevu napájacej vody turbínových elektrární tepelných elektrární a jadrových elektrární. Podľa vývojárov môže použitie takýchto zariadení veľmi výrazne znížiť spotrebu kovu celého zariadenia na výmenu tepla zariadení s parnými turbínami.

Špirálové výmenníky tepla sú jedno z konštrukčne najjednoduchších zariadení a pozostávajú z dvoch oceľových pások navinutých do špirály okolo stredovej deliacej steny a tvoriacich dva paralelné špirálové kanály pre pracovné médiá. špirálové kanály obdĺžnikový rez ohraničené z koncov krytmi, v ktorých sú dýzy na privádzanie alebo vypúšťanie média. Zariadenia sa tiež zvyčajne používajú pri nízkych prietokoch, ako aj rozdieloch v tlaku a teplote pracovných médií. AT posledné roky tiež sa zariadenia nahrádzajú doskovými výmenníkmi tepla.

Dvojrúrkové výmenníky tepla typu "potrubie v potrubí" sa už dlho používajú v priemysle. Zariadenia sú tiež vhodné na ohrev a chladenie pracovných médií pod vysoký tlak. Tieto výmenníky dosahujú dobré koeficienty prestupu tepla. Pri výrobe, inštalácii a prevádzke sú pomerne jednoduché a pri absencii potreby čistenia sú zvárané. Napriek jednoduchosti dizajnu sú však takéto výmenníky tepla dosť objemné, ich špecifická spotreba kovu je v porovnaní s inými zariadeniami vysoká. Z tohto dôvodu sa rozsah takýchto výmenníkov tepla neustále zmenšuje.

Naše výrobné skúsenosti to ukazujú dôležitým faktorom, ovplyvňujúce kvalitu výroby tak zložitých zariadení, akými sú výmenníky tepla pracujúce pod tlakom, nie je len prítomnosť technická dokumentácia, ale aj technicky dobre riešený výrobná technológia. Dovoľujeme si Vás upozorniť, že na rozdiel od technickej dokumentácie a výrobných zariadení, výrobná technológia- toto nie je replikovaná kategória; je viazaná na špecifickú výrobu, čo tejto druhej dáva vážne výhody oproti konkurentom, ktorí nemajú vlastnú, rokmi overenú technológiu. Je zrejmé, že už zvládnutá a osvedčená výrobná technológia umožňuje v čo najkratšom čase začať s výrobou sériových a malosériových výrobkov, ako aj rýchlo zvládnuť výrobu experimentálnych vzoriek jednotlivých výrobkov.

Hlavné kondenzátory turbíny

Slúži na vytvorenie podtlaku vo výfukovom potrubí turbíny, uloženie, primárne odvzdušnenie a návrat do cyklu parného kondenzátu vychádzajúceho z turbíny. Kondenzátor je zároveň súčasťou kotlového systému stanice. Vákuum v kondenzátore vzniká kondenzáciou pary odsávanej v turbíne v dôsledku prudkého poklesu merného objemu pri premene pary na kondenzát a nasávaním nekondenzovateľných plynov z kondenzátora.
V moderných výkonných parných turbínach sa používajú takmer výlučne kondenzátory povrchového typu, v ktorom je chladiaca voda čerpaná vo vnútri rúrok zväzkov rúrok umiestnených v parnom priestore kondenzátorov. Para prichádzajúca z turbíny prichádza do kontaktu so studeným povrchom rúrok a kondenzuje na nich, pričom odovzdáva teplo vyparovania chladiacej vode prúdiacej vo vnútri rúrok. Kondenzát steká na dno kondenzátora a je čerpaný zo zberača kondenzátu čerpadlami kondenzátu. Vzduch a nekondenzovateľné plyny prenikajúce cez netesnosti zariadenia sa odvádzajú z kondenzátora vyhadzovače. Parný kondenzát sa používa na pohon kotlov a má veľkú hodnotu, pretože. podrobené vysokému stupňu čistenia. Kondenzátor nesmie umožňovať podchladenie kondenzátu a musí mať minimálny odpor voči chladiacej vode. Teoreticky možné vákuum v kondenzátore závisí len od teploty a množstva dostupnej chladiacej vody. Praktické vákuum v prevádzke závisí od dokonalosti konštrukcie kondenzátora, hustoty vákua vákuovej časti turbínového zariadenia a čistoty rúrok kondenzátora.

Konštrukcia kondenzátora, pre turbíny rôznych výkonov od 25 do 1200 MW, je daná umiestnením v inštalácii a vyhotovením základu, napríklad ak teplovýmenná plocha kondenzátora dosahuje 8800 m2 a obsahuje až 84000 rúrok, hmotnosť takéhoto kondenzátora dosahuje 2000 ton.
Všetky kondenzátory sú komplexnou priestorovou štruktúrou v hlbokom vákuu. Kryty kondenzátorov sú vyrobené z uhlíkového oceľového plechu a majú vnútorné rebrá a sú vystužené pozdĺžnymi a priečnymi výstužami z okrúhlej ocele. Chladiace rúrky sú svojimi koncami upevnené v hlavných rúrkových doskách a sú podopreté v medziľahlých stenách rúrky. Umiestnenie usmerňovačov v puzdre sa vykonáva podľa výpočtu pre vibrácie, aby sa vylúčili nebezpečné formy vibrácií rúr. Vodné boxy sú zvyčajne privarené a majú otváracie kryty na výmenu trubice. Pre prístup do vodných komôr pri malých prácach majú kryty poklopy. Horná časť kondenzátora môže byť postavená jeden alebo dva regeneračný ohrievač nízky tlak . Kondenzátory sú zvyčajne celý riadok zariadenia na príjem pary a vody z rôznych zariadení turbínového závodu, potrebné na realizáciu cyklu.

CJSC "Experimentálna strojárska výroba" ponúka svojim zákazníkom nielen výrobu technologické vybavenie, nielen službami vlastnej výrobnej základne, ale aj dlhoročnými skúsenosťami, overenými výrobných technológií a pripravenosť kvalifikovaného personálu riešiť Vaše problémy.

Plášťový a rúrkový výmenník tepla: technické vlastnosti a princíp činnosti

5 (100 %) hlasov: 3

Teraz zvážime technické vlastnosti a princíp fungovania plášťových a rúrkových výmenníkov tepla, ako aj výpočet ich parametrov a vlastností výberu pri nákupe.

Výmenníky tepla zabezpečujú proces výmeny tepla medzi kvapalinami, z ktorých každá má rozdielna teplota. V súčasnosti si rúrkový výmenník tepla našiel uplatnenie s veľkým úspechom v rôznych priemyselných odvetviach: chemický, ropný, plynárenský. Pri ich výrobe nie sú žiadne ťažkosti, sú spoľahlivé a majú schopnosť vyvinúť veľkú teplovýmennú plochu v jednom zariadení.

Toto meno dostali kvôli prítomnosti puzdra, ktoré skrýva vnútorné rúry.

Zariadenie a princíp činnosti

Štruktúra: štruktúra zväzkov rúrok upevnených v rúrkovnicových plechoch (mriežkach) krytov, puzdier a podpier.

Princíp fungovania rúrkového výmenníka tepla je pomerne jednoduchý. Spočíva v pohybe studenej a horúcej chladiacej kvapaliny cez rôzne kanály. K prenosu tepla dochádza presne medzi stenami týchto kanálov.

Princíp fungovania plášťového a rúrkového výmenníka tepla

Výhody a nevýhody

Plášťové výmenníky tepla sú dnes medzi spotrebiteľmi žiadané a nestrácajú svoje pozície na trhu. Je to spôsobené značným počtom výhod, ktoré tieto zariadenia majú:

1. Vysoká odolnosť voči. To im pomáha ľahko znášať poklesy tlaku a odolávať silnému zaťaženiu.
2. Nepotrebujú čisté prostredie. To znamená, že môžu pracovať s nekvalitnou kvapalinou, ktorá nebola vopred upravená, na rozdiel od mnohých iných typov výmenníkov tepla, ktoré môžu pracovať len v neznečistenom prostredí.
3. Vysoká účinnosť.
4. Odolnosť proti opotrebovaniu.
5. Trvanlivosť. Pri správnej starostlivosti budú škrupinové a rúrkové jednotky fungovať mnoho rokov.
6. Bezpečnosť používania.
7. Udržiavateľnosť.
8. Práca v agresívnom prostredí.

Vzhľadom na vyššie uvedené výhody môžeme polemizovať o ich spoľahlivosti, vysokej účinnosti a odolnosti.

Plášťové a rúrkové výmenníky tepla v priemysle

Napriek tomu veľký počet Známe výhody rúrkových výmenníkov tepla, tieto zariadenia majú aj niekoľko nevýhod:

• celková veľkosť a významná hmotnosť: na ich umiestnenie je potrebná miestnosť značnej veľkosti, čo nie je vždy možné;
• vysoký obsah kovov: to je hlavný dôvod ich vysokej ceny.

Typy a typy rúrkových výmenníkov tepla

Plášťové a rúrkové výmenníky tepla sú klasifikované v závislosti od smeru, ktorým sa chladiaca kvapalina pohybuje.

Prideliť nasledujúce typy podľa tohto kritéria:

• Priamo cez;
• protiprúd;
• kríž.

Počet rúrok umiestnených v srdci plášťa priamo ovplyvňuje rýchlosť, ktorou sa látka bude pohybovať, a rýchlosť má priamy vplyv na koeficient prenos tepla.

Vzhľadom na tieto vlastnosti sú rúrkové výmenníky tepla nasledujúcich typov:

• s kompenzátorom teplotného krytu;
• s pevnými rúrkami;
• s plávajúcou hlavou;
• s U-rúrkami.

Model U-rúrky pozostáva z jedného rúrkového plechu, do ktorého sú tieto prvky privarené. To umožňuje, aby sa zaoblená časť trubice voľne opierala o otočné štíty v kryte, pričom majú schopnosť lineárneho rozťahovania, čo umožňuje ich použitie vo veľkých teplotných rozsahoch. Na čistenie U-rúr je potrebné odstrániť celú časť s nimi a použiť špeciálne chemikálie.

Výpočet parametrov

Po dlhú dobu boli rúrkové výmenníky tepla považované za najkompaktnejšie, aké existujú. Objavili sa však, ktoré sú trikrát kompaktnejšie ako rúrkové. Okrem toho konštrukčné vlastnosti takéhoto výmenníka tepla vedú k tepelnému namáhaniu v dôsledku teplotného rozdielu medzi rúrkami a plášťom. Preto je pri výbere takejto jednotky veľmi dôležité vykonať jej kompetentný výpočet.

Vzorec na výpočet plochy rúrkového výmenníka tepla

F je plocha teplovýmennej plochy;
t cf - priemerný teplotný rozdiel medzi chladiace kvapaliny;
K je koeficient prestupu tepla;
Q je množstvo tepla.

Na vykonanie tepelného výpočtu rúrkového výmenníka tepla sú potrebné tieto ukazovatele:

• maximálna spotreba vykurovacej vody;
• fyzikálne vlastnosti chladiacej kvapaliny: viskozita, hustota, tepelná vodivosť, konečná teplota, tepelná kapacita vody pri priemernej teplote.

Pri objednávaní plášťového a rúrkového výmenníka tepla je dôležité vedieť, ktorý Technické špecifikácie on má:

• tlak v potrubí a plášti;
• priemer puzdra;
• prevedenie (horizontálne\vertikálne);
• typ rúrok (pohyblivé\pevné);
• Klimatická výkonnosť.

Je dosť ťažké urobiť kompetentný výpočet sami. To si vyžaduje znalosti a hlboké pochopenie celej podstaty procesu jeho práce najlepšia cesta sa obráti na špecialistov.

Prevádzka rúrkového výmenníka tepla

Plášťový a rúrkový výmenník tepla je zariadenie, ktoré sa vyznačuje dlhou životnosťou a dobré parametre prevádzka. Ako každé iné zariadenie však pre kvalitnú a dlhodobú prácu potrebuje plánovanú údržbu. Keďže vo väčšine prípadov plášťové a rúrkové výmenníky tepla pracujú s kvapalinou, ktorá nebola predčistená, rúrky agregátu sa skôr či neskôr upchajú a tvoria sa na nich usadeniny a vzniká prekážka pre voľné prúdenie pracovnej tekutiny.

Aby sa zabezpečilo, že účinnosť zariadenia neklesne a jednotka plášťa a rúrky sa nepokazí, mala by sa systematicky čistiť a preplachovať.

Vďaka tomu bude môcť kvalitná práca na dlhú dobu. Po skončení životnosti zariadenia sa odporúča vymeniť ho za nové.

Ak je potrebné opraviť rúrkový výmenník tepla, potom je najprv potrebné diagnostikovať zariadenie. Tým sa identifikujú hlavné problémy a vymedzí sa rozsah práce, ktorá sa má vykonať. Najslabšou časťou sú rúrky a najčastejšie je hlavným dôvodom opravy poškodenie rúrky.

Na diagnostiku rúrkového výmenníka tepla sa používa hydraulická testovacia metóda.

V tejto situácii je potrebné vymeniť rúrky, čo je namáhavý proces. Poškodené prvky je potrebné tlmiť, čím sa zmenšuje plocha povrchu výmeny tepla. Realizáciou opravárenské práce, je potrebné vziať do úvahy skutočnosť, že akýkoľvek, aj ten najmenší zásah môže spôsobiť zníženie prestupu tepla.

Teraz viete, ako funguje rúrkový výmenník tepla, aké druhy a vlastnosti má.

Technický popis

Plášťové a rúrkové výmenníky tepla vyrábané spoločnosťou Geoclima- pomerne zložité zariadenie a existuje veľa druhov. Patria k typu rekuperačných. Rozdelenie výmenníkov tepla na typy sa vykonáva v závislosti od smeru pohybu chladiacej kvapaliny.

Typy rúrkových výmenníkov tepla:

• krížový tok;
• protiprúd;
• priamy tok.

Plášťové a rúrkové výmenníky tepla dostali svoje meno, pretože tenké rúrky, ktorými sa chladiaca kvapalina pohybuje, sú umiestnené v strede hlavného plášťa. Počet rúrok v strede obalu určuje, ako rýchlo sa látka bude pohybovať. Na druhej strane, koeficient prenosu tepla bude závisieť od rýchlosti pohybu látky. Plášťové výmenníky tepla CROM / GEOCLIMA sa používajú na ohrev/chladenie, kondenzáciu/odparovanie rôznych kvapalných a parných médií v rôzne procesy výroby.

Výroba plášťových a rúrkových výmenníkov tepla v Rusku vyrába tieto typy zariadení:

• Plášťové výmenníky tepla Geoclima pre stlačené plyny
• Plášťové výmenníky tepla Geoclima pre rekuperáciu tepla výfukových plynov
• Plášťové výmenníky tepla Geoclima na chladenie bioplynu
• Plášťové výmenníky tepla Geoclima – para/voda
• Plášťové a rúrkové výmenníky tepla Geoclima pre CO 2
• Plášťové výmenníky tepla Geoclima špeciálne materiály(inox 304, 316, 316L, 316Ti, 321, 90Cu10NiFe, 70Cu30NiFe, uhlíková oceľ, titán)
• Plášťové výmenníky tepla Geoclima s koaxiálnymi rúrkami. (používa sa na ohrev chladenie plynov, olejov, agresívnych médií, spätné získavanie tepla zo spalín. Prevádzkové podmienky rúrkových výmenníkov tepla s CROM koaxiálnymi rúrkami; tlak -300ATM, teplota +600*C.
• Plášťové výmenníky tepla Geoklima zaplaveného typu (cirkulácia chladiva prebieha v prstencovom priestore a cirkulácia vody cez potrubia).

Zvláštnosti

Použitie pokročilého vývoja a technológií pri vytváraní plášťových a rúrkových výmenníkov tepla poskytuje maximálnu účinnosť prenosu tepla pri rovnakej veľkosti.

Na výrobu rúrkových výmenníkov tepla sa používajú legované a vysokopevnostné ocele. Tieto druhy ocelí sa používajú, pretože tieto zariadenia spravidla pracujú v extrémne agresívnom prostredí, ktoré môže spôsobiť koróziu.

Výmenníky tepla sú tiež rozdelené do typov. Vytvárajú sa nasledujúce typy údajov zariadenia:

• s kompenzátorom teplotného krytu;
• s pevnými rúrkami;
• s U-rúrkami;
• s plávajúcou hlavou;
• je možné použiť aj komplex konštrukčné riešenia napríklad plávajúca hlava a tepelný kompenzátor môžu byť použité v jednom dizajne.

Zariadenia typu škrupina a trubica sú klasifikované podľa ich funkcií:

• Výmenníky tepla sú univerzálne;
• Výparníky;
• Kondenzátory;
• Chladničky;

Podľa umiestnenia sú výmenníky tepla:

• horizontálne;
• vertikálne

Charakteristické vlastnosti zariadenia:
Hlavnou a najvýznamnejšou výhodou je vysoká odolnosť tohto typu jednotiek proti vodnému rázu. Väčšina typov dnes vyrábaných výmenníkov tepla túto kvalitu nemá.

Druhou výhodou je, že škrupinové a rúrkové jednotky nepotrebujú čisté prostredie. Väčšina zariadení v agresívnom prostredí je nestabilná. Napríklad doskové výmenníky tepla túto vlastnosť nemajú a sú schopné pracovať výlučne v čistom prostredí.

Treťou významnou výhodou rúrkových výmenníkov tepla je ich vysoká účinnosť. Z hľadiska účinnosti sa dá porovnať s doskovým výmenníkom, ktorý je vo väčšine parametrov najefektívnejší.

Môžeme teda s istotou povedať, že rúrkové výmenníky tepla patria medzi najspoľahlivejšie, najodolnejšie a vysoko efektívne jednotky:

• skvelý výkon
• kompaktnosť
• spoľahlivosť
• všestrannosť pri použití.