OBLOŠČI IN CEVNI TOPLOTNI IZMENJEVALNIKI.

Togi tip toplotnih izmenjevalnikov (slika 8.3.2) imajo valjasto telo 1 , v katerega je nameščen cevni snop 2, pritrjen v cevne plošče 4, v kateri so cevi pritrjene z razširjanjem ali varjenjem. Telo naprave je pokrito 5 in 6. Pregrade so nameščene znotraj telesa 3, ustvarjanje določene smeri toka in povečanje njegove hitrosti v telesu (slika 8.3.4).

riž. 8.3.2. Togi toplotni izmenjevalnik s lupino in cevi:

1 - ohišje (telo); 2 - cev; 3 - prečna predelna stena; 4 - cevni list; 5 - pokrov; 6 - pokrov (razvodna škatla); 3,8 - vzdolžne predelne stene v razvodni omarici in v ohišju.

riž. 8.3.3. Plastični toplotni izmenjevalec s kompenzatorjem leč na ohišju.

Za podaljšanje poti tekočine v telesu so snopi cevi opremljeni s prečnimi predelnimi stenami. od jeklena pločevina debeline 5 mm ali več. Razdalja med predelnimi stenami je vzeta od 0,2 m do 50 D N – zunanji premer cev za izmenjavo toplote. Geometrijska oblika pregrade in njihova medsebojna razporeditev določata naravo gibanja toka skozi ohišje toplotnega izmenjevalnika.

riž. 8.3.4. Vrste prečnih pregrad:

I - s sektorskim izrezom, ki zagotavlja pretok tekočine vzdolž vijačne črte;

II - z zarezanim rezom, ki zagotavlja valovito gibanje;

III - s segmentnim izrezom;

IV - obroč, ki zagotavlja gibanje od obrobja do središča in obratno.

Prečne predelne stene so pritrjene ena glede na drugo z distančnimi cevmi, ki so nanje pritisnjene s skupnimi palicami (običajno štirimi). Prečne predelne stene služijo poleg tehnološkega namena tudi kot vmesna opora za cevni snop, ki preprečuje upogibanje, ko je aparat vodoravno.

Eden od medijev za izmenjavo toplote se premika skozi cevi, drugi pa - znotraj telesa med cevmi. V cevi je dovoljen bolj onesnažen medij, pa tudi medij z nižjim koeficientom prehoda toplote, saj je čiščenje zunanja površina cevi je težko, hitrost gibanja medija v obročastem prostoru pa je manjša kot v ceveh.

Ker se temperature medijev za izmenjavo toplote razlikujejo, so telo in cevi različne raztezke, kar vodi do dodatnih napetosti v elementih toplotnega izmenjevalnika. Pri veliki temperaturni razliki lahko to povzroči deformacijo in celo uničenje cevi in ​​telesa, kršitev gostote sežganja itd. Torej trdi izmenjevalniki toplote se uporabljajo, kadar temperaturna razlika med toplotno izmenjevalnimi mediji ni večja od 50 °C.

Toplotni izmenjevalniki s kompenzatorjem leč na ohišju (slika 8.3.3) se uporabljajo za zmanjšanje toplotnih napetosti v napravah togega tipa. Takšni toplotni izmenjevalniki imajo na telesu lečalni kompenzator, zaradi deformacije katerega se zmanjšajo temperaturne sile v telesu in ceveh. To zmanjšanje je tem večje, večje je število leč v kompenzatorju.

Toplotni izmenjevalniki s plavajočo glavo (slika 8.3.5) našel najširšo uporabo. Pri teh napravah je en konec snopa cevi pritrjen v cevno ploščo, ki je povezana s telesom (levo na sliki), drugi konec pa se lahko prosto premika glede na telo s temperaturnimi spremembami dolžine cevi. To odpravlja toplotne napetosti v konstrukciji in omogoča delo z velikimi temperaturnimi razlikami medijev za izmenjavo toplote. Poleg tega je možno čiščenje cevnega snopa in telesa aparata ter olajšana zamenjava snopov cevi. Vendar je zasnova toplotnih izmenjevalnikov s plavajočo glavo bolj zapletena in plavajoča glava ni dostopna za pregled med delovanjem aparata.

riž. 8.3.5. Toplotni izmenjevalnik z lupino in cevi s plavajočo glavo:

1 - ohišje; 2,3 - dovodne in izstopne komore (pokrovi); 4 - snop cevi; 5 - cevni listi; 6 - plavajoči pokrov glave; 7 - predelne stene; 8 - sponke za pritrditev pokrova; 9 - nosilci; 10 - temelj; 11 - obročaste vodilne pregrade; 12 - drsna podpora snop cevi; I, II - dovod in izhod hladilne tekočine za ogrevanje; III, IV - dovod in izhod ogrevanega toka.

Pregrade, nameščene v razdelilni komori in v plavajoči glavi, povečajo število prehodov v snopu cevi. To omogoča povečanje hitrosti toka in koeficienta prenosa toplote na notranja stena cevi.

Obročasti prostor naprav s plavajočo glavo se običajno izvaja kot enoprehodni. Z dvema premikoma je v telo nameščena vzdolžna predelna stena. Vendar pa je v tem primeru potrebno posebno tesnilo med pregrado in ohišjem. Površina toplotne izmenjevalne površine cevnih toplotnih izmenjevalnikov je lahko 1200 m 2 z dolžino cevi od 3 do 9 m; pogojni tlak doseže 6,4 MPa.

U-cevni toplotni izmenjevalniki (slika 8.3.6) imajo cevni snop, katerega cevi so upognjene v obliki latinske črke in, oba konca pa sta pritrjena v cevni list, kar zagotavlja prosto podaljševanje cevi, ne glede na telo. Ti toplotni izmenjevalci se uporabljajo za povišani tlaki. Medij, ki se pošlje v cevi, mora biti od čiščenja dovolj čist notranja površina cevi je težko.

riž. 8.3.5. Toplotni izmenjevalec z lupino in cevi s plavajočo glavo.

Slika 8.3.6. Plastični in cevni toplotni izmenjevalec z U-cevmi

Odvisno od števila vzdolžnih predelnih sten v telesu in razvodne omarice toplotno izmenjevalne lupino-cevne naprave so razdeljene na eno-, dvo- in večprehodne tako v cevi kot v obročastem prostoru. Torej, na sl. 8.3.2 toplotni izmenjevalec je dvohoden tako v cevi kot v obročastem prostoru, kar se doseže z vgradnjo vzdolžnih pregrad 7 in 8.

toplotni izmenjevalniki tipa cev v cevi.

Za razliko od cevnih naprav, kjer je v ohišju nameščen snop več sto cevi, ima pri tovrstnih napravah vsaka cev svoje lastno ohišje (slika 8.3.7). Toplotni izmenjevalnik je sestavljen iz več takšnih odsekov, ki so povezani s kolektorji na vstopu in izstopu hladilne tekočine za ogrevanje. Takšne naprave se uporabljajo za ogrevanje viskoznih in visoko viskoznih naftnih derivatov (olje, dizelsko gorivo, kurilno olje, katrani).

Naprave "cev v cevi" so narejene neločljive in zložljive. Prvi od njih se uporablja za medije, ki ne dajejo usedlin v obročastem prostoru, katerih zunanje cevi so povezane z varilnimi šobami. Priključki notranjih cevi takšnih naprav so lahko togi (prehodni dvojčki 3 privarjeni na cevi) in snemljivi (dvojčki na prirobnicah, kot je prikazano na sliki). S togim sistemom se toplotni izmenjevalec lahko uporablja za takšne medije, pri katerih temperaturna razlika med zunanjo in notranjo cevjo ne sme presegati 50 ° C.

riž. 8.3.7. Odsek štirismernega neločljivega toplotnega izmenjevalnika tipa "cev v cevi":

1, 2 - zunanje in notranje cevi; 3 - rotacijski dvojnik; I, II - dovod in izhod hladilne tekočine za ogrevanje; III, IV - dovod in izhod ogrevanega toka.

riž. 8.3.8. Odsek enotočnega zložljivega toplotnega izmenjevalnika tipa "cev v cevi":

1 - zunanje cevi; 2- notranje cevi; 3 - pokrov; 4 - rotacijski dvojčki; 5 - predelna stena; 6 - cevni list; A - dovod in izstop bolj onesnaženega toka; B - dovod in izstop manj onesnaženega toka

Zložljive naprave "cev v cevi" (slika 8.3.8) so izdelane iz odsekov, kjer so zunanje cevi 4 združena s skupnim pokrovom 3, ki služi za obračanje toka hladilne tekočine iz ene zunanje cevi v drugo, notranje cevi pa so povezane s pomočjo vrtljivih dvojčkov na prirobnicah znotraj tega pokrova. Iz takšnih odsekov je mogoče pridobiti baterijo večtočne naprave, če je pretok hladilne tekočine visok (10–200 t/h v cevi in ​​do 300 t/h v obroču). Prednost zložljivih aparatov cev-v-cevi je, da jih je mogoče redno (tako kot lupino in cev) čistiti usedlin in zamenjati notranje ali zunanje cevi v primeru poškodb ali korozije.

Običajno je v napravah "cev v cevi" dovoljen bolj onesnažen pretok hladilne tekočine skozi notranje cevi in ​​manj onesnažen - skozi obroč.

V toplotnih izmenjevalnikih zložljiva zasnova notranje cevi na zunanji strani lahko imajo rebra za povečanje površine izmenjave toplote in s tem povečanje učinkovitosti prenosa toplote. Zložljivi toplotni izmenjevalniki omogočajo čiščenje zunanjih in notranjih površin cevi ter uporabo rebrastih notranjih cevi. To omogoča znatno povečanje količine prenesene toplote.. Slika 8.3.9 prikazuje rebraste cevi.

riž. 8.3.9. Rebraste cevi:

a - varjena rebra v obliki korita; b - valjana rebra; c - ekstrudirana rebra; g - varjena rebra v obliki konic; d - rebrasta rebra.

Toplotni izmenjevalniki so naprave, ki služijo za prenos toplote s hladilne tekočine (vroče snovi) na hladno (ogreto) snov. Kot nosilci toplote se lahko uporabijo plin, hlapi ali tekočina. Do danes so med vsemi vrstami toplotnih izmenjevalnikov najbolj razširjeni cevni. Načelo delovanja toplotnega izmenjevalnika lupine in cevi je, da se vroča in hladna hladilna tekočina premikata po dveh različnih kanalih. Proces prenosa toplote poteka med stenami teh kanalov.

Enota za izmenjavo toplote

Vrste in vrste cevnih toplotnih izmenjevalnikov

Toplotni izmenjevalec - dovolj kompleksna naprava in obstaja veliko sort tega. Plastični in cevni toplotni izmenjevalniki so rekuperativni. Delitev toplotnih izmenjevalnikov na vrste je narejena glede na smer gibanja hladilne tekočine. so:

• navzkrižni tok;
• protitok;
• direktni tok.

Toplotni izmenjevalci z lupino in cevi so dobili ime, ker se tanke cevi, skozi katere se giblje hladilno sredstvo, nahajajo na sredini glavnega ohišja. Število cevi na sredini ohišja določa, kako hitro se bo snov premikala. Po drugi strani bo koeficient prenosa toplote odvisen od hitrosti gibanja snovi.

Za izdelavo cevnih toplotnih izmenjevalnikov se uporabljajo legirana in visoko trdna jekla. Te vrste jekel se uporabljajo, ker te naprave praviloma delujejo v izjemno agresivnem okolju, ki lahko povzroči korozijo.
Toplotni izmenjevalniki so razdeljeni tudi na vrste. Izdelajo se naslednje vrste podatkov o napravi:

• s kompenzatorjem temperaturnega ohišja;
• s fiksnimi cevmi;
• z U-cevkami;
• lebdeča glava.

Prednosti cevnih toplotnih izmenjevalnikov

Enote lupine in cevi v zadnji čas so v velikem povpraševanju in večina potrošnikov ima raje to posebno vrsto enote. Ta izbira ni naključna - enote z lupino in cevi imajo številne prednosti.

toplotni izmenjevalnik

Glavna in najpomembnejša prednost je visoka vzdržljivost te vrste enote za hidravlične udarce. Večina vrst toplotnih izmenjevalcev, ki se proizvajajo danes, nima te kakovosti.

Druga prednost je, da enote s lupino in cevi ne potrebujejo čistega okolja. Večina naprav v agresivnem okolju je nestabilnih. Na primer, ploščni izmenjevalci toplote nimajo te lastnosti in lahko delujejo izključno v čistih okoljih.
Tretja pomembna prednost cevnih toplotnih izmenjevalnikov je njihova visoka učinkovitost. Po učinkovitosti ga lahko primerjamo s ploščnim toplotnim izmenjevalnikom, ki je po večini parametrov najučinkovitejši.

Tako lahko z gotovostjo trdimo, da so cevni toplotni izmenjevalci med najbolj zanesljivimi, vzdržljivimi in visoko učinkovitimi enotami.

Slabosti cevnih enot

Kljub vsem prednostim imajo te naprave nekaj pomanjkljivosti, ki jih je prav tako vredno omeniti.

Prva in najpomembnejša pomanjkljivost je velika velikost. V nekaterih primerih je treba uporabo takšnih enot opustiti prav zaradi velikih dimenzij.

Druga pomanjkljivost je visoka poraba kovine, kar je razlog visoka cena cevni izmenjevalci toplote.

Kovinski toplotni izmenjevalec

Toplotni izmenjevalniki, vključno s cevnimi, so precej "kapricijske" naprave. Prej ali slej jih je treba popraviti, kar ima za posledico določene posledice. "Najšibkejši" del toplotnega izmenjevalnika so cevi. Pogosto so vir težave. Pri izvajanju popravil je treba upoštevati, da se lahko zaradi kakršnega koli posega zmanjša prenos toplote.

Ob poznavanju te lastnosti enot večina izkušenih potrošnikov raje kupuje toplotne izmenjevalnike z "maržo".

Tehnološke in proizvodne zmogljivosti CJSC Experimental Machine-Building Production, pa tudi nabrane proizvodne izkušnje oprema za izmenjavo toplote nam omogočajo proizvodnjo visoke kakovosti toplotni izmenjevalci s široko paleto aplikacij v različnih panogah.

Proizvodne zmogljivosti za izdelavo toplotnih izmenjevalcev:

• proizvodnja toplotnih izmenjevalnikov tako po risbah kupca kot po različnih standardih, GOST in TU, vključno s proizvodnjo lupinastih in cevnih toplotnih izmenjevalnikov
• izdelava toplotnih izmenjevalnikov, tako iz materiala izvajalca kot iz materiala naročnika, z vhodno kontrolo materialov
• izvajanje tehnične dokumentacije hidravlični preizkusi do 10 MPa (100 kg/cm2)
• neustavljiv nadzor varjene spoje (kapilarni, ultrazvočni (UT), rentgenski), ki jih izvajajo usposobljeni strokovnjaki lastnega pooblaščenega laboratorija
• razpoložljivost dvižne opreme v kombinaciji z železniškimi tiri kar v delavnici, ki omogoča proizvodnjo in pošiljanje toplotnih izmenjevalnikov in kondenzacijskih enot, težjih od 100 ton
• nanašanje (na željo naročnika) zaščitnih protikorozijskih premazov za zaščito pred kemično agresivnimi okolji ipd.
• izvedba učinkovita toplotna izolacija toplotni izmenjevalci in kondenzacijske enote (po želji stranke)
• razpoložljivost usposobljenega osebja

Naše prednosti:

• Izdelek ustreza tehnične zahteve stranko
• Z uporabo vseh nabranih izkušenj podjetja
• Fleksibilna interakcija s stranko
• Brez težav pri usklajevanju
• Zagotavljanje kakovosti proizvodnje
• Nenehno izboljševanje proizvodne tehnologije in proizvodnih zmogljivosti

Toplotni izmenjevalec (ali toplotni izmenjevalec)- naprava, pri kateri se toplota prenaša iz enega delovnega okolja v drugo.

Kot nosilci toplote se lahko uporabljajo tekočine, plini, hlapi. V toplotnih izmenjevalnikih, odvisno od namena, potekajo procesi ogrevanja ali hlajenja, vrenja, kondenzacije in številnih drugih tehnoloških procesov, ki se uporabljajo v metalurški, petrokemični, naftni, plinski, kemični in drugih industrijah (vključno z energijo) in javnih služb.

Glede na način prenosa toplote se toplotni izmenjevalci delijo na mešanje in površno.

Toplotni izmenjevalniki z mešalnimi toplotnimi nosilci, v takšnih mešalnih toplotnih izmenjevalcih so toplotni nosilci v neposrednem stiku in mešani, medtem ko prenos toplote spremlja prenos mase.

Pri površinskih toplotnih izmenjevalnikih se toplota prenaša skozi trdno ločevalno steno in ni neposrednega stika med nosilci toplote.

Obstajajo tudi rekuperacijski in regenerativni toplotni izmenjevalci.

Rekuperacijski toplotni izmenjevalci- to so toplotni izmenjevalniki, v katerih se hladna in vroča hladilna tekočina premikata po različnih kanalih, izmenjava toplote pa poteka skozi steno med njimi.

AT regenerativni toplotni izmenjevalci toplotni nosilci so po vrsti v stiku s trdno steno.

Toplota se nabira v steni ob stiku z vročo hladilno tekočino in se sprosti ob stiku s hladnim /

Mešalni toplotni izmenjevalci

Mešalni (kontaktni) toplotni izmenjevalci- to so toplotni izmenjevalci z mešanjem medijev, namenjeni izvajanju procesov izmenjave toplote in prenosa mase z neposrednim mešanjem.

To je njihova glavna razlika od površinskih toplotnih izmenjevalcev. Naprave s parnim curkom (PSA), ki temeljijo na jet injektorju, so najpogostejši mešalni izmenjevalniki toplote curka. Zasnova mešalnih toplotnih izmenjevalnikov je enostavnejša od površinskih, toplota se bolj polno izrablja zaradi neposrednega stika toplotnih nosilcev.

Vendar je treba opozoriti, da so mešani izmenjevalci toplote primerni le, če postopek omogoča takšno mešanje. trenutno toplotne sheme velike elektrarne z zmogljivostjo od 300 do 1200 MW za SPTE in jedrske elektrarne vsebujejo mešalne grelnike kondenzata. Uporaba takšnih naprav se povečuje splošno učinkovitost turbinske instalacije. Vendar pa dodatno število črpalk za črpanje kondenzata, zahteve za zaščito pred vdorom vode, zapletenost namestitve grelnikov omejujejo široko uporabo mešalnih grelnikov. Široka aplikacija tovrstne toplotne izmenjevalnike najdemo tudi v napravah za rekuperacijo toplote iz dimnih plinov, odpadne pare ipd.

V industriji so najpogostejši površinski rekuperacijski toplotni izmenjevalniki:

• cevni izmenjevalci toplote
• ploščasti toplotni izmenjevalci
• ploščni izmenjevalci toplote
• rebrasti toplotni izmenjevalci
• volumetrični in potopni izmenjevalniki toplote
• zasukani toplotni izmenjevalci
• serpentina
• spiralni toplotni izmenjevalniki
• dvocevni (tip "cev v cevi") toplotni izmenjevalniki

Plastični in cevni toplotni izmenjevalniki so najpogostejše naprave. Uporabljajo se v različnih tehnoloških procesov, ki ga spremlja izmenjava toplote med tekočinami, hlapi in plini, tudi pri menjavi agregatno stanje. Plastični toplotni izmenjevalniki so sestavljeni iz cevnih snopov, pritrjenih v cevne plošče z vmesnimi predelnimi stenami, ohišji (ohišji), pokrovi, komorami, odcepnimi cevmi in nosilci. Površina prenosa toplote takšnih naprav za izmenjavo toplote z lupino in cevi lahko doseže nekaj deset tisoč kvadratnih metrov in je sestavljen iz več deset tisoč cevi. V konstruktivni shemi lupino-cevnih toplotnih izmenjevalcev je zagotovljena ločitev medcevnega in obročnega prostora, vsakega od njih pa lahko razdelimo na več prehodov delovnega medija (hladilnega sredstva).

V skladu s svojo oblikovno shemo so lahko cevni grelniki:

• cevni toplotni izmenjevalniki s togo pritrditev koncev cevi v glavne (končne) cevne liste;
• cevni toplotni izmenjevalniki z vmesnimi prečnimi pregradami po dolžini cevi (med glavnimi cevnimi listi);
• cevni toplotni izmenjevalniki s kompenzatorjem leč na ohišju;
• cevni izmenjevalniki toplote s cevmi v obliki črke U;
• cevni toplotni izmenjevalniki s plavajočo komoro;
• cevni toplotni izmenjevalniki z mehovim kompenzatorjem na dovodni cevi;
• cevni toplotni izmenjevalniki s prečno razporeditvijo snopov cevi glede na telo.

Prednosti cevnih toplotnih izmenjevalnikov:

• enostavnost oblikovanja, proizvodne tehnologije, namestitve in popravila
• večja toplotna moč naprav v primerjavi z lamelnimi
• so bolj primerni za čiščenje, kar močno olajša vzdrževanje in podaljša njihovo življenjsko dobo (postopek čiščenja je še posebej učinkovit pri sistemih za čiščenje kroglic (sho))
• vzdržljivost in ekonomska smotrnost zamenjave ločeni deli naprave
• kot posledica vsega naštetega so nižji obratovalni stroški cevnih toplotnih izmenjevalnikov

Trenutno so se začeli pojavljati sodobni cevni toplotni izmenjevalniki, opremljeni s cevmi, profiliranimi tako, da povečanje hidravličnega upora nekoliko presega povečanje prenosa toplote zaradi uporabe pretočnih vrtincev. To dosežemo z valjanjem zunanja površina cevi z obročastimi ali spiralnimi utori, zaradi katerih se na notranji površini cevi oblikujejo gladko začrtani izrastki majhne višine, ki povečajo prenos toplote v ceveh. Ta tehnologija poleg pomembnih kazalnikov kot visoka zanesljivost in nižji stroški, daje domači opremi s školjko in cevi dodatne prednosti v primerjavi s tujimi lamelnimi kolegi.

Rebrasti toplotni izmenjevalniki se uporabljajo za povečanje prenosa toplote skozi kovinske stene reber v primerih, ko so koeficienti prenosa toplote na obeh straneh stene zelo različni: na primer pri prenosu toplote s kondenzacijske pare na steno in s stene na segret zrak . Rebranje površine za izmenjavo toplote se uvede s strani stene z nižjim koeficientom toplotne prehodnosti. V industriji se toplotni izmenjevalci uporabljajo z različne vrste plavuti: podložka, lamela, spirala, žica, plavut, prečna in vzdolžna razcepka itd. Za rebra toplotnih izmenjevalnikov je izbran tankostenski, toplotno prevoden material, ki je pritrjen na steno z varjenjem, spajkanjem, narebrivanjem itd.

Plošni izmenjevalci toplote se uporabljajo za izmenjavo toplote med plini in drugimi hladilnimi sredstvi, običajno z nizkimi koeficienti toplotne prehodnosti. Strukturno so te naprave sestavljene iz žigosanih plošč, ki tvorijo kanale za eno hladilno tekočino na eni strani plošče, na drugi pa na drugi.

Plošče so med seboj ločene z distančniki, lahko jih zvarimo v parih in sestavimo zahtevana površina izmenjava toplote.

Prednosti ploščnih toplotnih izmenjevalcev je njihova kompaktnost, pomembna, prostorninsko specifična grelna površina. Dobra toplotna učinkovitost za številne kombinacije parametrov prenosa toplote.

Na slabosti zasnove plošč vključujejo nezmožnost uporabe medijev pri visokih tlakih, majhno toplotna moč, omejena življenjska doba, težave pri delovanju, čiščenju, tesnjenju in popravilu. Povečane zahteve na kakovost tekočin za prenos toplote.

Ploščati toplotni izmenjevalniki sestavljen iz sistema ločilnih plošč, med katerimi so rebraste površine - šobe, pritrjene na plošče. Ploščati toplotni izmenjevalniki so praviloma neločljivi in ​​se razlikujejo po vrsti reber (gladka, valovita, prekinjena itd.), pa tudi po smeri delovnega medija (direktni tok, nasprotni tok , križ).

Toplotni izmenjevalniki v razsutem stanju (ploščavi in ​​cevni toplotni izmenjevalniki z U-cevmi) eden od medijev je koncentriran v odprtem volumnu ali v posodi velike prostornine, drugi pa teče skozi cevni snop ravnih, U-oblikovan ali spiralnih cevi. Uporabljajo se volumetrični toplotni izmenjevalniki s potopljeno cevno tuljavo ali snopom ravnih cevi.

Zasukani toplotni izmenjevalci pogosto v hladilni in kemični industriji. V takšnih napravah je mogoče namestiti večjo površino za izmenjavo toplote kot pri napravah z ravnimi cevmi. Zvit toplotni izmenjevalec je sestavljen iz osrednje cevi (jedra), na katero so spiralno naviti snopi cevi. Nagib navitja in razdalja med cevmi sta izbrana iz pogoja enake dolžine cevi. V različnih vrstah cevi so različne smeri navijanja (levo in desno). Distančniki določajo režo med cevmi. Zviti cevni snopi zagotavljajo temperaturno kompenzacijo in tesnost na končnih točkah. Sistemi zvitih cevi so praviloma večhodni.

Tuljavni toplotni izmenjevalniki so cevne naprave, ki vsebujejo zvite cevi, katerih tuljave so nameščene vzdolž vijačne črte. Na dovodni razdelilnik hladilne tekočine je lahko povezanih več tuljav. V toplotnih izmenjevalnikih para-voda se grelni medij-para običajno dovaja od zgoraj, ohlajeni medij-voda pa v cevni prostor od spodaj. Naprave se pogosto uporabljajo tudi v sistemih za ogrevanje kondenzata in napajalne vode parnih turbinskih naprav, na primer kondenzator toplotnega izmenjevalnika z lupino in cevi, trenutno pa jih vse bolj nadomeščajo "komorni" toplotni izmenjevalniki, ki vsebujejo komore za dovajanje hladilne tekočine. Hkrati se pojavljajo projektantski razvoji sodobnih kolektorsko-spiralnih toplotnih izmenjevalnikov par-voda za uporabo v sistemu ogrevanja napajalne vode turbinskih elektrarn termoelektrarn in jedrskih elektrarn. Po mnenju razvijalcev lahko uporaba takšnih naprav zelo znatno zmanjša porabo kovin celotne opreme za izmenjavo toplote v napravah s parnimi turbinami.

Spiralni toplotni izmenjevalniki so ena najpreprostejših konstrukcijskih naprav in so sestavljene iz dveh jeklenih trakov, spiralno navitih okoli osrednje ločilne stene in tvorijo dva vzporedna spiralna kanala za delovni medij. spiralni kanali pravokotni prerez s koncev omejeno s pokrovi, v katerih so razcepne cevi za dovod ali izpust medija. Prav tako se naprave običajno uporabljajo pri nizkih pretokih, pa tudi pri razlikah v tlaku in temperaturi delovnega medija. AT Zadnja leta naprave nadomeščajo tudi ploščni toplotni izmenjevalci.

Dvocevni toplotni izmenjevalniki tipa "cev v cevi" se že dolgo uporabljajo v industriji. Prav tako so naprave primerne za ogrevanje in hlajenje delovnih medijev pod visok pritisk. Ti toplotni izmenjevalci dosegajo dobre koeficiente prenosa toplote. Pri izdelavi, montaži in delovanju so precej preprosti, v odsotnosti potrebe po čiščenju pa so varjeni. Kljub preprostosti zasnove pa so takšni toplotni izmenjevalniki precej obsežni, njihova specifična vsebnost kovin je visoka v primerjavi z drugimi napravami. Zaradi tega se obseg tovrstnih toplotnih izmenjevalnikov nenehno krči.

Naše proizvodne izkušnje to kažejo pomemben dejavnik, ki vpliva na kakovost izdelave tako zapletene opreme, kot so toplotni izmenjevalniki, ki delujejo pod tlakom, ni le prisotnost tehnično dokumentacijo, ampak tudi tehnično dobro oblikovan proizvodna tehnologija. Opozarjamo vas na dejstvo, da za razliko od tehnične dokumentacije in proizvodne opreme, proizvodna tehnologija- to ni replicirana kategorija; vezan je na specifično proizvodnjo, kar slednji daje resno prednost pred konkurenti, ki nimajo lastne, časovno preizkušene tehnologije. Očitno je, da že obvladana in dobro preizkušena proizvodna tehnologija omogoča čimprejšnji začetek proizvodnje serijskih in maloserijskih izdelkov ter hitro obvladovanje proizvodnje eksperimentalnih vzorcev posameznih izdelkov.

Glavni kondenzatorji turbine

Služi za ustvarjanje vakuuma v izpušni cevi turbine, prihranek, primarni odzračevanje in se vrnite v cikel parnega kondenzata, ki prihaja iz turbine. Hkrati je kondenzator del kotlovskega sistema postaje. Vakuum v kondenzatorju nastane s kondenzacijo pare, ki se izčrpa v turbini, kar je posledica močnega zmanjšanja specifične prostornine pri pretvorbi pare v kondenzat in sesanju nekondenziranih plinov iz kondenzatorja.
V sodobnih močnih parnih turbinskih elektrarnah se uporabljajo skoraj izključno kondenzatorji površinskega tipa, pri katerem se hladilna voda črpa znotraj cevi cevnih snopov, ki se nahajajo v parnem prostoru kondenzatorjev. Para, ki prihaja iz turbine, pride v stik s hladno površino cevi in ​​kondenzira na njih ter odda toploto izhlapevanja hladilni vodi, ki teče znotraj cevi. Kondenzat teče navzdol do dna kondenzatorja in se s kondenzatnimi črpalkami črpa iz zbiralnika kondenzata. Iz kondenzatorja se odstranijo zrak in nekondenzacijski plini, ki prodirajo skozi puščanje obrata ejektorji. Parni kondenzat se uporablja za napajanje kotlov in je zelo vreden, ker. podvržen visoki stopnji čiščenja. Kondenzator ne sme dopuščati podhlajenja kondenzata in mora imeti minimalno odpornost proti hladilni vodi. Teoretično možen podtlak v kondenzatorju je odvisen le od temperature in količine hladilne vode, ki je na voljo. Praktični vakuum pri delovanju je odvisen od dovršenosti zasnove kondenzatorja, gostote vakuuma dela turbinske naprave pod vakuumom in čistoče kondenzatorskih cevi.

Zasnova kondenzatorja, za turbine različnih zmogljivosti od 25 do 1200 MW, je določena z lokacijo v inštalaciji in zasnovo temeljev, na primer, če površina prenosa toplote kondenzatorja doseže 8800 m2 in vsebuje do 84000 cevi, potem masa takega kondenzatorja doseže 2000 ton.
Vsi kondenzatorji so kompleksna prostorska struktura pod globokim vakuumom. Ohišja kondenzatorjev so izdelana iz pločevine iz ogljikovega jekla in imajo notranjo rebra ter ojačana z vzdolžnimi in prečnimi okroglimi jeklenimi nosilci. Hladilne cevi so na svojih koncih pritrjene v glavne cevne plošče in so podprte v vmesnih stenah cevi. Postavitev loput v ohišje se izvede po izračunu za vibracije, da se izključijo nevarne oblike tresljajev cevi. Vodne škatle so običajno privarjene in imajo odprtine za zamenjavo cevi. Za dostop v notranjost vodnih komor za manjša dela imajo pokrovi lopute. Zgornji del kondenzatorja je lahko sestavljen iz enega ali dveh regenerativni grelec nizek pritisk . Kondenzatorji so običajno celo vrstico naprave za sprejem pare in vode iz različne opreme turbinske naprave, potrebne za izvedbo cikla.

CJSC "Eksperimentalna strojegradnja" svojim strankam ponuja ne samo proizvodnjo tehnološko opremo, ne le storitve lastne proizvodne baze, ampak tudi dolgoletne izkušnje, dokazane proizvodne tehnologije in pripravljenost usposobljenega osebja za rešitev vaših težav.

Toplotni izmenjevalnik lupine in cevi: tehnične značilnosti in načelo delovanja

5 (100 %) glasov: 3

Zdaj bomo razmislili o tehničnih značilnostih in načelu delovanja toplotnih izmenjevalnikov z lupino in cevi, pa tudi o izračunu njihovih parametrov in značilnostih izbire pri nakupu.

Toplotni izmenjevalniki zagotavljajo proces izmenjave toplote med tekočinami, od katerih ima vsaka drugačna temperatura. Trenutno je toplotni izmenjevalnik z lupino in cevi z velikim uspehom našel svojo uporabo v različnih industrijah: kemični, naftni, plinski. Pri njihovi izdelavi ni težav, so zanesljivi in ​​imajo možnost, da razvijejo veliko površino za izmenjavo toplote v eni napravi.

To ime so dobili zaradi prisotnosti ohišja, ki skriva notranje cevi.

Naprava in načelo delovanja

Zgradba: struktura snopov cevi, pritrjenih v cevne plošče (mreže) pokrovov, ohišja in podpor.

Načelo delovanja cevnega toplotnega izmenjevalnika je precej preprosto. Sestavljen je iz gibanja hladne in vroče hladilne tekočine po različnih kanalih. Prenos toplote poteka ravno med stenami teh kanalov.

Načelo delovanja cevnega toplotnega izmenjevalnika

Prednosti in slabosti

Danes so cevni toplotni izmenjevalniki povpraševani med potrošniki in ne izgubljajo svojih položajev na trgu. To je posledica velikega števila prednosti, ki jih imajo te naprave:

1. Visoka odpornost na. To jim pomaga, da zlahka prenesejo padce tlaka in prenesejo hude obremenitve.
2. Ne potrebujejo čistega okolja. To pomeni, da lahko delajo z nizko kakovostno tekočino, ki ni bila predhodno obdelana, za razliko od mnogih drugih vrst toplotnih izmenjevalnikov, ki lahko delujejo samo v neonesnaženem okolju.
3. Visoka učinkovitost.
4. Odpornost proti obrabi.
5. Vzdržljivost. Ob pravilni oskrbi bodo enote z lupino in cevi delovale več let.
6. Varnost uporabe.
7. Vzdrževanje.
8. Delo v agresivnem okolju.

Glede na zgoraj navedene prednosti lahko trdimo o njihovi zanesljivosti, visoki učinkovitosti in trajnosti.

Plastični in cevni toplotni izmenjevalniki v industriji

Kljub veliko število opažene prednosti toplotnih izmenjevalcev z lupino in cevi, imajo te naprave tudi številne pomanjkljivosti:

• skupna velikost in znatna teža: za njihovo postavitev je potrebna velika soba, kar ni vedno mogoče;
• visoka vsebnost kovin: to je glavni razlog za njihovo visoko ceno.

Vrste in vrste cevnih toplotnih izmenjevalnikov

Toplotni izmenjevalniki s lupino in cevi so razvrščeni glede na smer, v kateri se giblje hladilno sredstvo.

Dodeli naslednje vrste po tem kriteriju:

• naravnost skozi;
• protitok;
• križ.

Število cevi, ki se nahajajo v središču ohišja, neposredno vpliva na hitrost, s katero se bo snov premikala, hitrost pa neposredno vpliva na koeficient prenos toplote.

Glede na te značilnosti so cevni toplotni izmenjevalniki naslednjih vrst:

• s kompenzatorjem temperaturnega ohišja;
• s fiksnimi cevmi;
• s plavajočo glavo;
• z U-cevkami.

Model U-cev je sestavljen iz ene cevne pločevine, v katero so privarjeni ti elementi. To omogoča, da se zaobljen del cevi prosto naslanja na vrtljive ščite v ohišju, medtem ko se lahko linearno širijo, kar jim omogoča uporabo v velikih temperaturnih območjih. Za čiščenje U-cevi morate z njimi odstraniti celoten odsek in uporabiti posebne kemikalije.

Izračun parametrov

Dolgo časa so cevni izmenjevalci toplote veljali za najbolj kompaktne. Pojavile pa so se, ki so trikrat bolj kompaktne od cevnih. Poleg tega konstrukcijske značilnosti takšnega toplotnega izmenjevalnika povzročajo toplotne obremenitve zaradi temperaturne razlike med cevmi in lupino. Zato je pri izbiri takšne enote zelo pomembno, da naredite njen kompetenten izračun.

Formula za izračun površine cevnega toplotnega izmenjevalnika

F je površina toplotne izmenjevalne površine;
t cf - povprečna temperaturna razlika med hladilne tekočine;
K je koeficient toplotne prehodnosti;
Q je količina toplote.

Za izvedbo toplotnega izračuna toplotnega izmenjevalnika lupine in cevi so potrebni naslednji kazalniki:

• največja poraba ogrevalne vode;
• fizikalne lastnosti hladilne tekočine: viskoznost, gostota, toplotna prevodnost, končna temperatura, toplotna zmogljivost vode pri povprečni temperaturi.

Pri naročanju cevnega toplotnega izmenjevalnika je pomembno vedeti, kateri Tehnične specifikacije ima:

• tlak v ceveh in ohišju;
• premer ohišja;
• izvedba (horizontalna\vertikalna);
• vrsta cevnih listov (premični\fiksni);
• Klimatska zmogljivost.

Sami je precej težko narediti kompetenten izračun. Za to je torej potrebno znanje in poglobljeno razumevanje celotnega bistva procesa njegovega dela najboljši način se bo obrnil na strokovnjake.

Delovanje cevnega toplotnega izmenjevalnika

Plastični toplotni izmenjevalec je naprava, za katero je značilna dolga življenjska doba in dobri parametri delovanje. Vendar, tako kot vsaka druga naprava, za kakovostno in dolgotrajno delo potrebuje načrtovano vzdrževanje. Ker v večini primerov lupinasti in cevni toplotni izmenjevalci delujejo s tekočino, ki ni bila predhodno obdelana, se cevi enote prej ali slej zamašijo in na njih nastane usedlina in nastane ovira za prost pretok delovne tekočine.

Da bi zagotovili, da se učinkovitost opreme ne zmanjša in da se cevna enota ne pokvari, jo je treba sistematično čistiti in izpirati.

Zahvaljujoč temu mu bo uspelo kakovostno delo za dolgo časa. Ko naprava poteče, je priporočljivo, da jo zamenjate z novo.

Če je treba popraviti cevni toplotni izmenjevalnik, je treba najprej diagnosticirati napravo. To bo opredelilo glavne težave in opredelilo obseg dela, ki ga je treba opraviti. Njen najšibkejši del so cevi, najpogosteje pa so poškodbe cevi glavni razlog za popravilo.

Za diagnosticiranje toplotnega izmenjevalnika lupine in cevi se uporablja hidravlična preskusna metoda.

V tej situaciji je treba cevi zamenjati in to je naporen proces. Odpadle elemente je treba pridušiti, kar posledično zmanjša površino površine za izmenjavo toplote. Z izvajanjem popravila, je treba upoštevati dejstvo, da lahko vsak, tudi najmanjši poseg, povzroči zmanjšanje prenosa toplote.

Zdaj veste, kako deluje cevni toplotni izmenjevalec, kakšne sorte in lastnosti ima.

Tehnični opis

Plastični in cevni toplotni izmenjevalniki proizvajalca Geoclima- precej zapletena naprava in obstaja veliko njenih različic. Spadajo v vrsto rekuperativnih. Delitev toplotnih izmenjevalnikov na vrste je narejena glede na smer gibanja hladilne tekočine.

Vrste cevnih toplotnih izmenjevalnikov:

• navzkrižni tok;
• protitok;
• direktni tok.

Toplotni izmenjevalci z lupino in cevi so dobili ime, ker se tanke cevi, skozi katere se giblje hladilno sredstvo, nahajajo na sredini glavnega ohišja. Število cevi na sredini ohišja določa, kako hitro se bo snov premikala. Po drugi strani bo koeficient prenosa toplote odvisen od hitrosti gibanja snovi. CROM / GEOCLIMA cevni toplotni izmenjevalniki se uporabljajo za ogrevanje/hlajenje, kondenzacijo/izhlapevanje različnih tekočih in parnih medijev v različne procese proizvodnja.

Proizvodnja cevnih toplotnih izmenjevalnikov v Rusiji izdeluje naslednje vrste naprav:

• Plastični toplotni izmenjevalniki Geoclima za stisnjene pline
• Plastični toplotni izmenjevalniki Geoclima za rekuperacijo toplote izpušnih plinov
• Plastični toplotni izmenjevalniki Geoclima za hlajenje bioplina
• Plastični toplotni izmenjevalniki Geoclima – para/voda
• Plastični in cevni toplotni izmenjevalniki Geoclima za CO 2
• Plastični toplotni izmenjevalniki Geoclima posebne materiale(inox 304, 316, 316L, 316Ti, 321, 90Cu10NiFe, 70Cu30NiFe, ogljikovo jeklo, titan)
• Plastični toplotni izmenjevalniki Geoclima s koaksialnimi cevmi. (uporablja se za ogrevanje hlajenja plinov, olj, agresivnih medijev, rekuperacijo toplote iz dimnih plinov. Pogoji delovanja lupino-cevnih toplotnih izmenjevalnikov s CROM koaksialnimi cevmi; tlak -300ATM, temperatura +600*C.
• Plastični toplotni izmenjevalniki Geoklima poplavnega tipa (kroženje hladilnega sredstva poteka v obročnem prostoru, kroženje vode pa poteka po ceveh).

Posebnosti

Uporaba naprednega razvoja in tehnologij pri izdelavi cevnih toplotnih izmenjevalnikov zagotavlja končno učinkovitost prenosa toplote pri enaki velikosti.

Za izdelavo cevnih toplotnih izmenjevalnikov se uporabljajo legirana in visoko trdna jekla. Te vrste jekel se uporabljajo, ker te naprave praviloma delujejo v izjemno agresivnem okolju, ki lahko povzroči korozijo.

Toplotni izmenjevalniki so razdeljeni tudi na vrste. Izdelajo se naslednje vrste podatkov o napravi:

• s kompenzatorjem temperaturnega ohišja;
• s fiksnimi cevmi;
• z U-cevkami;
• s plavajočo glavo;
• možna je tudi uporaba kompleksnih strukturne rešitve na primer, plavajoča glava in termični kompenzator se lahko uporabita v eni izvedbi.

Naprave iz lupine in cevi so razvrščene glede na njihove funkcije:

• Toplotni izmenjevalniki so univerzalni;
• Uparjalniki;
• Kondenzatorji;
• Hladilniki;

Po lokaciji so toplotni izmenjevalniki:

• vodoravno;
• navpično

Posebne lastnosti opreme:
Glavna in najpomembnejša prednost je visoka odpornost te vrste enot na vodno kladivo. Večina vrst toplotnih izmenjevalcev, ki se proizvajajo danes, nima te kakovosti.

Druga prednost je, da enote s lupino in cevi ne potrebujejo čistega okolja. Večina naprav v agresivnem okolju je nestabilnih. Na primer, ploščni izmenjevalci toplote nimajo te lastnosti in lahko delujejo izključno v čistih okoljih.

Tretja pomembna prednost cevnih toplotnih izmenjevalnikov je njihova visoka učinkovitost. Po učinkovitosti ga lahko primerjamo s ploščnim toplotnim izmenjevalnikom, ki je po večini parametrov najučinkovitejši.

Tako lahko z gotovostjo trdimo, da so cevni toplotni izmenjevalniki med najbolj zanesljivimi, vzdržljivimi in visoko učinkovitimi enotami:

• odlična izvedba
• kompaktnost
• zanesljivost
• vsestranskost uporabe.