Cevni izmjenjivač topline je vrsta uređaja za toplinsku tehniku i obavlja funkciju prijenosa topline iz rashladne tekućine u zagrijanu tvar. Ovisno o konkretnom slučaju, uloga rashladnog sredstva može biti para ili tekućina. Do danas, model grijača s cijevima i cijevima dobio je najrašireniju uporabu.
Izmjenjivač topline prilično je složen uređaj koji se koristi kao kondenzator, grijač ili isparivač
Sadržaj
Područja uporabe
Proizvodnja ovih uređaja započela je početkom dvadesetog stoljeća. To je zbog činjenice da su termalnim stanicama potrebni grijači velike površine koji rade pod visokim tlakom.
Grijači za školjke i cijevi koriste se u mnogim industrijama, uključujući:
- Naftna i plinska industrija;
- kemijska proizvodnja;
- industrija hrane.
Gotovo svaka proizvodnja povezana je s stvaranjem ili apsorpcijom topline, stoga su izmjenjivači topline potražnje u različitim područjima ljudske aktivnosti. Učinkovitost opreme u poduzećima, kao i funkcioniranje domaćih klima uređaja i grijača, radijatora za hlađenje u automobilima itd., Ovisi o njihovoj izvedbi i svojstvima.
Bilješka! Grijači ove vrste najčešće se koriste za hlađenje radnih tekućina i zagrijavanje rashladnog sredstva za rad toplinskih pumpi.
Izmjenjivači topline od školjaka i cijevi naširoko se koriste kao kondenzatori i isparivači. Danas, zahvaljujući razvoju industrijskih tehnologija, dizajn izmjenjivača topline postao je napredniji i nastavlja se modernizirati.
Prednosti i nedostaci toplinskih izmjenjivača topline
Sa strukturalnog stajališta, izmjenjivači topline ove vrste slični su prvim modelima koji su proizvedeni početkom dvadesetog stoljeća. Modernizacija ovih uređaja utjecala je samo na određene elemente, ali osnova je ostala nepromijenjena. Moderni materijali koji se koriste za grijače školjki i cijevi mogu poboljšati njihova radna svojstva.
U proizvodnji izmjenjivača topline koriste se moderni materijali koji značajno poboljšavaju kvalitetu gotovih uređaja
Izmjenjivači topline od školjaka i cijevi odlikuju se brojnim pozitivnim osobinama, što im omogućuje da do danas ostanu nezamjenjivi elementi raznih industrija:
- otpornost na vodeni čekić u sustavu;
- sposobnost rada s zagađenim sredinama;
- niske stope prijenosa topline;
- dobra izvedba;
- otpornost na habanje;
- održavanja;
- otpornost na visoki tlak;
- otpornost na agresivne kemikalije;
- operativna sigurnost;
- pouzdanost i trajnost.
Grijači ove vrste imaju svoje nedostatke, uključujući:
- prilično velike dimenzije;
- visoka cijena.
Uređaj i princip rada
Izmjenjivač topline s cijevima i cijevima uključuje nekoliko strukturnih elemenata. Razmotrimo glavne:
- kućište (kućište);
- komore za raspodjelu i vođenje;
- unutarnji sustav cijevi;
- listovi cijevi;
- pregrade i brtve.
Ovaj model uređaja odlikuje se kućištem koje skriva unutarnje cijevi, otuda i naziv - "školjka"
Dvije mlaznice su zavarene na tijelo. Jedan od njih odgovoran je za opskrbu radnim okruženjem, a drugi za zaključivanje. Na krajeve kućišta zavareni su posebni prirubnici.
Osim toga, struktura takvog grijača uključuje listove cijevi, između kojih su zavarene cijevi, opremljene udaljenim mrežama. Ovaj dizajn tvori cijevni sustav rekuperatora i omogućuje grijač da bude višestruki.
Dvije mlaznice su umetnute u dno rekuperatora, koje na isti način kao i mlaznice kućišta, obavljaju ulazne i izlazne funkcije. Dno rekuperatora opremljeno je prirubnicama. Prirubnice rekuperatora su spojnice prirubnica kućišta. Cijevni sustav takvog uređaja umetnut je u kućište. Rešetke se učvršćuju pomoću posebnih brtvenih elemenata i vijcima između prirubnica rekuperatora i kućišta. To omogućava, ako je potrebno, neprimjeran popravak bilo kojeg elementa uređaja s školjkom.
Princip rada ove vrste grijača je sljedeći: vrući i hladni medij cirkulira kroz dva različita kanala. Postupak prijenosa topline provodi se između zidova ovih kanala.
Vrste izmjenjivača topline sa školjkama i cijevima
Grijač školjki i cijevi prilično je složen, sa strukturnog stajališta, aparat i ima nekoliko sorti na koje vrijedi obratiti pažnju. Zbog dizajnerskih karakteristika (prisutnost rekuperatora) uređaji sa školjkama i cijevima klasificirani su kao regenerativni tip.
Izmjenjivači topline s cijevima i cijevima regenerativni su tip sličnih uređaja.
Osim toga, ovisno o smjeru kretanja radnog medija, grijači sa cijevima podijeljeni su u sljedeće vrste:
- direktnog protoka;
- unakrsne;
- suprotnog toka.
Model školjke i cijevi dobio je ime zbog činjenice da su cijevi kroz koje cirkulira rashladna tekućina smještene unutar kućišta. Postoji ovisnost brzine radnog medija o broju cijevi koje se nalaze u kućištu. Zauzvrat, što je veća brzina, to je veća brzina prijenosa topline uređaja.
Razmotrimo osnovne materijale od kojih su izrađeni takvi grijači:
- legura čelika;
- ne hrđajući Čelik;
- čelik visoke čvrstoće.
Cijevi takvih uređaja mogu biti izrađene od sljedećih materijala:
- željezo;
- bakar;
- mjed;
- titan.
Korištenje takvih materijala posljedica je činjenice da izmjenjivači topline obično rade u teškim uvjetima i dolaze u kontakt s agresivnim tvarima koje mogu prouzrokovati koroziju.
Izmjenjivači topline izrađeni su od materijala koji imaju visoku otpornost na koroziju, poput titana ili nehrđajućeg čelika.
Važno! Konvencionalni čelik nije prikladan za izmjenjivač topline s cijevima i cijevima, jer ima malu otpornost na koroziju.
Modeli školjki i cijevi također su podijeljeni u tipove. Danas postoje 4 vrste ovih uređaja:
- grijač opremljen kompenzatorom temperature;
- grijač sa statičkim (fiksnim) cijevima;
- uređaj s cijevima u obliku slova U i W;
- uređaj s plutajućom glavom
Grijači cijevi mogu se nalaziti u prostoru vodoravno, okomito ili pod određenim kutom.
Povećanje koeficijenta prijenosa topline
Industrija ne miruje - stalno nadograđuju izmjenjivače topline. Poboljšanje tehničkih karakteristika postiže se sljedećim metodama:
- stvaranje turbulentnih tokova;
- provedba spiralnih umetaka, zbog kojih se formira uzdužni i poprečni tok oko cijevi;
- proizvodnja profilnih i upletenih cijevi;
- upotreba smjesa, koje uključuju tekućine i plinove;
- stvaranje vibracija površina koje su odgovorne za prijenos topline;
- pulsirajući protok radne okoline.
Gore navedene metode mogu povećati koeficijent prijenosa topline. Također je uobičajeno koristiti više metoda odjednom. Takva kombinacija može značajno povećati radne karakteristike grijača od cijevi i cijevi za faktor 2–3. Također je vrijedno napomenuti da neke metode ne samo da povećavaju brzinu prijenosa topline, već također mogu obavljati i druge korisne funkcije. Na primjer, turbulentni tokovi sprječavaju stvaranje naslaga soli na unutarnjim zidovima cijevi, što eliminira sužavanje lumena cijevi.
Neprekidno poboljšavanje dizajna izmjenjivača topline omogućuje povećanje prijenosa topline i povećanje radnih svojstava
Savjeti za odabir izmjenjivača topline
Program proračuna grijača i cijevi treba jasnu izjavu o početnim podacima. Za dobar oporavak potreban je dobro definiran krug. Nekoliko je točaka koje treba uzeti u obzir pri odabiru izmjenjivača topline sa školjkama i cijevima. Te su odredbe vrlo važne za proračun.
Prije svega, vrijedno je napomenuti da za tekuće i plinovite rashladne tekućine postoji specifična brzina cirkulacije kroz cijevi. Kao što je gore spomenuto, što je veća brzina, to je bolji prijenos topline. Za tekuće medije brzina se kreće od 0,6 do 6 m / s. Za plinovite medije brzina može biti od 3 do 30 m / s. Međutim, količina utrošene energije također ovisi o brzini, pa je u nekim slučajevima brzina rashladne tekućine podcijenjena kako bi se smanjila potrošnja električne energije.
Prilikom odabira cijevi trebali biste obratiti pažnju na materijal od kojeg su izrađeni, kao i na njihov promjer. Materijal cijevi odabire se ovisno o radnom mediju koji će cirkulirati kroz njih. Mora se zapamtiti - što je agresivnija okolina, pouzdaniji materijal cijevi treba biti.
Važno! Ako će se sustav očistiti pomoću kiseline, preporučuje se odabrati cijev od nehrđajućeg čelika. Nehrđajući čelik ima visoka antikorozijska svojstva, ima izvrsnu otpornost na agresivne reagense i, osim toga, ima nizak koeficijent toplinske vodljivosti.
Izmjenjivači topline sa cijevima su prilično glomazni uređaji, stoga, kad ih odaberete, vrijedi uzeti u obzir njihove veličine, tako da u budućnosti neće biti poteškoća s njihovim transportom i ugradnjom.
Preveliki uređaji imaju značajnu težinu, što povećava troškove prijevoza
Također je potrebno uzeti u obzir činjenicu da nakon instalacijskih radova mora biti dovoljno prostora ispred rekuperatora kako bi se mogli izvršiti operativni popravci uređaja, ako je potrebno. Treba imati dovoljno prostora da se sustav cijevi može izvaditi iz kućišta. Izmjenjivač topline s cijevima i cijevima mora imati dizajn koji uzima u obzir slobodan pristup ne samo glavnim elementima, već i ostalim rezervnim dijelovima. To se posebno odnosi na upravljačke uređaje.
Savjeti za uporabu izmjenjivača topline cijevi i ljuske
Izmjenjivači topline ove vrste, iako su prilično nepretenciozni uređaji, ipak prije ili kasnije trebaju preventivno čišćenje ili popravak.
Popravak izmjenjivača topline povlači za sobom neke posljedice - najčešće je to smanjenje koeficijenta prijenosa topline. Najosjetljiviji dio grijača školjki i cijevi je cijev. Po pravilu, oni su ti koji uzrokuju kvar. Znajući za ovu značajku izmjenjivača topline, stručnjaci savjetuju da ih kupite s maržom. Osim toga, problemi često nastaju kada su ti uređaji regulirani kondenzatom. Sve promjene podrazumijevaju odstupanja u području prijenosa topline. Promjene područja prijenosa topline obično su nelinearne.
Napraviti takav uređaj vlastitim rukama prilično je teško, a u nekim slučajevima i nemoguće. Izmjenjivač topline s cijevima i cijevima vrlo je složena oprema, čija se proizvodnja zahtijeva strogo pridržavanje tehnološkog procesa, koji uključuje mnoge faze.
