Plášťový a trubkový výměník tepla pro vytápění a chlazení

Plášťový výměník tepla přizpůsobený společností Vrcooler podle požadavků zákazníka byl nalakován a připraven k zabalení a odeslání do Francie.

Plášťové a trubkové výměníky tepla se také nazývají plášťové a trubkové výměníky tepla. Jedná se o výměník tepla s dělenou stěnou, který jako teplosměnnou plochu využívá stěnu trubkového svazku uzavřeného v plášti. Tento typ výměníku tepla má relativně jednoduchou konstrukci a spolehlivý provoz. Může být vyroben z různých konstrukčních materiálů (hlavně kovových materiálů) a může být použit při vysoké teplotě a vysokém tlaku. V současnosti je nejpoužívanějším typem.

Faktory, které je třeba vzít v úvahu při návrhu plášťových a trubkových výměníků tepla

Existuje mnoho typů zařízení pro výměnu tepla. Pro každou konkrétní podmínku přenosu tepla bude optimálním výběrem získán nejvhodnější model zařízení. Pokud je tento typ zařízení použit v jiných podmínkách, může být účinek přenosu tepla zlepšen. velká změna. Proto je velmi důležitá a komplikovaná práce s výběrem typu výměníku pro konkrétní pracovní podmínky. Při návrhu plášťových a trubkových výměníků tepla stojí za zvážení následující faktory:

 

1. Volba průtoku

Průtok je důležitou proměnnou v konstrukci výměníku tepla. Zvýšením průtoku se zvýší součinitel prostupu tepla a zároveň se zvýší i tlaková ztráta a spotřeba energie. Pokud se používá čerpací kapalina, je třeba vzít v úvahu, že pokles tlaku by měl být co nejvíce spotřebován na výměníku tepla místo Na regulačním ventilu, to může zlepšit účinek přenosu tepla zvýšením průtoku.

Použití vyššího průtoku má dvě výhody: jednou je zvýšení celkového součinitele prostupu tepla, a tím zmenšení plochy přenosu tepla; druhým je snížení možnosti usazování na povrchu trubky. Ale také odpovídajícím způsobem zvyšuje spotřebu odporu a výkonu, takže je nutné provést ekonomické srovnání, abychom nakonec určili vhodný průtok.

 

2. Volba povoleného poklesu tlaku

Volba větší tlakové ztráty může zvýšit průtok, čímž se zvýší efekt přenosu tepla a sníží se plocha přenosu tepla. Ale větší tlaková ztráta také zvyšuje provozní náklady čerpadla. Odpovídající hodnotu tlakové ztráty je třeba vypočítat na základě celkových ročních nákladů na výměník tepla, opakovaných úprav velikosti zařízení a optimalizačních výpočtů.

U většiny zařízení lze zjistit, že tepelný odpor na jedné straně je výrazně vyšší než na druhé straně a tepelný odpor na této straně se stává řídícím tepelným odporem. Když je tepelný odpor strany pláště řídicí stranou, lze ke zvýšení průtoku tekutiny na straně pláště a snížení odporu přenosu tepla použít metodu zvýšení počtu usměrňovačů nebo zmenšení průměru pláště, ale existuje omezení pro zmenšení rozteče usměrňovačů. Nesmí být menší než 1/5 nebo 50 mm průměru pláště. Když je tepelný odpor strany trubky řídící stranou, průtok tekutiny se zvyšuje zvýšením zralosti trubky.

Při práci s viskózními materiály, pokud je tekutina v laminárním toku, materiál půjde na stranu pláště. Protože proudění tekutiny na straně pláště má tendenci být turbulentní, má to za následek vyšší rychlosti přenosu tepla a zlepšené řízení poklesu tlaku.

 

3. Stanovení kapaliny na straně pláště

Je založeno především na provozním tlaku a teplotě kapaliny, dostupné tlakové ztrátě, struktuře a korozních charakteristikách a výběru požadovaného zařízení a materiálů, aby bylo možné zvážit, pro jaký způsob je kapalina vhodná. Při výběru jsou k dispozici následující faktory:

Mezi tekutiny vhodné pro průchod trubice patří voda a vodní pára nebo silně korozivní tekutiny; toxické tekutiny; kapaliny, které se snadno strukturují; kapaliny, které pracují při vysoké teplotě nebo vysokém tlaku atd.

Kapaliny vhodné pro stranu pláště zahrnují kondenzaci destilátu z hlavy; kondenzace a převaření uhlovodíků; kapaliny řízené poklesem tlaku potrubních armatur; kapaliny s vysokou viskozitou atd.

Po odstranění výše uvedené situace by se výběr cesty, kterou se médium vydá, měl zaměřit na zlepšení součinitele prostupu tepla a maximální využití poklesu tlaku. Vzhledem k tomu, že proudění média na straně pláště snadno dosáhne turbulentního proudění (Re Větší nebo rovno 100), je obecně výhodné pohybovat kapalinou s vysokou viskozitou nebo nízkou průtokovou rychlostí, to znamená kapalinou s nízkou Reynoldsovou rychlostí. číslo na stranu pláště. Naopak, pokud může tekutina dosáhnout turbulentního proudění v trubici, je rozumnější zařídit, aby procházela trubicí. Z hlediska poklesu tlaku je obecně přiměřený běh pláště s nízkým Reynoldsovým číslem.

 

4. Stanovení konečné teploty přestupu tepla

Konečná teplota výměny tepla je obecně určena potřebami procesu. Když lze zvolit konečnou teplotu výměny tepla, její hodnota má velký vliv na to, zda je výměník tepla ekonomický a rozumný. Když je výstupní teplota horké tekutiny rovna výstupní teplotě studené tekutiny, je účinnost využití tepla nejvyšší, ale efektivní rozdíl teplot přenosu tepla je nejmenší a plocha výměny tepla je největší.

Navíc při určování výstupní teploty proudu není žádoucí mít jev teplotního křížení, to znamená, že výstupní teplota horké tekutiny je nižší než výstupní teplota studené tekutiny.

5. Výběr struktury zařízení

Pro určité procesní podmínky by měla být nejprve určena forma zařízení, jako je výběr pevné formy trubkovnice nebo formy s plovoucí hlavou atd.

V procesu návrhu výměníku tepla jsou obecné cíle zlepšení přenosu tepla shrnuty následovně: zmenšit velikost výměníku tepla při daném přenosu tepla; zlepšit výkon stávajícího výměníku tepla; snížit teplotní rozdíl proudící pracovní tekutiny; nebo snížit výkon čerpadla.

Proces přenosu tepla se týká procesu výměny tepla mezi dvěma tekutinami přes stěnu tvrdého zařízení. Podle způsobu přenosu tepla kapaliny ji lze v zásadě rozdělit na dva typy: žádná změna fáze a změna fáze. Výzkum zdokonalené technologie přenosu tepla bez procesu fázové změny obecně přijímá odpovídající opatření založená na řízení strany tepelného odporu: jako je rozšíření vnitřního nebo vnějšího povrchu trubky; vkládání cizích předmětů do zkumavky; změna tvaru podpěry svazku trubek; přidáním nemísitelných aditiv s nízkým bodem varu a dalšími metodami pro zvýšení účinku přenosu tepla.