Shell и тръбни топлообменници са най-честите устройства. Те се използват за топлина и термохимични процеси между различни течности, пари и газове - като без промяна, и промяна в тяхното състояние на агрегиране.
Кожухотръбен топлообменници са се появили в началото на ХХ век се дължи на нуждите на отоплителните централи в топлообменници с големи площи, като кондензатори и бойлери, работещи при сравнително високо налягане. Shell и тръба топлообменници се използват като кондензатори, нагреватели и изпарители. В момента те са проектирани в резултат на специална разработка, като се вземат предвид операционната опит е станал много по-сложни. В същите тези години, тя започва широко разпространени промишлено приложение тръба топлообменници в петролната индустрия. За използване в тежки условия, изисквани масови нагреватели и охладители, изпарители и кондензатори за различни суров нефтени фракции и свързаните органични течности. Топлообменниците често трябва да работят със замърсени течности при високи температури и налягания, и поради това е необходимо да се изгради така, че да осигурява лесна поддръжка и почистване.
През годините тръба топлообменници са станали най-широко използвания тип апарат. Това се дължи предимно на структурна надеждност и голям набор от варианти за различни условия на работа, по-специално:
- еднофазен поток, кипене и кондензация на топли и студени страни на топлообменника с вертикална или хоризонтална изпълнение
- гама налягане от вакуум до високи стойности
- в силно различаващ се разлики в налягането от двете страни, поради голямото разнообразие от възможности
- отговарят на изискванията на термични напрежения, без значително увеличаване на разходите за апаратурата
- размери от малки до много голям (5000 м 2)
- възможността за използване на различни материали, в съответствие с изискванията на разходите, корозия, температура и налягане
- използването на разширени повърхности за пренос на топлина както вътре, така и извън тръбата, различни подобрители и т.н.
- възможност за извличане на тръбен сноп за почистване и ремонт
Въпреки това, такова голямо разнообразие на условия на употреба на кожухотръбен топлообменници и техните дизайни по никакъв начин не изключва търсенето на други алтернативни решения, като например използването на плоча, бобина или компактни топлообменници в случаите, когато техните характеристики са приемливи, и те могат да доведат до по-рентабилно решения.
Shell и тръбни топлообменници са съставени от една тръба снопове, монтирани тръбни плочи, кутии, капаци, тръби и опори. Tubular и пръстеновидно пространство за тези устройства са разделени, и всеки от тях може да бъде разделен на дялове в няколко стъпки. Класически кожухотръбен топлообменник верига е показано на фигурата:
Повърхността на пренос на топлина на апарата може да варира от няколко стотин квадратни сантиметра до няколко хиляди квадратни метра. Така, 150 MW парна турбина хладник 17 се състои от хиляди тръби с обща обмен повърхност от около 9000 m2.
Схеми на кожухотръбен устройства най-често срещаните видове са представени по-долу:
Корпус (корпус) кожухотръбен топлообменник е тръба, заварени от една или няколко стоманени листове. Приложения различават преди всичко начин връзки тръбна решетка и капаци. Дебелината на стената на корпуса се определя от налягане среда и черупка диаметър работа, но не получи по-малко от 4 mm. Към цилиндричен корпус ръбове заварени фланци за свързване към дъното или капаци. подкрепа единица приложен върху външната повърхност на корпуса.
Тръба нагревател кожухотръбен топлообменници от диаметър права или извита (U-образна или W-образна) тръба от 12 до 57 мм. Предпочитани са безшевни тръби стомана.
В кожухотръбен топлообменници отвор анулус 2-3 пъти секция на потока напречно във вътрешността на тръбите. Следователно при равни потока на охлаждащата течност със същата фаза състоянието на коефициентите на пренос на топлина на повърхността на пръстена са ниски, което намалява коефициента на общата пренос на топлина в устройството. Устройство лопатки в кожухотръбен топлообменник пръстена увеличава скоростта на охлаждащата течност и повишаване на ефективността за пренос на топлина.
Tube плаки (решетка) се използват за закрепване тях с помощта на тръбния сноп възпламенявания razbortovki, заваряване, запечатване или пакетиране на крепежни елементи. Tube листове заварени към корпуса (фиг. А, В) се закрепва с болтове между фланците и капака на корпуса (фиг. В, D) или болтове само камера фланеца на свободен (фиг. D, Е). дъски материал е обикновено ламарина с дебелина не по-малко от 20 мм.
Кожухотръбен топлообменник може да бъде твърд (фиг. А, к), не-твърд (фиг. D, Е, F, Н, ф) и полу-твърд (фиг. Б, т) от структурата, един път и няколко начина, директен поток, противоток и кръстосан поток, хоризонтални и вертикални наклонени.
Фигура а) показва едно преминаване топлообменни тръби с права твърда структура. Корпус и тръби свързан тръбни листа, и така че няма начин да се компенсират термично удължение. Такива устройства са прости в устройството, но могат да се използват само при относително малки температурни разлики между черупката и тръбния сноп (50 ° С). Те имат коефициенти ниски пренос на топлина поради ниската скорост на охлаждащата течност в пръстена.
топлообменниците на кожухотръбен отвор анулус в 2-3 пъти повече от раздел тръби напречни потоци. Следователно, при същата скорост на охлаждащата течност поток, имащ същия състоянието, коефициентите на пренос на топлина на повърхността на пръстена са ниски, което намалява коефициентът на топлинен пренос в устройството. Подреждане на дялове в зъбното колело, увеличава скоростта на охлаждащата течност и пренос на топлина увеличението на коефициента. Фигура 1Ь показва топлообменник с напречни прегради в пръстена и полутвърд мембрана компенсаторни термично удължение поради известна свобода на движение на горната тръбна плоча.
пара-течност топлообменниците на, обикновено парни потоци в пръстена и течността - тръбите. Температурната разлика на стената на корпуса и тръбите обикновено значително. За да се компенсира разликата в термично удължение между корпуса и тръбата на обектива е монтирана (фиг. С), уплътнения (фиг. S, U) или духало (фиг. F) компенсатори.
За да се премахне напрежения в метала, причинени от термично удължение, са направени като единична камера топлообменници с извит U-и W-образни тръби. Те са подходящи охлаждащи при високи налягания, като производство и монтаж Waterbox тръби в тръба листове в апарат за налягане - сложна и скъпа операция. Въпреки това, устройства с извити тръби не могат да приемат широко разпространени поради трудността на производство тръби с различни радиуси на огъване, тръба сложност подмяна и неудобство на почистване на огънати тръби.
Компенсаторни устройства са сложни за производство (диафрагмата, духало, с извити тръби) или недостатъчно сигурни при работа (леща, Gage). Повече перфектен дизайн на топлообменника с един тръбен твърд монтаж борда и свободното движение на втората платка заедно с вътрешната система покритие тръба (фиг. E). увеличаване на апарата поради увеличен диаметър на жилищните дъната и предизвиква по-нататъшно оправдани от простотата и надеждността на работа. Тези устройства се наричат топлообменници "плаваща глава". Топлообменници с кръстосан поток (фиг. А), за да са се увеличили коефициент на топлина върху външната повърхност, защото топлината среда се движи през тръбния сноп. Когато напречно ток се намалява температурната разлика между течностите за пренос на топлина, но с достатъчен брой тръбни секции разлика в сравнение с насрещен поток малък. В някои конструкции, такива топлообменници когато газ, протичащ в пръстена и флуида в тръбите за повишаване коефициента на пренос на топлина се прилага към тръбата чрез напречни ребра.
Свързани статии