Shell-and-tube varmeveksler er en type varmetekniske anordninger og udfører funktionen af at overføre varme fra kølevæsken til det opvarmede stof. Afhængig af det specifikke tilfælde kan kølevæskets rolle være damp eller væske. Indtil i dag har varmelegemets shell-and-tube-model fået den mest udbredte anvendelse.
En varmeveksler er en temmelig kompleks enhed, der bruges som kondensator, varmeapparat eller fordamper
Indhold
Anvendelsesområder
Produktionen af disse enheder begyndte i det tidlige tyvende århundrede. Dette skyldtes, at termostationer havde brug for store overfladevarmer, der arbejdede ved højt tryk.
Shell og rørvarmere bruges i mange brancher, herunder:
- Olie- og gasindustri;
- kemisk produktion;
- fødevareindustri.
Næsten hver produktion er forbundet med produktion eller absorption af varme, derfor er varmevekslere efterspurgte inden for forskellige områder af menneskelig aktivitet. Udstyrets ydeevne hos virksomheder såvel som funktionen af indenlandske klimaanlæg og varmeapparater, køleradiatorer i biler osv. Afhænger af deres design og egenskaber.
Bemærk! Varmeapparater af denne type bruges oftest til afkøling af arbejdsvæsker og opvarmning af kølemediet til drift af varmepumper.
Skal- og rørvarmevekslere bruges i vid udstrækning som kondensatorer og fordampere. Takket være udviklingen af industrielle teknologier er design af varmevekslere i dag blevet mere avanceret og fortsætter med at moderniseres.
Fordele og ulemper ved skal-og-rør-varmevekslere
Fra et strukturelt synspunkt svarer varmevekslere af denne type til de første modeller, der blev produceret i begyndelsen af det tyvende århundrede. Moderniseringen af disse enheder påvirkede kun visse elementer, men grundlaget forblev uændret. Moderne materialer, der bruges til skal- og rørvarmere, kan forbedre deres driftsegenskaber.
Ved fremstilling af varmevekslere bruges moderne materialer, der væsentligt forbedrer kvaliteten af de færdige enheder
Skal- og rørvarmevekslere er kendetegnet ved en række positive kvaliteter, der giver dem mulighed for at forblive uundværlige elementer i forskellige brancher indtil i dag:
- modstand mod vandhammer i systemet;
- evnen til at arbejde med forurenede miljøer;
- lave varmeoverførselshastigheder;
- god præstation;
- Modstandsdygtighed;
- vedligeholdelse;
- modstand mod højt tryk;
- modstand mod aggressive kemikalier;
- driftssikkerhed;
- pålidelighed og holdbarhed.
Varmeapparater af denne type har deres ulemper, herunder:
- ret store dimensioner;
- høj pris.
Enheden og driftsprincippet
Shell-and-tube varmeveksler inkluderer flere strukturelle elementer. Overvej de vigtigste:
- hus (hus);
- distribution og guide kamre;
- internt rørsystem;
- rørplader;
- skillevægge og sæler.
Denne enhedsmodel er kendetegnet ved tilstedeværelsen af et hus, der skjuler de indvendige rør, deraf navnet - “shell-and-tube”
To dyser svejses til kroppen. Den ene er ansvarlig for forsyningen med arbejdsmiljøet og den anden for konklusionen. Specielle flanger svejses til enderne af huset.
Derudover inkluderer strukturen af en sådan varmelegeme rørplader, mellem hvilke rørene er svejset, udstyret med fjerngitter. Dette design danner rørsystemet i recuperatoren og gør det muligt for varmeapparatet at være multi-pass.
To dyser indsættes i bunden af recuperatoren, som på samme måde som husets dyser udfører ind- og udløbsfunktionerne. Bunden af recuperatoren er udstyret med flanger. Genopretningsflanger er parringsflanger i huset. Rørsystemet i en sådan anordning indsættes i huset. Ristene fastgøres ved hjælp af specielle tætningselementer og bolte mellem recuperatorens flanger og huset. Dette tillader om nødvendigt problemfrit at reparere ethvert element i shell-and-tube-enheden.
Funktionsprincippet for denne type varmelegeme er som følger: varmt og koldt medium cirkulerer gennem to forskellige kanaler. Processen med varmeoverførsel udføres mellem væggene i disse kanaler.
Typer af skal-og-rør varmevekslere
Skall-og-rørvarmeren er ganske kompliceret, fra et strukturelt synspunkt, apparatet og har flere sorter, som det er værd at være opmærksom på. På grund af designfunktionerne (tilstedeværelsen af en recuperator) klassificeres shell-and-tube-anordninger som en regenerativ type.
Shell-and-tube varmevekslere er en regenerativ type af lignende anordninger.
Afhængigt af arbejdsmediets bevægelsesretning er skallerør-opvarmere derudover opdelt i følgende typer:
- direkte-flow;
- crossflow;
- modstrøm.
Skal-og-rørmodellen fik sit navn på grund af det faktum, at rørene, gennem hvilke kølevæsken cirkulerer, placeres inde i huset. Der er en afhængighed af arbejdsmediets hastighed af antallet af rør placeret i huset. Til gengæld, jo højere hastighed, jo højere er enhedens varmeoverførselshastighed.
Overvej de basismaterialer, som sådanne opvarmere er lavet fra:
- legeret stål;
- rustfrit stål;
- stål med høj styrke.
Rør til sådanne anordninger kan være lavet af følgende materialer:
- stål;
- kobber;
- messing;
- titan.
Brug af sådanne materialer er forbundet med det faktum, at varmevekslere normalt drives under barske forhold og kommer i kontakt med aggressive stoffer, der kan forårsage korrosion.
Varmevekslere er lavet af materialer, der har høj korrosionsbestandighed, såsom titan eller rustfrit stål.
Vigtig! Konventionelt stål er ikke egnet til en skal-og-rør-varmeveksler, fordi det har en lav modstand mod korrosion.
Shell-and-tube-modeller er også opdelt i typer. I dag er der 4 typer af disse enheder:
- en varmeapparat udstyret med en temperaturkompensator;
- varmelegeme med statiske (faste) rør;
- enhed med U-formede og W-formede rør;
- flydende hoved enhed.
Shell-og-rørvarmere kan placeres i rummet vandret, lodret eller i en bestemt vinkel.
Stigning af varmeoverførselskoefficient
Industrien står ikke stille - konstant opgradering af varmevekslere. Forbedring af tekniske egenskaber opnås ved anvendelse af følgende metoder:
- skabelse af turbulente strømme;
- implementering af spiralindsatser, på grund af hvilken der dannes en langsgående og tværgående strømning rundt om rørene;
- produktion af profil og snoede rør;
- anvendelse af blandinger, der inkluderer væsker og gasser;
- skabe vibrationer af overflader, der er ansvarlige for varmeoverførsel;
- pulserende strøm af arbejdsmiljøet.
Ovenstående metoder kan øge varmeoverførselskoefficienten. Det er også almindeligt at bruge flere metoder på én gang. En sådan kombination kan øge driftsegenskaberne for en skal-og-rørvarmer med en faktor 2-3. Det er også værd at bemærke, at nogle metoder ikke kun øger varmeoverførselshastighederne, men også kan udføre andre nyttige funktioner. For eksempel forhindrer turbulente strømninger dannelse af saltaflejringer på rørets indre vægge, hvilket eliminerer indsnævring af rørets lumen.
Kontinuerlig forbedring af designen af varmeveksleren giver mulighed for at øge varmeoverførslen og øge driftsegenskaberne
Tip til valg af varmeveksler
Programmet til beregning af skal-og-rørvarmer har brug for en klar redegørelse for de oprindelige data. En god rekreativ enhed kræver et veldefineret kredsløb. Der er flere punkter, du skal overveje, når du vælger en skal og rørvarmeveksler. Disse bestemmelser er meget vigtige for beregninger.
Først og fremmest er det værd at bemærke, at der for flydende og gasformige kølemidler er en specifik cirkulationshastighed gennem rørene. Som nævnt ovenfor, jo højere hastighed, jo bedre henholdsvis varmeoverførsel. For flydende medier varierer hastigheden fra 0,6 til 6 m / s. For gasformigt medie kan hastigheden være fra 3 til 30 m / s. Mængden af energi, der bruges, afhænger imidlertid også af hastigheden, og derfor undervurderes kølevæskehastigheden i nogle tilfælde for at reducere elforbruget.
Når du vælger rør, skal du være opmærksom på det materiale, de er lavet af, samt deres diameter. Materialet i rørene vælges afhængigt af arbejdsmediet, der cirkulerer gennem dem. Det skal huskes - jo mere aggressivt miljøet er, desto mere pålidelige skal rørmaterialet være.
Vigtig! Hvis systemet rengøres med syre, anbefales det, at du vælger rør i rustfrit stål. Rustfrit stål har høje korrosionsegenskaber, har fremragende modstand mod aggressive reagenser og har desuden en lav termisk ledningsevne.
Shell-and-tube-varmevekslere er temmelig klodsede enheder, derfor er det værd at overveje deres størrelser, når man vælger dem, så der i fremtiden ikke vil være problemer med deres transport og installation.
Oversized enheder har betydelig vægt, hvilket øger transportomkostningerne
Det er også nødvendigt at tage højde for det faktum, at der efter installationsarbejdet skal være tilstrækkelig plads foran recuperatoren til om nødvendigt at udføre driftsreparationer af enheden. Der skal være tilstrækkelig plads, så rørsystemet kan fjernes fra huset. Skal-og-rør-varmeveksleren skal have et design, der tager højde for fri adgang ikke kun til hovedelementerne, men også til andre reservedele. Dette gælder især for kontrolenheder.
Tips til rør og skalvarmeveksler
Varmevekslere af denne type, selv om de imidlertid er ganske uhøjtidelige enheder, og før eller senere har de brug for forebyggende rengøring eller reparation.
Reparation af varmeveksleren har nogle konsekvenser - oftest er dette et fald i varmeoverførselskoefficienten. Den mest sårbare del af skallen og rørvarmeren er røret. Som regel er det dem, der forårsager sammenbruddet. Når vi kender denne funktion ved varmevekslere, rådgiver eksperter at købe dem med en margen. Derudover opstår der ofte problemer, når disse enheder reguleres af kondensat. Eventuelle ændringer medfører afvigelser i varmeoverførselsområdet. Ændringer i varmeoverførselsområdet er normalt ikke-lineære.
At gøre sådan en enhed med egne hænder er ret vanskeligt og i nogle tilfælde umuligt. Skal-og-rør-varmeveksleren er et meget komplekst udstyr, hvis produktion kræver streng overholdelse af den teknologiske proces, der inkluderer mange stadier.
