Penukar haba shell-and-tube adalah sejenis alat kejuruteraan haba dan menjalankan fungsi memindahkan haba dari penyejuk ke bahan yang dipanaskan. Bergantung pada kes tertentu, peranan penyejuk mungkin wap atau cecair. Sehingga kini, model shell-and-tube pemanas telah mendapat penggunaan yang paling meluas.
Penukar haba adalah alat yang agak kompleks yang digunakan sebagai pemeluwap, pemanas atau penyejat
Kandungan
Kawasan penggunaan
Pengeluaran peranti ini bermula pada awal abad kedua puluh. Ini disebabkan oleh fakta bahawa stesen termal memerlukan pemanas permukaan besar yang beroperasi pada tekanan tinggi.
Pemanas shell dan tiub digunakan di banyak industri, termasuk:
- Industri minyak dan gas;
- pengeluaran kimia;
- industri Makanan.
Hampir setiap pengeluaran dikaitkan dengan penjanaan atau penyerapan haba, oleh itu, penukar haba sangat diminati dalam pelbagai bidang aktiviti manusia. Prestasi peralatan di perusahaan, serta fungsi penghawa dingin dan pemanas domestik, radiator penyejuk di dalam kereta, dll., Bergantung pada reka bentuk dan sifatnya.
Nota! Pemanas jenis ini paling kerap digunakan untuk menyejukkan cecair kerja dan memanaskan bahan pendingin untuk operasi pam haba.
Penukar haba shell dan tiub banyak digunakan sebagai pemeluwap dan juga penyejat. Hari ini, berkat perkembangan teknologi perindustrian, reka bentuk penukar haba menjadi lebih maju dan terus dimodenkan.
Kelebihan dan kekurangan penukar haba shell-and-tube
Dari sudut pandangan struktur, penukar haba jenis ini serupa dengan model pertama yang dihasilkan pada awal abad kedua puluh. Pemodenan peranti ini hanya mempengaruhi elemen-elemen tertentu, namun asasnya tidak berubah. Bahan moden yang digunakan untuk pemanas shell dan tiub dapat meningkatkan sifat operasi mereka.
Dalam pembuatan penukar haba, bahan moden digunakan yang meningkatkan kualiti peranti siap dengan ketara
Penukar haba shell dan tiub dibezakan oleh beberapa kualiti positif, yang membolehkannya kekal sebagai elemen yang sangat diperlukan dari pelbagai industri hingga ke hari ini:
- ketahanan terhadap tukul air dalam sistem;
- keupayaan untuk bekerja dengan persekitaran yang tercemar;
- kadar pemindahan haba yang rendah;
- persembahan bagus;
- tahan haus;
- penyelenggaraan;
- ketahanan terhadap tekanan tinggi;
- ketahanan terhadap bahan kimia agresif;
- keselamatan operasi;
- kebolehpercayaan dan ketahanan.
Pemanas jenis ini mempunyai kekurangannya, termasuk:
- dimensi yang cukup besar;
- harga tinggi.
Peranti dan prinsip operasi
Penukar haba shell dan tiub merangkumi beberapa elemen struktur. Pertimbangkan yang utama:
- sarung (perumahan);
- ruang pengedaran dan panduan;
- sistem tiub dalaman;
- kepingan tiub;
- partition dan meterai.
Model peranti ini dibezakan dengan adanya selongsong yang menyembunyikan paip dalaman, oleh itu namanya - "shell-and-tube"
Dua muncung dikimpal ke badan. Salah satunya bertanggungjawab untuk bekalan persekitaran kerja, dan yang lain sebagai kesimpulan. Bebibir khas dikimpal ke hujung selongsong.
Di samping itu, struktur pemanas seperti itu merangkumi kepingan tiub, di mana paip dikimpal, dilengkapi dengan grid terpencil. Reka bentuk ini membentuk sistem paip recuperator dan membolehkan pemanas menjadi multi-pass.
Dua muncung dimasukkan ke bawah recuperator, yang, dengan cara yang sama seperti muncung selongsong, melakukan fungsi masuk dan keluar. Bahagian bawah recuperator dilengkapi dengan bebibir. Flensa pemulihan adalah bebibir kawin perumahan. Sistem paip alat sedemikian dimasukkan ke dalam perumahan. Kisi-kisi dipasang menggunakan elemen dan baut kedap khas antara bebibir penyambung dan perumahan. Ini memungkinkan, jika perlu, untuk memperbaiki sebarang elemen peranti shell-and-tube dengan lancar.
Prinsip operasi pemanas jenis ini adalah seperti berikut: medium panas dan sejuk beredar melalui dua saluran yang berbeza. Proses pemindahan haba dilakukan di antara dinding saluran ini.
Jenis penukar haba shell dan tiub
Pemanas shell-and-tube cukup kompleks, dari sudut struktur, alat dan mempunyai beberapa jenis yang perlu diperhatikan. Oleh kerana ciri reka bentuk (kehadiran recuperator), peranti shell-and-tube digolongkan sebagai jenis regeneratif.
Penukar haba shell-dan-tiub adalah jenis alat serupa yang menjana semula.
Di samping itu, bergantung pada arah pergerakan media kerja, pemanas shell dan tiub dibahagikan kepada jenis berikut:
- aliran langsung;
- aliran silang;
- aliran balik.
Model shell-and-tube mendapat namanya kerana fakta bahawa paip yang melancarkan penyejuk diletakkan di dalam selongsong. Terdapat pergantungan kelajuan medium kerja pada jumlah tiub yang terdapat di dalam selongsong. Sebaliknya, semakin tinggi kelajuan, semakin tinggi kadar pemindahan haba peranti.
Pertimbangkan bahan asas dari mana pemanas dibuat:
- besi aloi;
- keluli tahan karat;
- keluli berkekuatan tinggi.
Tiub alat sedemikian boleh dibuat dari bahan berikut:
- keluli;
- tembaga;
- tembaga;
- titanium.
Penggunaan bahan tersebut dikaitkan dengan kenyataan bahawa penukar haba biasanya dikendalikan dalam keadaan yang keras dan bersentuhan dengan bahan agresif yang boleh menyebabkan kakisan.
Penukar haba dibuat dari bahan yang mempunyai ketahanan kakisan yang tinggi, seperti titanium atau keluli tahan karat.
Penting! Keluli konvensional tidak sesuai untuk penukar haba shell dan tiub kerana mempunyai ketahanan yang rendah terhadap kakisan.
Model shell-and-tube juga dibahagikan kepada beberapa jenis. Hari ini terdapat 4 jenis peranti ini:
- pemanas yang dilengkapi dengan kompensator kes suhu;
- pemanas dengan tiub statik (tetap);
- peranti dengan tiub berbentuk U dan berbentuk W;
- peranti kepala terapung.
Pemanas shell dan tiub boleh terletak di ruang secara mendatar, menegak atau pada sudut tertentu.
Pekali pemindahan haba meningkat
Industri tidak berhenti - sentiasa meningkatkan penukar haba. Penambahbaikan ciri teknikal dicapai melalui penggunaan kaedah berikut:
- penciptaan aliran bergelora;
- pelaksanaan sisipan spiral, kerana aliran longitudinal dan melintang di sekitar tiub terbentuk;
- pengeluaran paip profil dan berpintal;
- penggunaan campuran, yang merangkumi cecair dan gas;
- mewujudkan getaran permukaan yang bertanggungjawab untuk pemindahan haba;
- denyut nadi persekitaran kerja.
Kaedah di atas dapat meningkatkan pekali pemindahan haba. Juga biasa menggunakan beberapa kaedah sekaligus. Kombinasi seperti itu dapat meningkatkan ciri operasi pemanas shell-and-tube dengan faktor 2–3. Perlu diperhatikan bahawa beberapa kaedah tidak hanya meningkatkan kadar pemindahan haba, tetapi juga dapat melakukan fungsi berguna lainnya. Sebagai contoh, aliran bergelora menghalang pembentukan timbunan garam di dinding dalaman paip, yang menghilangkan penyempitan lumen tiub.
Penambahbaikan berterusan reka bentuk penukar haba memungkinkan untuk meningkatkan pemindahan haba dan meningkatkan ciri operasi
Petua pemilihan penukar haba
Program pengiraan pemanas shell dan tiub memerlukan pernyataan yang jelas mengenai data awal. Peranti pemulihan yang baik memerlukan litar yang ditentukan dengan baik. Terdapat beberapa perkara yang perlu dipertimbangkan semasa memilih penukar haba shell dan tiub. Peruntukan ini sangat penting untuk pengiraan.
Pertama sekali, perlu diperhatikan bahawa untuk penyejuk cecair dan gas terdapat kelajuan peredaran tertentu melalui tiub. Seperti yang disebutkan di atas, semakin tinggi kelajuan, semakin baik pemindahan haba. Untuk media cecair, kelajuannya berkisar antara 0,6 hingga 6 m / s. Untuk media gas, kelajuannya antara 3 hingga 30 m / s. Walau bagaimanapun, jumlah tenaga yang dikeluarkan juga bergantung pada kelajuan, oleh itu, dalam beberapa kes, kelajuan penyejuk dipandang rendah untuk mengurangkan penggunaan elektrik.
Semasa memilih tiub, anda harus memperhatikan bahan yang dibuatnya, serta diameternya. Bahan tiub dipilih bergantung pada medium kerja yang akan beredar melaluinya. Ia mesti diingat - semakin agresif persekitaran, bahan tiub lebih dipercayai.
Penting! Sekiranya sistem akan dibersihkan menggunakan asid, maka disarankan agar anda memilih tiub keluli tahan karat. Keluli tahan karat mempunyai sifat anti karat yang tinggi, mempunyai ketahanan yang sangat baik terhadap reagen agresif dan, di samping itu, mempunyai pekali kekonduksian terma yang rendah.
Penukar haba shell dan tiub adalah alat yang agak besar, oleh itu, ketika memilihnya, perlu dipertimbangkan ukurannya, sehingga di masa depan tidak akan ada kesulitan dengan pengangkutan dan pemasangannya.
Peranti yang terlalu besar mempunyai berat badan yang besar, yang meningkatkan kos pengangkutan
Juga perlu untuk memperhatikan fakta bahawa setelah kerja pemasangan, mesti ada cukup ruang di depan alat pemulihan untuk melakukan pembaikan operasi peranti jika perlu. Harus ada ruang yang cukup sehingga sistem paip dapat dikeluarkan dari perumahan. Penukar haba shell dan tiub mesti mempunyai reka bentuk yang mengambil kira akses percuma bukan sahaja ke elemen utama, tetapi juga ke alat ganti yang lain. Ini terutama berlaku pada peranti kawalan.
Petua Operasi Penukar Panas Tube dan Shell
Penukar haba jenis ini, walaupun ia adalah alat yang tidak bersahaja, dan cepat atau lambat mereka memerlukan pembersihan atau pembaikan pencegahan.
Pembaikan penukar haba membawa beberapa akibat - selalunya ini adalah penurunan pekali pemindahan haba. Bahagian pemanas shell dan tiub yang paling rentan adalah tiub. Sebagai peraturan, merekalah yang menyebabkan kerosakan. Mengetahui mengenai ciri penukar haba ini, para pakar menasihatkan untuk membelinya dengan sedikit. Di samping itu, masalah sering timbul ketika alat ini diatur oleh kondensat. Sebarang perubahan memerlukan penyimpangan di kawasan pemindahan haba. Perubahan kawasan pemindahan haba biasanya tidak linear.
Melakukan peranti sedemikian dengan tangan anda sendiri agak sukar, dan dalam beberapa kes mustahil. Penukar haba shell-dan-tiub adalah peralatan yang sangat kompleks, pengeluarannya memerlukan kepatuhan yang ketat terhadap proses teknologi, yang merangkumi banyak tahap.
