Shell-and-tube varmeveksler er en type varmeutstyrsutstyr og utfører funksjonen for å overføre varme fra kjølevæsken til det oppvarmede stoffet. Avhengig av det spesifikke tilfellet, kan kjølevæskens rolle være damp eller væske. Til dags dato har skall-og-rør-modellen til varmeren fått den mest utbredte bruken.
En varmeveksler er en ganske kompleks enhet som brukes som kondensator, varmeapparat eller fordamper
Innhold
Bruksområder
Produksjonen av disse enhetene begynte på begynnelsen av det tjuende århundre. Dette skyldtes det faktum at termiske stasjoner trengte ovner med stor overflate som opererte ved høyt trykk.
Skall- og rørvarmere brukes i mange bransjer, inkludert:
- Olje- og gassindustri;
- kjemisk produksjon;
- mat industri.
Nesten hver produksjon er assosiert med generering eller absorpsjon av varme, derfor er varmevekslere etterspurt i forskjellige felt av menneskelig aktivitet. Ytelsen til utstyr hos bedrifter, samt funksjonen til klimaanlegg og varmeovner, kjøleradiatorer i biler, etc. avhenger av deres design og egenskaper.
Merk! Varmeapparater av denne typen brukes ofte til å kjøle arbeidsvæsker og varme opp kjølemediet for drift av varmepumper.
Skall- og rørvarmevekslere er mye brukt som kondensatorer og fordamper. I dag, takket være utviklingen av industrielle teknologier, har designen av varmevekslere blitt mer avansert og fortsetter å moderniseres.
Fordeler og ulemper med varme- og rørvarmevekslere
Fra et strukturelt synspunkt ligner varmevekslere av denne typen de første modellene som ble produsert på begynnelsen av det tjuende århundre. Moderniseringen av disse enhetene påvirket bare visse elementer, men grunnlaget forble uendret. Moderne materialer som brukes til skall- og rørvarmere kan forbedre deres driftsegenskaper.
I fremstillingen av varmevekslere brukes moderne materialer som forbedrer kvaliteten på ferdige enheter betydelig
Skall- og rørvarmevekslere kjennetegnes ved en rekke positive kvaliteter, noe som gjør at de kan forbli uunnværlige elementer i forskjellige bransjer frem til i dag:
- motstand mot vannhammer i systemet;
- evnen til å jobbe med forurensede miljøer;
- lave varmeoverføringshastigheter;
- god ytelse;
- Slitestyrke;
- vedlikehold;
- motstand mot høyt trykk;
- motstand mot aggressive kjemikalier;
- driftssikkerhet;
- pålitelighet og holdbarhet.
Varmeapparater av denne typen har sine ulemper, inkludert:
- ganske store dimensjoner;
- høy pris.
Enheten og prinsippet om drift
Shell-and-tube varmeveksler inkluderer flere strukturelle elementer. Vurder de viktigste:
- foringsrør (hus);
- distribusjon og guide kammer;
- internt rørsystem;
- rør ark;
- skillevegger og sel.
Denne enhetsmodellen kjennetegnes ved tilstedeværelsen av et foringsrør som skjuler de indre rørene, derav navnet - "skall-og-rør"
To dyser er sveiset til kroppen. Den ene av dem er ansvarlig for tilførselen av arbeidsmiljøet, og den andre for konklusjonen. Spesielle flenser er sveiset til endene av foringsrøret.
I tillegg inkluderer strukturen til en slik varmeovn rørark, mellom hvilke rørene er sveiset, utstyrt med fjerngitter. Denne konstruksjonen danner rørsystemet til rekuperatoren og lar varmeren være multi-pass.
To dyser settes inn i bunnen av gjenvinneren, som på samme måte som munnstykkene i foringsrøret utfører inn- og utløpsfunksjonene. Bunnen av recuperatoren er utstyrt med flenser. Gjenvinningsflenser parrer flensene til huset. Rørsystemet til en slik anordning settes inn i huset. Ristene festes ved hjelp av spesielle tetningselementer og bolter mellom flensene på recuperatoren og huset. Dette lar om nødvendig sømløst reparere ethvert element i skall-og-rør-enheten.
Prinsippet for drift av denne typen varmer er som følger: varmt og kaldt medium sirkulerer gjennom to forskjellige kanaler. Prosessen med varmeoverføring utføres mellom veggene i disse kanalene.
Typer skall-og-rør varmevekslere
Skall-og-rørvarmeren er ganske kompleks, fra et strukturelt synspunkt, apparatet og har flere varianter det er verdt å være oppmerksom på. På grunn av designfunksjonene (tilstedeværelsen av en rekuperator), er skall-og-rør-enheter klassifisert som en regenerativ type.
Skall-og-rør-varmevekslere er en regenererende type lignende enheter.
I tillegg, avhengig av bevegelsesretningen til arbeidsmediet, er skall-og-rørvarmere delt inn i følgende typer:
- direkte-flyt;
- tverrstrøms;
- motstrøms.
Skall-og-rør-modellen fikk navnet sitt på grunn av det faktum at rørene som kjølevæsken sirkulerer gjennom, er plassert inne i foringsrøret. Det er en avhengighet av hastigheten til arbeidsmediet av antall rør som er plassert i foringsrøret. På sin side, jo høyere hastighet, desto høyere er varmeoverføringshastigheten til enheten.
Tenk på de grunnleggende materialene som slike varmeovner er laget av:
- legert stål;
- rustfritt stål;
- stål med høy styrke.
Rør av slike enheter kan være laget av følgende materialer:
- stål;
- kobber;
- messing;
- titan.
Bruken av slike materialer skyldes at varmevekslere vanligvis drives under tøffe forhold og kommer i kontakt med aggressive stoffer som kan forårsake korrosjon.
Varmevekslere er laget av materialer som har høy korrosjonsbestandighet, for eksempel titan eller rustfritt stål.
Viktig! Konvensjonelt stål er ikke egnet for en varmeveksler med skall-og-rør fordi det har en lav motstand mot korrosjon.
Shell-and-tube-modeller er også delt inn i typer. I dag er det fire typer av disse enhetene:
- en varmeapparat utstyrt med en temperaturkompensator;
- varmer med statiske (faste) rør;
- enhet med U-formede og W-formede rør;
- flytende hodeinnretning.
Shell-and-tube varmeovner kan være plassert i rommet horisontalt, vertikalt eller i en viss vinkel.
Varmeoverføringskoeffisient økning
Industrien står ikke stille - kontinuerlig oppgradering av varmevekslere. Forbedring av tekniske egenskaper oppnås ved bruk av følgende metoder:
- etablering av turbulente strømmer;
- implementering av spiralinnsatser på grunn av hvilken det dannes en langsgående og tverrstrømning rundt rørene;
- produksjon av profiler og vridde rør;
- bruk av blandinger, som inkluderer væsker og gasser;
- skape vibrasjoner av overflater som er ansvarlige for varmeoverføring;
- pulserende flyt av arbeidsmiljøet.
Ovennevnte metoder kan øke varmeoverføringskoeffisienten. Det er også vanlig å bruke flere metoder samtidig. En slik kombinasjon kan øke driftsegenskapene til en skall-og-rørvarmer betydelig med en faktor 2-3. Det er også verdt å merke seg at noen metoder ikke bare øker varmeoverføringshastigheten, men også kan utføre andre nyttige funksjoner. For eksempel forhindrer turbulente strømninger dannelse av saltavsetninger på rørets indre vegger, noe som eliminerer innsnevringen av rørets lumen.
Kontinuerlig forbedring av utformingen av varmeveksleren gjør det mulig å øke varmeoverføringen og øke driftsegenskapene
Tips om valg av varmeveksler
Programmet for beregning av skall-og-rørvarmer trenger en tydelig redegjørelse for de opprinnelige dataene. En god rekreativ enhet krever en veldefinert krets. Det er flere punkter du må tenke på når du skal velge en skal og rørvarmeveksler. Disse bestemmelsene er veldig viktige for beregninger.
Først av alt er det verdt å merke seg at for flytende og gassformige kjølevæsker er det en spesifikk sirkulasjonshastighet gjennom rørene. Som nevnt ovenfor, jo høyere hastighet, jo bedre varmeoverføring. For flytende medier varierer hastigheten fra 0,6 til 6 m / s. For gassformige medier kan hastigheten være fra 3 til 30 m / s. Imidlertid avhenger energiforbruket også av hastigheten, derfor i noen tilfeller undervurderes kjølemiddelhastigheten for å redusere strømforbruket.
Når du velger rør, bør du ta hensyn til materialet de er laget av, så vel som deres diameter. Materialet til rørene velges avhengig av arbeidsmediet som vil sirkulere gjennom dem. Det må huskes - jo mer aggressivt miljøet er, desto mer pålitelig skal rørmaterialet være.
Viktig! Hvis systemet blir rengjort med syre, anbefales det at du velger rustfritt stålrør. Rustfritt stål har høye korrosjonsegenskaper, har utmerket motstand mot aggressive reagenser og har i tillegg en lav termisk ledningsevne.
Skall-og-rør-varmevekslere er ganske klumpete enheter, derfor er det verdt å vurdere størrelsene deres når du velger dem, slik at det i fremtiden ikke vil være noen problemer med transport og installasjon.
Overdimensjonerte enheter har betydelig vekt, noe som øker transportkostnadene
Det er også nødvendig å ta hensyn til det faktum at det etter installasjonsarbeid må være nok plass foran gjenvinneren for å utføre driftsreparasjoner av enheten, om nødvendig. Det skal være nok plass slik at rørsystemet kan fjernes fra huset. Skall-og-rør-varmeveksleren må ha en utforming som tar hensyn til fri tilgang ikke bare til hovedelementene, men også til andre reservedeler. Dette gjelder spesielt for kontrollenheter.
Tips om drifts- og skallvarmeveksler
Varmevekslere av denne typen, selv om de imidlertid er ganske upretensiøs utstyr, og før eller siden trenger de forebyggende rengjøring eller reparasjon.
Reparasjon av varmeveksleren har noen konsekvenser - som oftest er dette en reduksjon i varmeoverføringskoeffisienten. Den mest sårbare delen av skallet og rørvarmeren er røret. Som regel er det de som forårsaker sammenbruddet. Når du vet om denne funksjonen til varmevekslere, anbefaler eksperter å kjøpe dem med en margin. I tillegg oppstår det ofte problemer når disse enhetene reguleres av kondensat. Eventuelle endringer medfører avvik i varmeoverføringsområdet. Endringer i varmeoverføringsområdet er vanligvis ikke-lineære.
Å gjøre en slik enhet med egne hender er ganske vanskelig, og i noen tilfeller umulig. Skall-og-rør-varmeveksleren er et veldig komplekst utstyr, der produksjonen krever streng overholdelse av den teknologiske prosessen, som inkluderer mange stadier.
