Цевни измјењивач топлоте је врста уређаја за топлотни инжењеринг и врши функцију преноса топлине са расхладне течности у загрејану супстанцу. У зависности од конкретног случаја, улога расхладне течности може бити пара или течност. До данас је модел грејне цеви са цевима добио широку употребу.
Измењивач топлоте је прилично сложен уређај који се користи као кондензатор, грејач или испаривач
Садржај
Области коришћења
Производња ових уређаја започела је почетком двадесетог века. То је због чињенице да су термалним станицама потребни гријачи велике површине који раде под високим притиском.
Грејачи шкољки и цеви се користе у многим индустријама, укључујући:
- Индустрија нафте и гаса;
- хемијска производња;
- прехрамбена индустрија.
Скоро свака производња повезана је са стварањем или апсорпцијом топлотне енергије, па су зато у разним областима људске активности тражени измјењивачи топлоте. Учинак опреме у предузећима, као и функционисање домаћих клима уређаја и грејача, хладњака радијатора у аутомобилима, итд., Зависи од њиховог дизајна и својстава.
Белешка! Грејачи ове врсте се најчешће користе за хлађење радних течности и загревање расхладног средства за рад топлотних пумпи.
Измењивачи топлоте од шкољака и цеви широко се користе као кондензатори и испаривачи. Данас, захваљујући развоју индустријских технологија, дизајн измењивача топлоте је унапређен и наставља да се модернизује.
Предности и недостаци цевних измењивача топлоте
Са структуралног аспекта, измењивачи топлоте ове врсте су слични првим моделима који су произведени почетком двадесетог века. Модернизација ових уређаја утицала је само на одређене елементе, међутим, основа је остала непромењена. Савремени материјали који се користе за грејне цеви и цеви могу побољшати њихове радне особине.
У производњи измјењивача топлине користе се савремени материјали који значајно побољшавају квалитет готових уређаја
Измењивачи топлоте са шкољкама и цевима одликују се бројним позитивним особинама, што им омогућава да до данас остану незаменљиви елементи разних индустрија:
- отпорност на водени чекић у систему;
- способност рада са загађеним срединама;
- ниске стопе преноса топлоте;
- добре перформансе;
- отпорност на хабање;
- одржавање;
- отпорност на висок притисак;
- отпорност на агресивне хемикалије;
- оперативна сигурност;
- поузданост и трајност.
Грејачи ове врсте имају своје недостатке, укључујући:
- прилично велике димензије;
- висока цена.
Уређај и принцип рада
Измењивач топлоте са цевима и цевима укључује неколико структурних елемената. Размотримо главне:
- кућиште (кућиште);
- коморе за дистрибуцију и вођење;
- систем унутрашњих цеви;
- лимови за цијеви;
- преграде и заптивке.
Овај модел уређаја одликује се кућиштем које скрива унутрашње цеви, отуда и назив - „шкољка“
Две млазнице су заварене за тело. Један од њих одговоран је за снабдевање радним окружењем, а други за закључивање. На крајеве кућишта су заварени посебни прирубници.
Поред тога, структура таквог грејача укључује листове цеви, између којих су заварене цеви, опремљене даљинским мрежама. Овај дизајн формира цевни систем рекуператора и омогућава грејачу да буде мултипропусан.
Две млазнице су уметнуте у дно рекуператора, које на исти начин као и млазнице кућишта, обављају улазне и излазне функције. Дно рекуператора опремљено је прирубницама. Прирубнице рекуператора су спојнице прирубница кућишта. Цевни систем таквог уређаја је уметнут у кућиште. Решетке се учвршћују помоћу посебних бртвених елемената и вијцима између прирубница рекуператора и кућишта. То омогућава, ако је потребно, неометан поправак било ког елемента уређаја са шкољкама и цевима.
Принцип рада ове врсте грејача је следећи: топли и хладни медиј циркулише кроз два различита канала. Процес преноса топлоте врши се између зидова ових канала.
Врсте измењивача топлоте са шкољкама и цевима
Гријач шкољки и цијеви је прилично сложен, са структуралног аспекта, уређаја и има неколико варијанти на које вриједи обратити пажњу. Због дизајнерских карактеристика (присуство рекуператора) уређаји са цевима и шкољкама су класификовани као регенеративни тип.
Измењивачи топлоте са цевима и цевима су регенеративни тип сличних уређаја.
Поред тога, у зависности од смера кретања радног медија, грејачи са цевима и цеви се деле у следеће врсте:
- директан проток;
- цроссфлов;
- протицање.
Модел шкољке и цеви добио је име због чињенице да су цеви кроз које циркулише расхладна течност смештене унутар кућишта. Постоји зависност брзине радног медијума од броја цеви које се налазе у кућишту. Заузврат, што је већа брзина, већа је брзина преноса топлоте уређаја.
Размотримо основне материјале од којих су направљени такви грејачи:
- легура челика;
- нерђајући челик;
- челик високе чврстоће.
Цеви таквих уређаја могу бити израђене од следећих материјала:
- челик;
- бакар;
- месинг;
- титанијум.
Употреба таквих материјала је последица чињенице да се измењивачи топлоте обично раде у отежаним условима и долазе у контакт са агресивним материјама које могу изазвати корозију.
Измењивачи топлоте се праве од материјала који имају високу отпорност на корозију, попут титанијума или нехрђајућег челика.
Важно! Конвенционални челик није погодан за топлотни измењивач топлоте јер има малу отпорност на корозију.
Модели шкољкастих цеви такође су подељени у типове. Данас постоје 4 врсте ових уређаја:
- грејач опремљен компензатором температуре;
- грејач са статичким (фиксним) цевима;
- уређај са цевима у облику слова У и В;
- уређај са плутајућом главом
Гријачи са цијевима могу се налазити у простору водоравно, вертикално или под одређеним углом.
Повећање коефицијента преноса топлоте
Индустрија не мирује - непрестано унапређују измењиваче топлоте. Побољшање техничких карактеристика постиже се коришћењем следећих метода:
- стварање турбулентних токова;
- примена спиралних уметака, захваљујући којима се формира уздужни и попречни ток око цеви;
- производња профилних и уплетених цеви;
- употреба смеша, које укључују течност и гасове;
- стварање вибрација површина које су одговорне за пренос топлоте;
- пулсирајући проток радне средине.
Горе наведене методе могу повећати коефицијент преноса топлоте. Такође је уобичајено користити више метода одједном. Таква комбинација може значајно да повећа радне карактеристике грејача са цевима за фактор 2–3. Такођер је вриједно напоменути да неке методе не само да повећавају брзину пријеноса топлине, већ могу обављати и друге корисне функције. На пример, турбулентни токови спречавају стварање наслага соли на унутрашњим зидовима цеви, што елиминише сужавање лумена цеви.
Непрекидно побољшавање дизајна измењивача топлоте омогућава повећање преноса топлоте и повећање радних карактеристика
Савјети за избор измјењивача топлине
Програму за прорачун грејача и цеви треба јасна изјава о почетним подацима. За добар рекуперативни уређај потребан је добро дефинисан круг. Неколико је ствари које треба узети у обзир при избору измјењивача топлине са шкољкама и цијевима. Ове одредбе су веома важне за прорачун.
Прије свега, вриједно је напоменути да за течне и гасовите расхладне течности постоји специфична брзина циркулације кроз цијеви. Као што је горе поменуто, што је већа брзина, то је бољи пренос топлоте. За течне медије брзина се креће од 0,6 до 6 м / с. За гасовите медије брзина може бити од 3 до 30 м / с. Међутим, количина потрошене енергије такође зависи од брзине, па је у неким случајевима брзина расхладне течности подцењена да би се смањила потрошња електричне енергије.
Када бирате цеви, требало би обратити пажњу на материјал од кога су направљене, као и на њихов пречник. Материјал цеви се бира у зависности од радног медијума који ће циркулирати кроз њих. Мора се запамтити - што је агресивнија околина, поузданији материјал цеви мора бити.
Важно! Ако ће се систем очистити помоћу киселине, препоручује се да одаберете цеви од нехрђајућег челика. Нехрђајући челик се одликује високим антикорозивним својствима, има одличну отпорност на агресивне реагенсе и, поред тога, има низак коефицијент топлотне проводљивости.
Измењивачи топлине са цевима су прилично гломазни уређаји, па при њиховом одабиру ваља размотрити њихове величине, тако да у будућности неће бити потешкоћа са њиховим транспортом и уградњом.
Превелики уређаји имају значајну тежину, што повећава трошкове превоза
Такође је потребно узети у обзир чињеницу да након инсталационих радова мора бити довољно простора испред рекуператора да би се могле извршити оперативне поправке уређаја, ако је потребно. Треба да буде довољно простора да се систем цеви може извадити из кућишта. Измењивач топлоте са шкољкама и цевима мора имати дизајн који узима у обзир слободан приступ не само главним елементима, већ и осталим резервним деловима. Ово се посебно односи на управљачке уређаје.
Савјети за употребу измјењивача топлине цијеви и љуске
Измењивачи топлоте ове врсте, иако су прилично непретенциозни уређаји, пре и касније треба превентивно чишћење или поправку.
Поправка измењивача топлоте повлачи за собом неке последице - најчешће је то смањење коефицијента преноса топлоте. Најугроженији део грејача шкољки и цеви је цев. По правилу, они су ти који узрокују квар. Знајући за ову карактеристику измењивача топлоте, стручњаци саветују да их купите с маржом. Поред тога, проблеми се често јављају када су ти уређаји регулисани кондензатом. Све промјене подразумијевају одступања у подручју пријеноса топлине. Промјене подручја пријеноса топлине обично су нелинеарне.
Радити такав уређај властитим рукама је прилично тешко, а у неким случајевима и немогуће. Измењивач топлоте са цевима и цеви је веома сложена опрема, чија производња захтева строго придржавање технолошког процеса, који обухвата више фаза.
