Shell-and-tub värmeväxlare är en typ av värmekonstruktionsanordningar och utför funktionen att överföra värme från kylvätskan till den uppvärmda substansen. Beroende på det specifika fallet kan kylvätskans roll vara ånga eller vätska. Hittills har skal-och-rörmodellen för värmaren fått den mest utbredda användningen.
En värmeväxlare är en ganska komplex anordning som används som kondensator, värmare eller förångare
Innehåll
Användningsområden
Produktionen av dessa enheter började i början av det tjugonde århundradet. Detta berodde på att värmestationer behövde stora ytvärmare som arbetade vid högt tryck.
Skal- och rörvärmare används i många branscher, inklusive:
- Olje- och gasindustri;
- kemisk produktion;
- livsmedelsindustrin.
Nästan varje produktion är förknippad med generering eller absorption av värme, därför är värmeväxlare efterfrågade inom olika områden för mänsklig aktivitet. Utrustningens prestanda i företag, liksom funktionen av inhemska luftkonditioneringsapparater och värmare, kylradiatorer i bilar, etc. beror på deras design och egenskaper.
Notera! Värmare av denna typ används oftast för att kyla arbetsvätskor och värma köldmediet för drift av värmepumpar.
Skal- och rörvärmeväxlare används ofta som kondensatorer och förångare. Tack vare utvecklingen av industriteknologier har designen av värmeväxlare blivit mer avancerad och fortsätter att moderniseras.
Fördelar och nackdelar med värmeväxlare med skal och rör
Ur strukturell synvinkel liknar värmeväxlare av denna typ de första modellerna som tillverkades i början av 1900-talet. Moderniseringen av dessa enheter påverkade endast vissa element, men basen förblev oförändrad. Moderna material som används för skal- och rörvärmare kan förbättra deras driftegenskaper.
Vid tillverkning av värmeväxlare används moderna material som avsevärt förbättrar kvaliteten på färdiga apparater
Skal- och rörvärmeväxlare kännetecknas av ett antal positiva egenskaper, vilket gör att de kan förbli nödvändiga delar av olika branscher fram till idag:
- motstånd mot vattenhammer i systemet;
- förmågan att arbeta med förorenade miljöer;
- låga värmeöverföringshastigheter;
- bra framträdande;
- slitstyrka;
- underhåll;
- motstånd mot högt tryck;
- resistens mot aggressiva kemikalier;
- driftsäkerhet;
- tillförlitlighet och hållbarhet.
Värmare av denna typ har sina nackdelar, inklusive:
- ganska stora dimensioner;
- högt pris.
Enheten och principen för drift
Skal-och-rörvärmeväxlare innehåller flera konstruktionselement. Tänk på de viktigaste:
- hölje (hölje);
- distribution och guidningskammare;
- internt rörsystem;
- rörark;
- partitioner och tätningar.
Denna enhetsmodell kännetecknas av närvaron av ett hölje som döljer de inre rören, därav namnet - "skal-och-rör"
Två munstycken är svetsade på kroppen. En av dem ansvarar för leveransen av arbetsmiljön och den andra för slutsatsen. Speciella flänsar är svetsade till ändarna av höljet.
Dessutom innefattar strukturen hos en sådan värmare rörplåtar, mellan vilka rören är svetsade, utrustade med fjärrgaller. Denna design bildar rörsystemet i återvinningsanordningen och gör att värmaren kan vara flerpass.
Två munstycken sätts in i botten av recuperatorn, som på samma sätt som munstyckena i höljet utför inlopps- och utloppsfunktionerna. Recuperatorns botten är utrustad med flänsar. Recuperatorflänsar passar in flänsarna i huset. Rörsystemet i en sådan anordning införs i huset. Gallerna fixeras med speciella tätningselement och bultar mellan flänsarna på återvinningsanordningen och huset. Detta tillåter, om det är nödvändigt, sömlöst att reparera alla delar av skal-och-röranordningen.
Funktionsprincipen för denna typ av värmare är som följer: varmt och kallt medium cirkulerar genom två olika kanaler. Processen för värmeöverföring utförs mellan väggarna i dessa kanaler.
Typer av skal-och-rörvärmeväxlare
Skal-och-rörvärmaren är ganska komplex, ur strukturell synvinkel, apparaten och har flera sorter som är värda att vara uppmärksamma på. På grund av designfunktionerna (närvaron av en återhämtare) klassificeras skal-och-röranordningar som en regenererande typ.
Skal-och-rörvärmeväxlare är en regenererande typ av liknande anordningar.
Beroende på arbetsmediets rörelseriktning delas dessutom skal-och-rörvärmare upp i följande typer:
- direkt-flöde;
- tvärflöde;
- motflöde.
Skal-och-rörmodellen fick sitt namn på grund av att rören genom vilka kylmediet cirkulerar placeras inuti höljet. Det beror på arbetsmediets hastighet på antalet rör placerade i höljet. I sin tur, ju högre hastighet, desto högre värmeöverföringshastighet för enheten.
Tänk på de grundläggande materialen från vilka sådana värmare är tillverkade:
- legerat stål;
- rostfritt stål;
- stål med hög hållfasthet.
Rör med sådana anordningar kan tillverkas av följande material:
- stål;
- koppar;
- mässing;
- titan.
Användningen av sådana material förknippas med det faktum att värmeväxlare vanligtvis drivs under hårda förhållanden och kommer i kontakt med aggressiva ämnen som kan orsaka korrosion.
Värmeväxlare är tillverkade av material som har hög korrosionsbeständighet, såsom titan eller rostfritt stål.
Viktig! Konventionellt stål är inte lämpligt för en värmeväxlare med skal och rör eftersom det har låg korrosionsbeständighet.
Shell-and-tub-modeller är också indelade i typer. Idag finns det fyra typer av dessa enheter:
- en värmare utrustad med en temperaturkompensator;
- värmare med statiska (fasta) rör;
- anordning med U-formade och W-formade rör;
- flytande huvudanordning.
Skal-och-rörvärmare kan placeras i rymden horisontellt, vertikalt eller i en viss vinkel.
Ökning av värmeöverföringskoefficient
Industrin står inte stilla - uppgraderar ständigt värmeväxlare. Förbättring av tekniska egenskaper uppnås genom användning av följande metoder:
- skapande av turbulenta flöden;
- implementering av spiralinsatser, på grund av vilka ett längsgående och tvärgående flöde bildas runt rören;
- produktion av profil och tvinnade rör;
- användning av blandningar, som inkluderar vätskor och gaser;
- skapa vibrationer av ytor som är ansvariga för värmeöverföring;
- pulserande flöde av arbetsmiljön.
Ovanstående metoder kan öka värmeöverföringskoefficienten. Det är också vanligt att använda flera metoder samtidigt. En sådan kombination kan avsevärt öka driftsegenskaperna hos en skal-och-rörvärmare med en faktor 2-3. Det är också värt att notera att vissa metoder inte bara ökar värmeöverföringshastigheterna utan också kan utföra andra användbara funktioner. Till exempel förhindrar turbulenta flöden bildandet av saltavlagringar på rörens innerväggar, vilket eliminerar förträngningen av rörens lumen.
Kontinuerlig förbättring av designen av värmeväxlaren gör det möjligt att öka värmeöverföringen och öka driftsegenskaperna
Tips för val av värmeväxlare
Programmet för beräkning av skal-och-rörvärmare behöver en tydlig redogörelse för initialdata. En bra återhämtningsanordning kräver en väldefinierad krets. Det finns flera punkter att tänka på när du väljer en skal- och rörvärmeväxlare. Dessa bestämmelser är mycket viktiga för beräkningar.
Först och främst är det värt att notera att för flytande och gasformiga kylvätskor finns det en specifik cirkulationshastighet genom rören. Som nämnts ovan, ju högre hastighet, desto bättre värmeöverföring. För flytande media varierar hastigheten från 0,6 till 6 m / s. För gasformiga medier kan hastigheten vara från 3 till 30 m / s. Emellertid beror mängden energiförbrukning också på hastigheten, därför kylmedelshastigheten i vissa fall underskattas för att minska elförbrukningen.
När du väljer rör bör du vara uppmärksam på materialet som de är gjorda av, liksom deras diameter. Materialet i rören väljs beroende på arbetsmediet som kommer att cirkulera genom dem. Det måste komma ihåg - ju mer aggressiv miljön, desto mer tillförlitligt bör rörmaterialet vara.
Viktig! Om systemet kommer att rengöras med syra, rekommenderas det att du väljer rör av rostfritt stål. Rostfritt stål har höga korrosionsegenskaper, har utmärkt motståndskraft mot aggressiva reagens och har dessutom en låg värmeledningsförmåga.
Shell-and-tub-värmeväxlare är ganska skrymmande anordningar, därför är det värt att överväga deras storlek, när du väljer dem, så att det i framtiden inte kommer att bli svårigheter med transport och installation.
För stora enheter har betydande vikt, vilket ökar transportkostnaderna
Det är också nödvändigt att beakta det faktum att det efter installationen måste finnas tillräckligt med utrymme framför recuperatorn för att vid behov kunna utföra driftsreparationer av enheten. Det bör finnas tillräckligt med utrymme så att rörsystemet kan tas bort från huset. Skal-och-rörvärmeväxlaren måste ha en design som tar hänsyn till fri åtkomst inte bara till huvudelementen utan också till andra reservdelar. Detta gäller särskilt styrenheter.
Driftstips för rör och skalvärmeväxlare
Värmeväxlare av denna typ, även om de är ganska opretentiösa enheter, men förr eller senare behöver de förebyggande rengöring eller reparation.
Reparation av värmeväxlaren har några konsekvenser - oftast är det en minskning av värmeöverföringskoefficienten. Den mest sårbara delen av skalet och rörvärmaren är röret. Som regel är det de som orsakar uppdelningen. Med kunskap om denna funktion hos värmeväxlare, rekommenderar experter att köpa dem med en marginal. Dessutom uppstår problem ofta när dessa enheter regleras av kondensat. Eventuella förändringar medför avvikelser i värmeöverföringsområdet. Förändringar i värmeöverföringsområdet är vanligtvis olinjära.
Att göra en sådan enhet med dina egna händer är ganska svårt och i vissa fall omöjligt. Skal-och-rör-värmeväxlaren är en mycket komplex utrustning vars produktion kräver strikt efterlevnad av den tekniska processen, som inkluderar många steg.
