Shell-and-tube heat exchanger: aparato, layunin at tampok ng aparato

Ang Shell-and-tube heat exchanger ay isang uri ng mga aparato ng heat engineering at gumaganap ng pag-andar ng paglilipat ng init mula sa coolant hanggang sa pinainit na sangkap. Depende sa tiyak na kaso, ang papel ng coolant ay maaaring singaw o likido. Sa ngayon, ang modelo ng shell-and-tube ng pampainit ay nakatanggap ng pinakamadalas na paggamit.

Ang isang heat exchanger ay isang medyo kumplikadong aparato na ginagamit bilang pampalapot, pampainit o pangsingaw

Mga lugar na ginagamit

Ang paggawa ng mga aparatong ito ay nagsimula sa unang bahagi ng ikadalawampu siglo. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga thermal istasyon ay nangangailangan ng mga malalaking heat-surface na nagpapatakbo sa mataas na presyon.

Ang mga heaters ng Shell at tubo ay ginagamit sa maraming mga industriya, kabilang ang:

• Industriya ng langis at gas;
• produksiyon ng kemikal;
• industriya ng pagkain.

Halos bawat produksiyon ay nauugnay sa henerasyon o pagsipsip ng init, samakatuwid, ang mga heat exchangers ay hinihiling sa iba't ibang larangan ng aktibidad ng tao. Ang pagganap ng kagamitan sa mga negosyo, pati na rin ang paggana ng mga air conditioner at heaters, paglamig radiator sa mga kotse, atbp, ay depende sa kanilang disenyo at mga katangian.

Tandaan! Ang mga heater ng ganitong uri ay madalas na ginagamit para sa paglamig sa mga likido sa pagtatrabaho at pag-init ng nagpapalamig para sa pagpapatakbo ng mga heat pump.

Ang mga heat exchange ng Shell at tube ay malawakang ginagamit bilang pampalapot pati na rin mga evaporator. Ngayon, salamat sa pag-unlad ng mga teknolohiyang pang-industriya, ang disenyo ng mga exchangers ng init ay naging mas advanced at patuloy na na-moderno.

Mga kalamangan at kawalan ng mga heat-at-tube heat exchangers

Mula sa isang istruktura na pananaw, ang mga heat exchangers sa ganitong uri ay katulad sa mga unang modelo na ginawa sa simula ng ikadalawampu siglo. Ang makabagong paggawa ng mga aparatong ito ay nakakaapekto lamang sa ilang mga elemento, gayunpaman, ang batayan ay nanatiling hindi nagbabago. Ang mga modernong materyales na ginagamit para sa mga heaters ng shell at tube ay maaaring mapabuti ang kanilang mga katangian ng pagpapatakbo.

Sa paggawa ng mga palitan ng init, ginagamit ang mga modernong materyales na makabuluhang mapabuti ang kalidad ng mga natapos na aparato

Ang mga palitan ng init ng tubo at tubo ay nakikilala sa pamamagitan ng isang bilang ng mga positibong katangian, na nagpapahintulot sa kanila na manatiling kailangang-kailangan na mga elemento ng iba't ibang mga industriya hanggang sa araw na ito:

• paglaban sa martilyo ng tubig sa system;
• ang kakayahang magtrabaho sa mga maruming kapaligiran;
• mababang rate ng paglipat ng init;
• magandang pagganap;
• magsuot ng paglaban;
• pagpapanatili;
• paglaban sa mataas na presyon;
• paglaban sa mga agresibong kemikal;
• kaligtasan sa pagpapatakbo;
• pagiging maaasahan at tibay.

Ang mga heater ng ganitong uri ay may mga drawbacks, kasama ang:

• medyo malaking sukat;
• mataas na presyo.

Ang aparato at prinsipyo ng pagpapatakbo

Ang Shell-and-tube heat exchanger ay may kasamang ilang mga elemento ng istruktura. Isaalang-alang ang mga pangunahing:

• pambalot (pabahay);
• pamamahagi at gabay sa mga silid;
• panloob na sistema ng tubo;
• mga sheet ng tubo;
• mga partisyon at mga seal.

Ang modelong aparato na ito ay nakikilala sa pagkakaroon ng isang pambalot na nagtatago ng mga panloob na tubo, samakatuwid ang pangalan - "shell-and-tube"

Dalawang nozzle ang hinangin sa katawan. Ang isa sa kanila ay may pananagutan para sa supply ng kapaligiran sa pagtatrabaho, at ang iba pa para sa konklusyon. Ang mga espesyal na flanges ay welded sa mga dulo ng pambalot.

Bilang karagdagan, ang istraktura ng tulad ng isang pampainit ay may kasamang mga sheet ng tubo, sa pagitan ng kung saan ang mga tubo ay welded, nilagyan ng malayuang mga grids. Ang disenyo na ito ay bumubuo ng sistema ng pipe ng recuperator at nagbibigay-daan sa pampainit na maging multi-pass.

Ang dalawang mga nozzle ay ipinasok sa ilalim ng recuperator, na, sa parehong paraan tulad ng mga nozzle ng pambalot, ay nagsasagawa ng mga function ng inlet at outlet. Ang ilalim ng recuperator ay nilagyan ng mga flanges. Ang mga flanges ng recuperator ay mga flanges ng pag-upa ng pabahay. Ang sistema ng pipe ng tulad ng isang aparato ay ipinasok sa pabahay. Ang mga grill ay naayos gamit ang mga espesyal na elemento ng sealing at bolts sa pagitan ng mga flanges ng recuperator at ng pabahay. Pinapayagan nito, kung kinakailangan, upang maayos na maayos ang anumang elemento ng aparato na shell-and-tube.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng ganitong uri ng pampainit ay ang mga sumusunod: ang mainit at malamig na daluyan ay umiikot sa pamamagitan ng dalawang magkakaibang mga channel. Ang proseso ng paglipat ng init ay isinasagawa sa pagitan ng mga pader ng mga channel na ito.

Mga uri ng mga palitan ng init ng shell-and-tube

Ang pampainit ng shell-and-tube ay medyo kumplikado, mula sa isang istruktura na pananaw, ang patakaran ng pamahalaan at may ilang mga varieties na nagkakahalaga ng pansin. Dahil sa mga tampok ng disenyo (ang pagkakaroon ng isang recuperator), ang mga aparato ng shell-and-tube ay inuri bilang isang uri ng pagbabagong-buhay.

Ang mga palitan ng init ng Shell-and-tube ay isang muling pagbabagong uri ng magkatulad na aparato.

Bilang karagdagan, depende sa direksyon ng paggalaw ng gumaganang media, ang mga heat-at-tube na heaters ay nahahati sa mga sumusunod na uri:

• direktang daloy;
• pag-agos;
• counterflow.

Ang modelo ng shell-and-tube ay nakuha ang pangalan nito dahil sa ang katunayan na ang mga tubo kung saan ang mga coolant ay naka-ikot sa loob ng pambalot. Mayroong isang pag-asa sa bilis ng gumaganang daluyan sa bilang ng mga tubo na matatagpuan sa pambalot. Sa turn, mas mataas ang bilis, mas mataas ang rate ng paglipat ng init ng aparato.

Isaalang-alang ang mga pangunahing materyales na kung saan ginawa ang mga naturang heaters:

• haluang metal na bakal;
• hindi kinakalawang na Bakal;
• mataas na lakas ng bakal.

Ang mga tubo ng naturang mga aparato ay maaaring gawin ng mga sumusunod na materyales:

• bakal;
• tanso;
• tanso;
• titan.

Ang paggamit ng naturang mga materyales ay dahil sa ang katunayan na ang mga nagpapalitan ng init ay karaniwang pinapatakbo sa malupit na mga kondisyon at nakikipag-ugnay sa mga agresibong sangkap na maaaring magdulot ng kaagnasan.

Ang mga heat exchange ay ginawa mula sa mga materyales na may mataas na pagtutol ng kaagnasan, tulad ng titan o hindi kinakalawang na asero.

Mahalaga! Ang maginoo na bakal ay hindi angkop para sa isang heat-and-tube heat exchanger dahil mayroon itong mababang pagtutol sa kaagnasan.

Ang mga modelo ng Shell-and-tube ay nahahati din sa mga uri. Ngayon mayroong 4 na uri ng mga aparatong ito:

• isang pampainit na nilagyan ng isang compensator ng kaso ng temperatura;
• pampainit na may static (naayos) na mga tubo;
• aparato na may hugis-U at hugis-W na tubo;
• lumulutang na aparato ng ulo.

Ang mga heaters ng Shell-and-tube ay maaaring matatagpuan sa espasyo nang pahalang, patayo o sa isang tiyak na anggulo.

Ang koepisyent ng paglipat ng init

Ang industriya ay hindi tumayo - patuloy na nag-a-upgrade ng mga heat exchangers. Ang pagpapabuti ng mga teknikal na katangian ay nakamit sa pamamagitan ng paggamit ng mga sumusunod na pamamaraan:

• paglikha ng magulong daloy;
• ang pagpapatupad ng mga pagsingit ng spiral, dahil sa kung saan ang isang paayon at nakahalang daloy sa paligid ng mga tubo ay nabuo;
• paggawa ng profile at baluktot na mga tubo;
• ang paggamit ng mga mixtures, na kinabibilangan ng mga likido at gas;
• paglikha ng panginginig ng boses ng mga ibabaw na responsable para sa paglipat ng init;
• pulsating flow ng working environment.

Ang mga pamamaraan sa itaas ay maaaring dagdagan ang koepisyent ng paglipat ng init. Karaniwan din ang paggamit ng ilang mga pamamaraan nang sabay-sabay. Ang ganitong kumbinasyon ay maaaring makabuluhang taasan ang mga katangian ng pagpapatakbo ng isang shell-and-tube heater sa pamamagitan ng isang kadahilanan ng 2-3. Kapansin-pansin din na ang ilang mga pamamaraan ay hindi lamang nagpapataas ng mga rate ng paglilipat ng init, ngunit maaari ring magsagawa ng iba pang mga kapaki-pakinabang na pag-andar. Halimbawa, ang magulong daloy ay pinipigilan ang pagbuo ng mga deposito ng asin sa mga panloob na dingding ng mga tubo, na nag-aalis ng pagkaliit ng lumen ng mga tubo.

Ang patuloy na pagpapabuti ng disenyo ng heat exchanger ay nagbibigay-daan upang madagdagan ang paglipat ng init at dagdagan ang mga katangian ng pagpapatakbo

Mga tip sa pagpili ng heat exchanger

Ang programa ng pagkalkula ng shell-and-tube heater ay nangangailangan ng isang malinaw na pahayag ng paunang data. Ang isang mahusay na aparato ng recuperative ay nangangailangan ng isang mahusay na tinukoy na circuit. Mayroong maraming mga puntos upang isaalang-alang kapag pumipili ng isang shell at tube heat exchanger. Napakahalaga ng mga probisyon na ito para sa mga kalkulasyon.

Una sa lahat, nararapat na tandaan na para sa mga likido at gas na coolant mayroong isang tiyak na bilis ng sirkulasyon sa pamamagitan ng mga tubes. Tulad ng nabanggit sa itaas, mas mataas ang bilis, mas mahusay na paglipat ng init, ayon sa pagkakabanggit. Para sa likidong media, ang bilis ay mula sa 0.6 hanggang 6 m / s. Para sa gaseous media, ang bilis ay maaaring mula 3 hanggang 30 m / s. Gayunpaman, ang dami ng lakas na ginugol ay nakasalalay din sa bilis, samakatuwid, sa ilang mga kaso, ang bilis ng coolant ay nabawasan upang mabawasan ang pagkonsumo ng kuryente.

Kapag pumipili ng mga tubo, dapat mong bigyang pansin ang materyal na kung saan ginawa ito, pati na rin ang kanilang diameter. Ang materyal ng mga tubes ay pinili depende sa gumaganang daluyan na magpapalipat-lipat sa kanila. Dapat itong alalahanin - ang mas agresibo sa kapaligiran, mas maaasahan ang materyal ng tubo.

Mahalaga! Kung ang sistema ay malinis gamit ang acid, pagkatapos ay inirerekomenda na pipiliin mo ang hindi kinakalawang na asero na tubing. Ang hindi kinakalawang na asero ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na mga katangian ng anti-kaagnasan, ay may mahusay na paglaban sa mga agresibong reagents at, bilang karagdagan, ay may mababang koepisyent ng thermal conductivity.

Ang mga heat exchanger ng Shell-and-tube ay sa halip napakalaki mga aparato, samakatuwid, kapag pinili ang mga ito, ito ay nagkakahalaga ng pagsasaalang-alang sa kanilang mga sukat, upang sa hinaharap ay walang mga paghihirap sa kanilang transportasyon at pag-install.

Ang mga nabagong aparato ay may makabuluhang timbang, na nagpapataas ng mga gastos sa transportasyon

Kinakailangan din na isaalang-alang ang katotohanan na pagkatapos ng pag-install ng trabaho, dapat mayroong sapat na puwang sa harap ng recuperator upang maisagawa ang pag-aayos ng operasyon ng aparato, kung kinakailangan. Dapat mayroong sapat na espasyo upang ang sistema ng pipe ay maaaring matanggal mula sa pabahay. Ang shell-and-tube heat exchanger ay dapat magkaroon ng isang disenyo na isinasaalang-alang ang libreng pag-access hindi lamang sa mga pangunahing elemento, kundi pati na rin sa iba pang mga ekstrang bahagi. Ito ay totoo lalo na sa mga aparato ng kontrol.

Mga Tip sa Operasyon ng Tube at Shell heat Exchanger

Ang mga heat exchangers sa ganitong uri, kahit na sila ay medyo hindi mapagpanggap na aparato, gayunpaman, mas maaga o kailangan nila ng pag-iwas o pag-aayos.

Ang pag-aayos ng heat exchanger ay sumasangkot sa ilang mga kahihinatnan - madalas na ito ay isang pagbawas sa koepisyent ng paglipat ng init. Ang pinaka-mahina na bahagi ng shell at tube heater ay ang tubo. Bilang isang patakaran, sila ang sanhi ng pagkasira. Alam ang tungkol sa tampok na ito ng mga heat exchangers, pinapayuhan ng mga eksperto na bilhin ang mga ito gamit ang isang margin. Bilang karagdagan, ang mga problema ay madalas na lumitaw kapag ang mga aparatong ito ay kinokontrol ng condensate. Ang anumang mga pagbabago ay nangangailangan ng mga paglihis sa lugar ng paglipat ng init. Ang mga pagbabago sa lugar ng paglipat ng init ay karaniwang hindi linya.

Ang paggawa ng tulad ng isang aparato gamit ang iyong sariling mga kamay ay medyo mahirap, at sa ilang mga kaso imposible. Ang shell-and-tube heat exchanger ay isang napaka kumplikadong kagamitan, ang paggawa ng kung saan ay nangangailangan ng mahigpit na pagsunod sa teknolohikal na proseso, na kinabibilangan ng maraming yugto.