Kabuk ve borulu ısı eşanjörü bir tür ısı mühendisliği cihazıdır ve ısıyı soğutucudan ısıtılan maddeye aktarma işlevini yerine getirir. Spesifik duruma bağlı olarak, soğutucunun rolü buhar veya sıvı olabilir. Bugüne kadar, ısıtıcının kabuk-tüp modeli en yaygın olarak kullanılmaktadır.
Isı eşanjörü, kondansatör, ısıtıcı veya evaporatör olarak kullanılan oldukça karmaşık bir cihazdır.
içerik
Kullanım alanları
Bu cihazların üretimi yirminci yüzyılın başlarında başladı. Bunun nedeni, termal istasyonların yüksek basınçta çalışan geniş yüzeyli ısıtıcılara ihtiyaç duymasıydı.
Kabuk ve tüp ısıtıcılar, aşağıdakiler de dahil olmak üzere birçok endüstride kullanılır:
- Petrol ve gaz endüstrisi;
- kimyasal üretim;
- Gıda endüstrisi.
Hemen hemen her üretim ısının üretilmesi veya emilmesi ile ilişkilidir, bu nedenle ısı eşanjörleri insan faaliyetinin çeşitli alanlarında talep görmektedir. İşletmedeki ekipmanın performansı ve ev tipi klima ve ısıtıcıların çalışması, otomobillerdeki soğutma radyatörleri vb. Tasarımlarına ve özelliklerine bağlıdır.
Not! Bu tip ısıtıcılar çoğunlukla çalışma sıvılarını soğutmak ve ısı pompalarının çalışması için soğutucuyu ısıtmak için kullanılır.
Kabuk ve borulu ısı eşanjörleri, yoğunlaştırıcılar ve buharlaştırıcılar olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Bugün, endüstriyel teknolojilerin geliştirilmesi sayesinde, ısı eşanjörlerinin tasarımı daha gelişmiş hale gelmiştir ve modernleştirilmeye devam etmektedir.
Kabuk ve borulu ısı eşanjörlerinin avantajları ve dezavantajları
Yapısal bir bakış açısından, bu tip ısı eşanjörleri yirminci yüzyılın başlarında üretilen ilk modellere benzer. Bu cihazların modernizasyonu sadece belirli unsurları etkiledi, ancak temel değişmedi. Kabuk ve tüp ısıtıcılar için kullanılan modern malzemeler çalışma özelliklerini geliştirebilir.
Isı eşanjörlerinin imalatında, bitmiş cihazların kalitesini önemli ölçüde artıran modern malzemeler kullanılır
Kabuk ve borulu ısı eşanjörleri, günümüze kadar çeşitli endüstrilerin vazgeçilmez unsurları olmalarını sağlayan bir dizi olumlu nitelik ile ayırt edilmektedir:
- sistemdeki su darbesine karşı direnç;
- kirli ortamlarla çalışma yeteneği;
- düşük ısı transfer oranları;
- iyi performans;
- aşınma direnci;
- idame;
- yüksek basınca karşı direnç;
- agresif kimyasallara direnç;
- operasyonel güvenlik;
- güvenilirlik ve dayanıklılık.
Bu tip ısıtıcıların dezavantajları vardır, bunlar arasında:
- oldukça büyük boyutlar;
- yüksek fiyat.
Cihaz ve çalışma prensibi
Kabuk ve borulu ısı eşanjörü çeşitli yapısal elemanlar içerir. Ana olanları düşünün:
- kasa (muhafaza);
- dağıtım ve kılavuz odaları;
- iç tüp sistemi;
- tüp tabakaları;
- bölmeler ve mühürler.
Bu cihaz modeli, iç boruları gizleyen bir gövdenin varlığıyla ayırt edilir, bu nedenle adı - “kabuk ve tüp”
İki nozul gövdeye kaynaklanmıştır. Bunlardan biri çalışma ortamının sağlanmasından, diğeri ise sonuçtan sorumludur. Muhafazanın uçlarına özel flanşlar kaynak yapılır.
Ek olarak, böyle bir ısıtıcının yapısı, aralarında boruların kaynaklandığı, uzak ızgaralarla donatılmış boru tabakalarını içerir. Bu tasarım, geri kazanıcının boru sistemini oluşturur ve ısıtıcının çok geçişli olmasını sağlar.
Rejeneratörün tabanına, gövdenin nozulları ile aynı şekilde giriş ve çıkış işlevlerini gerçekleştiren iki nozül yerleştirilir. Rejeneratörün tabanı flanşlarla donatılmıştır. Rejeneratör flanşları mahfazanın eşleşen flanşlarıdır. Böyle bir cihazın boru sistemi muhafazaya yerleştirilir. Menfezler, geri kazanıcının flanşları ile mahfaza arasındaki özel sızdırmazlık elemanları ve cıvatalar kullanılarak sabitlenir. Bu, gerekirse, kabuk ve tüp cihazının herhangi bir elemanını sorunsuz bir şekilde onarmaya izin verir.
Bu tip ısıtıcının çalışma prensibi şöyledir: sıcak ve soğuk ortam iki farklı kanaldan dolaşır. Isı transferi işlemi bu kanalların duvarları arasında gerçekleştirilir.
Kovan-borulu ısı eşanjörü çeşitleri
Kabuk ve tüp ısıtıcı, yapısal bir bakış açısından, cihaz açısından oldukça karmaşıktır ve dikkat edilmeye değer birkaç çeşidi vardır. Tasarım özellikleri nedeniyle (bir reküperatörün varlığı), kabuk ve tüp cihazları rejeneratif bir tip olarak sınıflandırılır.
Kabuk ve borulu ısı eşanjörleri, rejeneratif benzer cihazlardır.
Ek olarak, çalışma ortamının hareket yönüne bağlı olarak, kabuk ve tüp ısıtıcılar aşağıdaki tiplere ayrılır:
- Doğrudan akış;
- çapraz akış;
- karşı akışlı.
Kabuk ve boru modeli, soğutucunun içinden geçtiği boruların gövdenin içine yerleştirilmesinden dolayı adını almıştır. Çalışma ortamının hızının mahfazada bulunan tüp sayısına bağlı olması söz konusudur. Buna karşılık, hız ne kadar yüksek olursa, cihazın ısı transfer oranı o kadar yüksek olur.
Bu tür ısıtıcıların yapıldığı temel malzemeleri düşünün:
- alaşımlı çelik;
- paslanmaz çelik;
- yüksek dayanımlı çelik.
Bu tür cihazların tüpleri aşağıdaki malzemelerden yapılabilir:
- çelik;
- bakır;
- pirinç;
- titanyum.
Bu tür malzemelerin kullanımı, ısı eşanjörlerinin genellikle zorlu koşullarda çalıştırılması ve korozyona neden olabilecek agresif maddelerle temas etmesinden kaynaklanmaktadır.
Isı eşanjörleri, titanyum veya paslanmaz çelik gibi yüksek korozyon direncine sahip malzemelerden yapılır.
Önemli! Geleneksel çelik, korozyona karşı düşük dirence sahip olduğu için, bir kabuk-borulu ısı eşanjörü için uygun değildir.
Kabuk ve tüp modelleri de tiplere ayrılmıştır. Bugün bu cihazların 4 türü vardır:
- bir sıcaklık kasası kompansatörü ile donatılmış bir ısıtıcı;
- statik (sabit) tüplü ısıtıcı;
- U şekilli ve W şekilli tüplere sahip cihaz;
- yüzer kafa cihazı.
Kabuk ve tüplü ısıtıcılar uzayda yatay, dikey veya belirli bir açıda yerleştirilebilir.
Isı transfer katsayısı artışı
Endüstri hala durmuyor - ısı eşanjörlerini sürekli olarak güncelliyor. Teknik özelliklerin iyileştirilmesi aşağıdaki yöntemler kullanılarak elde edilir:
- türbülanslı akışların yaratılması;
- tüplerin etrafında uzunlamasına ve enine bir akışın oluştuğu spiral eklerin uygulanması;
- profil ve bükülmüş boru üretimi;
- sıvılar ve gazlar içeren karışımların kullanımı;
- ısı transferinden sorumlu yüzeylerin titreşiminin oluşturulması;
- çalışma ortamının titreşimli akışı.
Yukarıdaki yöntemler ısı transfer katsayısını artırabilir. Aynı anda birkaç yöntem kullanmak da yaygındır. Böyle bir kombinasyon, bir kabuk ve borulu ısıtıcının çalışma karakteristiklerini 2-3 faktör kadar önemli ölçüde artırabilir. Bazı yöntemlerin sadece ısı transfer oranlarını arttırmakla kalmayıp aynı zamanda diğer yararlı işlevleri de gerçekleştirebileceğini belirtmek gerekir. Örneğin, türbülanslı akışlar, boruların iç duvarlarında tuz birikintilerinin oluşumunu önler, bu da tüplerin lümeninin daralmasını ortadan kaldırır.
Isı eşanjörü tasarımının sürekli iyileştirilmesi, ısı transferini artırmaya ve operasyonel özellikleri artırmaya izin verir
Isı eşanjörü seçim ipuçları
Kabuk ve tüp ısıtıcı hesaplama programı, ilk verilerin açık bir ifadesine ihtiyaç duyar. İyi bir iyileştirici cihaz iyi tanımlanmış bir devre gerektirir. Bir kabuk ve borulu ısı eşanjörü seçerken dikkate alınması gereken birkaç nokta vardır. Bu hükümler hesaplamalar için çok önemlidir.
Her şeyden önce, sıvı ve gazlı soğutucular için tüpler boyunca belirli bir sirkülasyon hızının olduğunu belirtmek gerekir. Yukarıda belirtildiği gibi, hız ne kadar yüksek olursa, sırasıyla daha iyi ısı transferi olur. Sıvı ortamlar için hız 0.6 ila 6 m / s arasında değişir. Gazlı ortamlar için hız 3 ila 30 m / s arasında olabilir. Bununla birlikte, harcanan enerji miktarı da hıza bağlıdır, bu nedenle, bazı durumlarda, elektrik tüketimini azaltmak için soğutucu hızı göz ardı edilir.
Tüpleri seçerken, yapıldıkları malzemeye ve çaplarına dikkat etmelisiniz. Tüplerin malzemesi, içinden dolaşacak çalışma ortamına bağlı olarak seçilir. Unutulmamalıdır - çevre ne kadar agresif olursa, tüp malzemesi o kadar güvenilir olmalıdır.
Önemli! Sistem asit kullanılarak temizlenecekse, paslanmaz çelik boru seçmeniz önerilir. Paslanmaz çelik, yüksek korozyon önleme özellikleri ile karakterize edilir, agresif reaktiflere karşı mükemmel dirence sahiptir ve ayrıca düşük bir ısı iletkenlik katsayısına sahiptir.
Kabuk ve borulu ısı eşanjörleri oldukça hantal cihazlardır, bu nedenle onları seçerken, boyutlarını göz önünde bulundurmaya değer, böylece gelecekte nakliye ve kurulumlarında herhangi bir zorluk olmayacaktır.
Büyük boyutlu cihazlar önemli ağırlıklara sahiptir ve bu da nakliye maliyetlerini artırır
Ayrıca, kurulum çalışmasından sonra, gerektiğinde cihazın operasyonel onarımlarını yapmak için reküperatörün önünde yeterli alan olması gerektiğini de dikkate almak gerekir. Boru sisteminin muhafazadan sökülebilmesi için yeterli boşluk olmalıdır. Gövde ve borulu ısı eşanjörü, sadece ana elemanlara değil, diğer yedek parçalara da serbest erişimi dikkate alan bir tasarıma sahip olmalıdır. Bu özellikle kontrol cihazları için geçerlidir.
Boru ve Gövde Eşanjörü Çalıştırma İpuçları
Bununla birlikte, bu tür ısı eşanjörleri, oldukça iddiasız cihazlar olmasına rağmen, er ya da geç önleyici temizlik veya onarım gerektirirler.
Isı eşanjörünün onarımı bazı sonuçlar doğurur - çoğu zaman bu, ısı transfer katsayısında bir azalmadır. Kabuk ve tüp ısıtıcısının en savunmasız kısmı tüpdür. Kural olarak, bozulmaya neden olan onlardır. Isı eşanjörlerinin bu özelliğini bilen uzmanlar, bunları bir marjla satın almanızı önerir. Ayrıca, bu cihazlar yoğuşma suyu ile düzenlendiğinde sorunlar ortaya çıkar. Herhangi bir değişiklik ısı transfer alanında sapmalara neden olur. Isı transfer alanındaki değişiklikler genellikle doğrusal değildir.
Böyle bir cihazı kendi ellerinizle yapmak oldukça zordur ve bazı durumlarda imkansızdır. Kabuk ve borulu ısı eşanjörü, üretimi çok sayıda aşama içeren teknolojik sürece sıkı sıkıya bağlı kalmayı gerektiren çok karmaşık bir ekipmandır.
