Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống là một loại thiết bị kỹ thuật nhiệt và thực hiện chức năng truyền nhiệt từ chất làm mát sang chất được làm nóng. Tùy thuộc vào trường hợp cụ thể, vai trò của chất làm mát có thể là hơi nước hoặc chất lỏng. Đến nay, mô hình vỏ và ống của lò sưởi đã được sử dụng rộng rãi nhất.
Bộ trao đổi nhiệt là một thiết bị khá phức tạp được sử dụng làm thiết bị ngưng tụ, lò sưởi hoặc thiết bị bay hơi
Nội dung
Khu vực sử dụng
Việc sản xuất các thiết bị này bắt đầu vào đầu thế kỷ XX. Điều này là do thực tế là các trạm nhiệt cần máy sưởi bề mặt lớn hoạt động ở áp suất cao.
Máy sưởi vỏ và ống được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm:
- Ngành công nghiệp dầu mỏ và khí đốt;
- sản xuất hóa chất;
- công nghiệp thực phẩm.
Hầu như mọi sản xuất đều liên quan đến việc tạo ra hoặc hấp thụ nhiệt, do đó, các bộ trao đổi nhiệt có nhu cầu trong các lĩnh vực hoạt động khác nhau của con người. Hiệu suất của thiết bị tại các doanh nghiệp, cũng như hoạt động của máy điều hòa không khí trong nhà và máy sưởi, bộ tản nhiệt làm mát trong xe hơi, vv, phụ thuộc vào thiết kế và tính chất của chúng.
Ghi chú! Máy sưởi loại này thường được sử dụng để làm mát chất lỏng làm việc và làm nóng chất làm lạnh cho hoạt động của bơm nhiệt.
Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống được sử dụng rộng rãi như thiết bị ngưng tụ cũng như thiết bị bay hơi. Ngày nay, nhờ sự phát triển của các công nghệ công nghiệp, việc thiết kế các bộ trao đổi nhiệt đã trở nên tiên tiến hơn và tiếp tục được hiện đại hóa.
Ưu điểm và nhược điểm của bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống
Từ quan điểm cấu trúc, các bộ trao đổi nhiệt loại này tương tự như các mô hình đầu tiên được sản xuất vào đầu thế kỷ XX. Việc hiện đại hóa các thiết bị này chỉ ảnh hưởng đến một số yếu tố nhất định, tuy nhiên, cơ sở vẫn không thay đổi. Các vật liệu hiện đại được sử dụng cho máy sưởi vỏ và ống có thể cải thiện tính chất hoạt động của chúng.
Trong sản xuất các bộ trao đổi nhiệt, vật liệu hiện đại được sử dụng để cải thiện đáng kể chất lượng của các thiết bị đã hoàn thành
Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống được phân biệt bởi một số phẩm chất tích cực, cho phép chúng vẫn là các yếu tố không thể thiếu của các ngành công nghiệp khác nhau cho đến ngày nay:
- khả năng chống búa nước trong hệ thống;
- khả năng làm việc với môi trường bị ô nhiễm;
- tốc độ truyền nhiệt thấp;
- hiệu suất tốt;
- hao mòn điện trở;
- khả năng bảo trì;
- chịu được áp lực cao;
- kháng hóa chất mạnh;
- an toàn hoạt động;
- độ tin cậy và độ bền.
Máy sưởi loại này có nhược điểm của chúng, bao gồm:
- kích thước khá lớn;
- giá cao.
Thiết bị và nguyên tắc hoạt động
Trao đổi nhiệt vỏ và ống bao gồm một số yếu tố cấu trúc. Hãy xem xét những cái chính:
- vỏ (nhà ở);
- buồng phân phối và hướng dẫn;
- hệ thống ống nội bộ;
- tấm ống;
- phân vùng và con dấu.
Mô hình thiết bị này được phân biệt bởi sự hiện diện của vỏ bọc các đường ống bên trong, do đó có tên - Vỏ sò và ống
Hai vòi được hàn vào cơ thể. Một trong số họ chịu trách nhiệm cung cấp môi trường làm việc, và cái còn lại để kết luận. Mặt bích đặc biệt được hàn vào đầu của vỏ.
Ngoài ra, cấu trúc của một lò sưởi như vậy bao gồm các tấm ống, giữa các ống được hàn, được trang bị lưới từ xa. Thiết kế này tạo thành hệ thống đường ống của người phục hồi và cho phép lò sưởi được đa thông.
Hai vòi được đưa vào dưới cùng của bộ thu hồi, giống như vòi phun của vỏ, thực hiện các chức năng đầu vào và đầu ra. Phần dưới của bộ thu hồi được trang bị mặt bích. Mặt bích phục hồi là mặt bích giao phối của nhà ở. Hệ thống đường ống của một thiết bị như vậy được đưa vào vỏ. Các lưới được cố định bằng cách sử dụng các yếu tố niêm phong đặc biệt và bu lông giữa các mặt bích của người phục hồi và nhà ở. Điều này cho phép, nếu cần thiết, sửa chữa liền mạch bất kỳ yếu tố nào của thiết bị vỏ và ống.
Nguyên lý hoạt động của loại máy sưởi này như sau: môi trường nóng và lạnh lưu thông qua hai kênh khác nhau. Quá trình truyền nhiệt được thực hiện giữa các bức tường của các kênh này.
Các loại trao đổi nhiệt vỏ và ống
Bộ gia nhiệt vỏ và ống khá phức tạp, từ quan điểm cấu trúc, bộ máy và có một số giống đáng chú ý. Do các tính năng thiết kế (sự hiện diện của người phục hồi), các thiết bị vỏ và ống được phân loại là một loại tái sinh.
Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống là một loại tái tạo của các thiết bị tương tự.
Ngoài ra, tùy thuộc vào hướng chuyển động của môi trường làm việc, bộ gia nhiệt vỏ và ống được chia thành các loại sau:
- dòng chảy trực tiếp;
- dòng chảy chéo;
- dòng chảy ngược.
Mô hình vỏ và ống có tên của nó do thực tế là các đường ống mà chất làm mát lưu thông được đặt bên trong vỏ. Có sự phụ thuộc vào tốc độ của môi trường làm việc vào số lượng ống nằm trong vỏ. Đổi lại, tốc độ càng cao, tốc độ truyền nhiệt của thiết bị càng cao.
Hãy xem xét các vật liệu cơ bản mà từ đó các lò sưởi được tạo ra:
- thép hợp kim;
- thép không gỉ;
- thép cường độ cao.
Các ống của các thiết bị như vậy có thể được làm bằng các vật liệu sau:
- Thép;
- đồng;
- thau;
- titan.
Việc sử dụng các vật liệu như vậy có liên quan đến thực tế là các bộ trao đổi nhiệt thường được vận hành trong điều kiện khắc nghiệt và tiếp xúc với các chất mạnh có thể gây ra sự ăn mòn.
Bộ trao đổi nhiệt được làm từ các vật liệu có khả năng chống ăn mòn cao, chẳng hạn như titan hoặc thép không gỉ.
Quan trọng! Thép thông thường không thích hợp cho bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống vì nó có khả năng chống ăn mòn thấp.
Các mô hình vỏ và ống cũng được chia thành các loại. Ngày nay có 4 loại thiết bị này:
- một lò sưởi được trang bị một bộ bù nhiệt độ;
- lò sưởi với ống tĩnh (cố định);
- thiết bị có ống hình chữ U và hình chữ W;
- thiết bị đầu nổi.
Máy sưởi vỏ và ống có thể được đặt trong không gian theo chiều ngang, chiều dọc hoặc ở một góc nhất định.
Hệ số truyền nhiệt tăng
Công nghiệp không đứng yên - liên tục nâng cấp các bộ trao đổi nhiệt. Cải thiện các đặc tính kỹ thuật đạt được thông qua việc sử dụng các phương pháp sau:
- tạo ra dòng chảy hỗn loạn;
- việc thực hiện chèn xoắn ốc, do đó một dòng chảy dọc và ngang xung quanh các ống được hình thành;
- sản xuất hồ sơ và ống xoắn;
- việc sử dụng hỗn hợp, bao gồm chất lỏng và khí;
- tạo độ rung của các bề mặt chịu trách nhiệm truyền nhiệt;
- dòng chảy xung của môi trường làm việc.
Các phương pháp trên có thể làm tăng hệ số truyền nhiệt. Nó cũng phổ biến để sử dụng một số phương pháp cùng một lúc. Sự kết hợp như vậy có thể làm tăng đáng kể các đặc tính hoạt động của lò sưởi vỏ và ống theo hệ số 2. Cũng cần lưu ý rằng một số phương pháp không chỉ làm tăng tốc độ truyền nhiệt mà còn có thể thực hiện các chức năng hữu ích khác. Ví dụ, dòng chảy hỗn loạn ngăn chặn sự hình thành cặn muối trên thành bên trong của đường ống, giúp loại bỏ sự hẹp của lòng ống.
Cải tiến liên tục thiết kế bộ trao đổi nhiệt cho phép tăng truyền nhiệt và tăng đặc tính vận hành
Mẹo lựa chọn trao đổi nhiệt
Chương trình tính toán bộ gia nhiệt vỏ và ống cần một tuyên bố rõ ràng về dữ liệu ban đầu. Một thiết bị phục hồi tốt đòi hỏi một mạch được xác định rõ. Có một số điểm cần xem xét khi chọn một bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống. Những quy định này rất quan trọng để tính toán.
Trước hết, điều đáng chú ý là đối với chất làm mát dạng lỏng và khí có tốc độ lưu thông cụ thể qua các ống. Như đã đề cập ở trên, tốc độ càng cao, truyền nhiệt tốt hơn, tương ứng. Đối với môi trường lỏng, tốc độ dao động từ 0,6 đến 6 m / s. Đối với môi trường khí, tốc độ có thể từ 3 đến 30 m / s. Tuy nhiên, lượng năng lượng tiêu hao cũng phụ thuộc vào tốc độ, do đó, trong một số trường hợp, tốc độ chất làm mát được đánh giá thấp để giảm mức tiêu thụ điện.
Khi chọn ống, bạn nên chú ý đến vật liệu mà chúng được làm, cũng như đường kính của chúng. Vật liệu của các ống được chọn tùy thuộc vào môi trường làm việc sẽ lưu thông qua chúng. Nó phải được ghi nhớ - môi trường càng hung dữ, vật liệu ống càng đáng tin cậy.
Quan trọng! Nếu hệ thống sẽ được làm sạch bằng axit, thì bạn nên chọn ống thép không gỉ. Thép không gỉ được đặc trưng bởi đặc tính chống ăn mòn cao, có khả năng chống lại các thuốc thử tích cực và ngoài ra, có hệ số dẫn nhiệt thấp.
Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống là thiết bị khá cồng kềnh, do đó, khi chọn chúng, đáng để xem xét kích thước của chúng, do đó trong tương lai sẽ không gặp khó khăn gì trong việc vận chuyển và lắp đặt.
Thiết bị quá khổ có trọng lượng đáng kể, làm tăng chi phí vận chuyển
Cũng cần phải tính đến thực tế là sau khi cài đặt công việc, phải có đủ không gian trước bộ thu hồi để tiến hành sửa chữa vận hành thiết bị nếu cần thiết. Cần có đủ không gian để hệ thống đường ống có thể được gỡ bỏ khỏi nhà ở. Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống phải có thiết kế có tính đến quyền truy cập miễn phí không chỉ vào các yếu tố chính, mà còn cho các phụ tùng khác. Điều này đặc biệt đúng với các thiết bị điều khiển.
Mẹo vận hành trao đổi nhiệt ống và vỏ
Bộ trao đổi nhiệt loại này, mặc dù chúng là những thiết bị khá không phổ biến, tuy nhiên, sớm hay muộn chúng cần được vệ sinh hoặc sửa chữa phòng ngừa.
Sửa chữa bộ trao đổi nhiệt kéo theo một số hậu quả - thường xuyên nhất là giảm hệ số truyền nhiệt. Phần dễ bị tổn thương nhất của vỏ và ống sưởi là ống. Theo quy định, chính họ là người gây ra sự cố. Biết về tính năng này của bộ trao đổi nhiệt, các chuyên gia khuyên nên mua chúng với một lề. Ngoài ra, các vấn đề thường phát sinh khi các thiết bị này được điều tiết bằng nước ngưng. Bất kỳ thay đổi đòi hỏi độ lệch trong khu vực truyền nhiệt. Thay đổi trong khu vực truyền nhiệt thường là phi tuyến tính.
Làm một thiết bị như vậy bằng tay của bạn là khá khó khăn, và trong một số trường hợp không thể. Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống là một thiết bị rất phức tạp, việc sản xuất đòi hỏi phải tuân thủ nghiêm ngặt quy trình công nghệ, bao gồm nhiều công đoạn.
