Oklopni i cijevni izmjenjivač topline za grijanje i hlađenje

Cijevni izmjenjivač topline koji je prilagodio Vrcooler prema zahtjevima kupca je obojen i spreman za pakiranje i slanje u Francusku.

Ljuskasti i cijevni izmjenjivači topline nazivaju se i ljuskasti i cijevni izmjenjivači topline. To je izmjenjivač topline s pregradnim zidom koji kao površinu za prijenos topline koristi stijenku snopa cijevi zatvorenu u ovojnici. Ovakav izmjenjivač topline ima relativno jednostavnu strukturu i pouzdan rad. Može biti izrađen od različitih strukturnih materijala (uglavnom metalnih materijala), a može se koristiti pod visokom temperaturom i visokim pritiskom. To je trenutno najraširenija vrsta.

Čimbenici koje treba uzeti u obzir pri projektiranju ljuskastih i cijevnih izmjenjivača topline

Postoje mnoge vrste opreme za izmjenu topline. Za svaki konkretan uvjet prijenosa topline optimalnim odabirom će se dobiti najprikladniji model opreme. Ako se ova vrsta opreme koristi u drugim uvjetima, učinak prijenosa topline može se poboljšati. velika promjena. Stoga je vrlo važan i kompliciran posao odabrati vrstu izmjenjivača topline za specifične uvjete rada. Za projektiranje ljuskastih i cijevnih izmjenjivača topline vrijedi razmotriti sljedeće čimbenike:

 

1. Odabir brzine protoka

Protok je važna varijabla u dizajnu izmjenjivača topline. Povećanjem protoka povećat će se koeficijent prijenosa topline, a istodobno će se povećati pad tlaka i potrošnja energije. Ako se koristi tekućina za pumpanje, treba uzeti u obzir da se pad tlaka što je više moguće potroši na izmjenjivaču topline umjesto na regulacijskom ventilu, to može poboljšati učinak prijenosa topline povećanjem brzine protoka.

Korištenje veće brzine protoka ima dvije prednosti: jedna je povećanje ukupnog koeficijenta prijenosa topline, čime se smanjuje površina prijenosa topline; drugi je smanjenje mogućnosti zaprljanja na površini cijevi. Ali također povećava potrošnju otpora i snage, pa je potrebno napraviti ekonomsku usporedbu kako bi se konačno odredio odgovarajući protok.

 

2. Izbor dopuštenog pada tlaka

Odabirom većeg pada tlaka može se povećati protok, čime se pojačava učinak prijenosa topline i smanjuje površina prijenosa topline. Ali veći pad tlaka također povećava troškove rada crpke. Odgovarajuću vrijednost pada tlaka potrebno je izračunati na temelju ukupnih godišnjih troškova izmjenjivača topline, ponovljenih prilagodbi veličine opreme i izračuna optimizacije.

U većini uređaja može se ustanoviti da je toplinski otpor na jednoj strani znatno veći nego na drugoj strani, a toplinski otpor na ovoj strani postaje kontrolni toplinski otpor. Kada je toplinski otpor strane ljuske kontrolna strana, metoda povećanja broja pregradnih ploča ili smanjenja promjera ljuske može se koristiti za povećanje brzine protoka tekućine na strani ljuske i smanjenje otpora prijenosu topline, ali postoji ograničenje smanjenja razmaka odbojnih ploča. Ne može biti manji od 1/5 ili 50 mm promjera ljuske. Kada je toplinski otpor strane cijevi kontrolna strana, brzina protoka tekućine se povećava povećanjem zrelosti cijevi.

Kada se radi o viskoznim materijalima, ako je tekućina u laminarnom toku, materijal će otići na stranu ljuske. Budući da protok tekućine na strani ljuske ima tendenciju biti turbulentan, to rezultira višim brzinama prijenosa topline i poboljšanom kontrolom pada tlaka.

 

3. Određivanje tekućine na strani ljuske

Uglavnom se temelji na radnom tlaku i temperaturi tekućine, dostupnom padu tlaka, strukturi i karakteristikama korozije te odabiru potrebne opreme i materijala za razmatranje za koji način je tekućina prikladna. Sljedeći čimbenici dostupni su za razmatranje prilikom odabira:

Tekućine prikladne za prolaz cijevi uključuju vodu i vodenu paru ili jake korozivne tekućine; otrovne tekućine; tekućine koje je lako strukturirati; tekućine koje rade na visokoj temperaturi ili visokom tlaku itd.

Tekućine prikladne za stranu ljuske uključuju kondenzaciju gornjeg destilata; kondenzacija i ponovno ključanje ugljikovodika; tekućine kontrolirane padom tlaka cijevnih priključaka; tekućine visokog viskoziteta itd.

Kada se gornja situacija eliminira, izbor kojim putem će medij ići treba se fokusirati na poboljšanje koeficijenta prijenosa topline i maksimalno iskorištavanje pada tlaka. Budući da je strujanje medija na strani ljuske lako postići turbulentno strujanje (Re Veći ili jednak 100), općenito je korisno pokretati tekućinu s visokom viskoznošću ili niskom brzinom protoka, odnosno tekućinu s niskim Reynoldsovim broj, na stranu školjke. Obrnuto, ako tekućina može doseći turbulentno strujanje u cijevi, razumnije je organizirati prolazak kroz cijev. S gledišta pada tlaka, općenito je razumna vožnja ljuske s niskim Reynoldsovim brojem.

 

4. Određivanje konačne temperature prijenosa topline

Konačna temperatura izmjene topline općenito je određena potrebama procesa. Kada se može odabrati konačna temperatura izmjene topline, njezina vrijednost ima veliki utjecaj na to je li izmjenjivač topline ekonomičan i razuman. Kada je izlazna temperatura vrućeg fluida jednaka izlaznoj temperaturi hladnog fluida, učinkovitost iskorištenja topline je najveća, ali je efektivna temperaturna razlika prijenosa topline najmanja, a površina izmjene topline najveća.

Osim toga, pri određivanju izlazne temperature struje nije poželjno pojava temperaturnog križa, odnosno da je izlazna temperatura vrućeg fluida niža od izlazne temperature hladnog fluida.

5. Izbor strukture opreme

Za određene uvjete procesa prvo treba odrediti oblik opreme, kao što je odabir fiksnog oblika cijevne ploče ili oblika plutajuće glave, itd.

U procesu projektiranja izmjenjivača topline, opći ciljevi poboljšanja prijenosa topline sažeti su kako slijedi: smanjiti veličinu izmjenjivača topline pri određenom prijenosu topline; poboljšati rad postojećeg izmjenjivača topline; smanjiti temperaturnu razliku radne tekućine koja teče; ili smanjiti snagu pumpe.

Proces prijenosa topline odnosi se na proces izmjene topline između dvije tekućine kroz stijenku tvrdog uređaja. Prema načinu prijenosa topline fluida, može se podijeliti u dvije vrste: bez promjene faze i promjenu faze. Istraživanja poboljšane tehnologije prijenosa topline bez procesa fazne promjene općenito poduzimaju odgovarajuće mjere na temelju kontrole strane toplinskog otpora: kao što je proširenje unutarnje ili vanjske površine cijevi; umetanje stranih predmeta u cijev; mijenjanje oblika nosača snopa cijevi; dodavanje aditiva niskog vrelišta koji se ne mogu miješati i druge metode za poboljšanje učinka prijenosa topline.