Izmjenjivač topline je dizajniran za prijenos topline između dva medija. Za proces izmjene topline koriste se zavareni, lemljeni i sklopivi tipovi. pločasti izmenjivači toplote... Profilirane metalne ploče, sastavljene u pakete potrebne površine izmjene topline sastavljanjem (estrihom) kroz gumene brtve ili zavarivanjem (lemljenjem), formiraju kanale kroz koje se zagrijani i zagrijani medij kreću bez miješanja, razmjenjujući toplinu kroz stijenku ploče.
Ploče su obično izrađene od nehrđajućeg čelika. Ovaj materijal je visoko otporan na koroziju i visoke temperature, a poznat je i po svojoj izdržljivosti i čvrstoći.

Prednosti i nedostaci pločastog izmjenjivača topline

Prednosti Relativna kompaktnost, stoga njegova instalacija ne zahtijeva velike površine... Fleksibilnost upotrebe leži u mogućnosti upotrebe sa različite vrste srijeda Lakoća održavanja i čišćenja - zbog činjenice da se ploče koje čine izmjenjivač topline mogu ukloniti, ako je potrebno, mogu se lako očistiti, ukloniti ili zamijeniti. Istina, rastavljanje nije moguće na lemljenim i zavarenim uređajima, zbog čega se čiste isključivo pranjem.

Nedostaci pločastih izmjenjivača topline:

Prvo, s vremena na vrijeme morate zamijeniti skupe brtve za ploče, najvjerovatnije će biti uvezene, kao i same ploče. Pločasti izmjenjivači topline, posebno oni lemljene i zavarene konstrukcije, zahtijevaju rješenja za ispiranje. I opet, vjerovatno je da će se i uvoziti. To znači da se za održavanje opreme u ispravnom stanju moraju uzeti u obzir ozbiljni operativni troškovi.

Drugo, postoji velika vjerovatnoća curenja. Pogoršava činjenica da je prilikom sastavljanja ploča nakon popravka ili čišćenja potrebno pridržavati se zateznih momenata vijaka šipke za vezanje kroz moment ključ... Obično se to ne radi u proizvodnom okruženju, uzrokujući oštećenja brtvi tijekom montaže.

Treće, pločasti izmjenjivači topline nisu dizajnirani za rad u uvjetima visoke temperature i pritiska (iznad 200 ° C i 20 bara). Na primjer, ovo je vrlo čest proizvodni problem pri radu s parom. Budući da se vrlo često potrebni ventili za smanjenje pritiska ne koriste za smanjenje pritiska dovedene pare u izmjenjivač topline. Zaptivke na ploči će izgoreti zbog dužeg izlaganja velikoj toploti.

Trenutno industrija najviše koristi različite vrste izmjenjivači topline. Svaki od njih ima prednosti i nedostatke. Neki Posebna pažnja treba dati opremi poput ljuskastih i cijevnih izmjenjivača topline.

Jedna od glavnih prednosti takvih uređaja je njihova niska cijena. U usporedbi s drugim vrstama opreme, uređaji od ljuske i cijevi mnogo su jeftiniji od, na primjer, pločastih ili rebrastih.

Niska cijena ovih uređaja posljedica je činjenice da ih ima više jednostavan dizajn... Toplina se kroz cijevi prenosi iz jednog medija u drugi. Prijenos čišćeg medija vrši se direktno preko kućišta.

Važna prednost ljuskastih i cijevnih izmjenjivača topline je ta što mogu izdržati visoki pritisak različitih medija koji učestvuju u procesu izmjene topline.

Još jedan plus ovih uređaja je što nastavljaju raditi čak iu slučajevima gdje su napravljeni kompresijski udarci srednje čvrstoće. Ovo je važna i vrlo značajna karakteristika koju treba uzeti u obzir pri odabiru određene vrste izmjenjivača topline.

Također je vrijedno istaknuti takvu prednost kao mogućnost nastavka rada u slučaju loma jedne ili više unutarnjih cijevi. Ako dođe do takve situacije, remont se, ako je potrebno, može odgoditi na neko vrijeme, jer oprema može nastaviti s radom bez značajnog smanjenja učinkovitosti.

Prednost uređaja od ljuske i cijevi bit će činjenica da se mogu prilagoditi bilo kojem okruženju, bilo morskoj ili riječnoj vodi, naftnim proizvodima, uljima, kemijski aktivnim medijima itd. Bez obzira na specifičnu vrstu radnog okruženja, pouzdanost uređaja bit će jednako visoka.

Međutim, unatoč značajnim prednostima izmjenjivača topline iz ljuske i cijevi, ne možemo ne primijetiti značajne nedostatke. Na primjer, velike dimenzije i složenost instalacije i održavanja. Osim toga, ovi uređaji imaju nisku efikasnost prijenosa topline.

Danas se proizvodnjom izmjenjivača topline bavi veliki broj kompanija. Možete se upoznati s proizvodima određene kompanije na odgovarajućoj web stranici, gdje možete odmah naručiti onaj koji vam se sviđa i odgovarajući uređaj... Tako možete uštedjeti ne samo vrijeme, već i energiju, jer više ne morate trošiti dragocjene sate na putu, tražeći trgovinu i šetajući trgovačke hale, za stručno savjetovanje itd. Za nekoliko minuta možete pogledati proizvode proizvedene, na primjer, pod markama INEN, Hawle, Orbinox, Broen, Auma, Vexve,

Izmjenjivač topline (izmjenjivač topline) je uređaj u kojem se toplina izmjenjuje između dva ili više medija. Uređaji u kojima se prenosi masa između medija nazivaju se uređajima za prijenos mase. Uređaji u kojima se istovremeno odvija prijenos topline i mase nazivaju se prijenos topline i mase. Pokretni mediji koji izmjenjuju toplinu ili se koriste za prijenos topline iz zagrijanijih tijela i tvari u manje zagrijana nazivaju se nosači topline.

Najčešći u prijenosu topline i mase i zagrijavanju tehnološke instalacije dobio sledećih procesa: grijanje, hlađenje, kondenzacija, isparavanje, sušenje, destilacija, taljenje, kristalizacija, skrućivanje. Po potencijalu rashladne tečnosti oprema za grijanje mogu se podijeliti na niske temperature, srednje temperature i visoke temperature. Instalacije za visoke temperature uključuju industrijske peći, one odgovaraju radnim temperaturama u rasponu od 400 ... 2000 ° C. Oprema za niske i srednje temperature su izmjenjivači topline, instalacije za toplinsko-vlažnu obradu i sušenje materijala i proizvoda, instalacije za rekuperaciju topline itd. Radni raspon procesa i instalacija na srednjoj temperaturi je u pravilu unutar 150 .. 700 ° C. Procesi sa nižim temperaturama, do -150 ° C, nazivaju se kriogeni.

Proučavanje procesa i instalacija prijenosa topline i mase omogućuje pravilan odabir opreme koja koristi toplinu za rješavanje problema uštede energije u industrijskim objektima, a to je jedan od zadataka u radu energetskog inženjera.

1. Klasifikacija opreme za izmjenu topline preduzeća

Izmenjivači toplote nazivaju se uređaji namijenjeni razmjeni topline između grijanja i zagrijanih radnih medija. Potonji se obično nazivaju rashladne tekućine. Izmjenjivači topline razlikuju se po namjeni, principu rada, faznom stanju rashladnih sredstava, konstruktivnim i drugim znakovima.

Izmjenjivači topline se prema oznaci dijele na grijače, isparivače, kondenzatore, hladnjake itd.

Prema principu rada, izmjenjivači topline mogu se podijeliti na rekuperativne, regenerativne i miješalice.

Rekuperativno nazivaju se takvi uređaji u kojima se toplina iz vrućeg rashladnog sredstva u hladno prenosi kroz zid koji ih razdvaja. Primjer takvih uređaja su parni kotlovi, grijači, kondenzatori itd.

Regenerativno nazivaju se takvi uređaji u kojima se jedna te ista grijaća površina opere toplim ili hladnim nosačem topline. Kad teče vruća tekućina, zidovi aparata percipiraju toplinu i akumuliraju se u njima; kada teče hladna tekućina, ona percipira tu akumuliranu toplinu. Primjer takvih uređaja su regeneratori otvorenih peći i peći za topljenje stakla, grijači zraka visokih peći itd.

U rekuperativnim i regenerativnim uređajima proces prijenosa topline neizbježno je povezan s površinom solid... Stoga se takvi uređaji nazivaju i površinskim.

IN mešanje uređaja, proces prijenosa topline odvija se direktnim kontaktom i miješanjem toplih i hladnih nosača topline. U ovom slučaju prijenos topline odvija se istovremeno s razmjenom materijala. Primjer takvih izmjenjivača topline su rashladni tornjevi (rashladni tornjevi), skruberi itd.

Ako se topli i hladni nosači topline koji sudjeluju u prijenosu topline i mase kreću duž površine grijanja u istom smjeru, naziva se aparat za prijenos topline i mase pravo kroz, s nadolazećim kretanjem rashladnih sredstava i srednjim - protustrujnim, te s unakrsnim prometom - poprečni tok... Navedene sheme kretanja rashladnih sredstava i medija u uređajima nazivaju se jednostavnim. U slučaju kada se promijeni smjer kretanja barem jednog od tokova u odnosu na drugi, oni govore složen uzorak kretanje rashladnih tečnosti i medija.

2. Vrste i svojstva rashladnih tečnosti

Kao nosač topline, ovisno o namjeni proizvodni procesi mogu se koristiti: vodena para, vruća voda, dimni i dimni plinovi, visokotemperaturni i niskotemperaturni nosači topline.

Vodena para kao rashladno sredstvo za grijanje postalo je rasprostranjeno zbog niza njegovih prednosti:

1. Visoki koeficijenti prijenosa topline tijekom kondenzacije vodene pare omogućuju dobijanje relativno malih površina izmjenjivača topline.

2. Velika promjena entalpije tokom kondenzacije vodene pare omogućava potrošnju male količine mase za prijenos relativno velike količine toplina.

3. Konstantna temperatura kondenzacije pri danom tlaku omogućuje najjednostavnije održavanje konstantnog načina rada i regulaciju procesa u aparatu.

Glavni nedostatak vodene pare je značajno povećanje pritiska ovisno o temperaturi zasićenja.

Najčešće korišteni tlak grijaće pare u izmjenjivačima topline kreće se od 0,2 do 1,2 MPa. Izmjenjivači topline s parnim grijanjem za visoke temperature su vrlo teški i glomazni u smislu osiguranja čvrstoće, imaju debele prirubnice i zidove, vrlo su skupi i stoga se rijetko koriste.

Vruća voda postala je rasprostranjena kao medij za zagrijavanje, posebno u sustavima grijanja i ventilacijskim instalacijama. Zagrijavanje vode vrši se u posebnom kotlovi za toplu vodu ili toplane vode CHP -a i kotlovnice. Prednost vode kao nosača topline je relativno visok koeficijent prijenosa topline

Dimni i dimni plinovi kao zagrijavajući medij, obično se koriste na mjestu proizvodnje za direktno zagrijavanje industrijskih proizvoda i materijala, ako se fizičko -kemijske karakteristike potonjeg ne promijene u interakciji s čađom i pepelom.

Prednost dimnih plinova je u tome što mogu zagrijati materijal na vrlo visoke temperature. Međutim, ne može se uvijek koristiti zbog poteškoća u regulaciji i mogućnosti pregrijavanja materijala. Visoka temperatura dimnih plinova dovodi do velikih gubitaka topline. Plinovi koji napuštaju peć s temperaturom većom od 1000 ° C dopiru do potrošača s temperaturom koja nije veća od 700 ° C, jer se time može postići zadovoljavajuća toplinska izolacija visoki nivo temperature su dovoljno teške.

Nedostaci dimnih i dimnih plinova kada se koriste kao nosači topline uključuju sljedeće:

1. Mala gustoća plinova, što podrazumijeva potrebu dobijanja velikih količina kako bi se osigurao dovoljan toplinski kapacitet, što dovodi do stvaranja glomaznih cjevovoda.

2. Zbog male specifična toplota gasovi se moraju isporučivati ​​u aparat u velikim količinama sa visokom temperaturom; posljednja okolnost prisiljava na primjenu vatrostalni materijali za cevovode. Polaganje takvih plinovoda, kao i stvaranje uređaja za zaključavanje i regulaciju duž puta protoka plina, povezani su s velikim poteškoćama.

3. Zbog niskog koeficijenta prijenosa topline sa plinske strane, oprema koja koristi toplinu mora imati velike grijaće površine i stoga se ispostavlja da je vrlo glomazna.

Tečnosti visoke temperature uključuju mineralna ulja, organska jedinjenja, rastopljene metale i soli. Tekućine za prijenos topline na niskim temperaturama su tvari koje ključaju pri temperaturama ispod 0 ° C. To uključuje: amonijak, ugljični dioksid, sumpor dioksid, freone.

3. Rekuperativni izmenjivači toplote

Rekuperativni izmjenjivači topline su instalacije koje rade serijski ili stacionarno toplotni režim... Uređaji periodične radnje obično su to posude velikog kapaciteta, koje se u pravilnim razmacima pune materijalom za preradu ili jednim od nosača topline, zagrijavaju ili hlade, a zatim uklanjaju. U stacionarnom načinu rada u pravilu rade uređaji za kontinuirani rad. Dizajn modernih rekuperativnih izmjenjivača topline vrlo je raznolik i dizajniran je za rad s nosačima topline tekućina-tekućina, para-tekućina, plin-tekućina.

Izmjenjivači topline se koriste mnogo češće. kontinuirana akcija , među kojima su najrašireniji ljuskasto-cijevni izmjenjivači topline (slika 1). Izmjenjivači topline sa cijevima su uređaji napravljeni od snopova cijevi, pričvršćeni cijevnim listovima i omeđeni kućištima i poklopcima. Cijevni i prstenasti prostori u aparatu su odvojeni, a svaki od njih pregradama je podijeljen u nekoliko prolaza.

U ljuskastim cijevnim izmjenjivačima topline obično se koriste cijevi s unutarnjim promjerom od najmanje 12 mm i ne više od 38 mm, jer se povećanjem promjera cijevi kompaktnost izmjenjivača topline značajno smanjuje i povećava mu se potrošnja metala.

Dužina snopa cijevi kreće se od 0,9 do 5 ... 6 m. Debljina stijenki cijevi je od 0,5 do 2,5 mm. Cijevni limovi se koriste za pričvršćivanje cijevi u njih pomoću proširenja, brtvljenja ili spajanja kutija za punjenje. Kućište uređaja je cilindar zavaren od jednog ili više čelični limovi... Opremljen je prirubnicama na koje su pričvršćeni poklopci. Debljina stjenke kućišta određena je najvećim pritiskom radnog medija i promjerom aparata, ali nije tanja od 4 mm. Zbog razlike u temperaturi grijanja i zagrijanog medija, kućište i cijevi pogonskog uređaja također imaju različite temperature... Za kompenzaciju naprezanja koja proizlaze iz razlike u toplinskom proširenju cijevi i kućišta koriste se kompenzatori leća, U- i Cijevi u obliku slova W, izmjenjivači topline s plutajućim komorama (slika 1).

Pirinač. jedan.: a, b - sa krutim pričvršćivanjem cijevi u cijevne listove; c - kućište sa kompenzatorima objektiva; d, e- sa cijevima u obliku slova U i W; e - sa donjom plutajućom razvodnom komorom

Kako bi se pojačala izmjena topline, povećava se brzina nosača topline s niskim koeficijentom prijenosa topline, pri čemu se izmjenjivači topline izrađuju dvo-, četveropropusni i višeprolazni duž nosača topline koji prolazi u cijevima, te segmentni ili koncentrični poprečni pregrade se postavljaju u prstenasti prostor (slika 1).

Ako pad tlaka između grijaćeg i zagrijanog medija u aparatu dosegne 10 MPa ili više, koriste se zavojni izmjenjivači topline s namotanim cijevima (slika 2, a), čiji su krajevi zavareni u razdjelnike ili u cijevne limove manje od u uređajima od ljuske i cijevi. Ovi uređaji su kompaktniji, a također omogućuju veće brzine i koeficijente prijenosa topline iz rashladne tekućine koja se kreće u cijevima, u slučaju malih protoka.

Pirinač. 2 .: a - sa uvijenom cijevnom grijaćom površinom (zavojnica); b - presjek; v - "cijev u cijevi"

Sekcijski izmjenjivači topline (Sl. 2, b), kao i ljuska i cijev, koriste se u različitim područjima. Karakteriše ih manja razlika u brzinama u prstenastom prostoru i cijevima, nego u aparatima sa ljuskom i cijevima, pri jednakim brzinama protoka rashladnih sredstava. Od njih je prikladno odabrati potrebnu površinu grijanja i promijeniti je ako je potrebno. Međutim, sekcijski izmjenjivači topline imaju veliki udio skupih elemenata - cijevnih limova, prirubnica, prijelaznih komora, ljuljački, dilatacijskih spojeva itd .; što je veća potrošnja metala po jedinici grejne površine, to je duži put rashladnih tečnosti, a samim tim i veća potrošnja električne energije za njihovo pumpanje. U slučaju malih kapaciteta grijanja, sekcije se izrađuju prema vrsti izmjenjivača topline cijev u cijevi, u kojima vanjska cijev samo umetnuto unutrašnja guma manji prečnik (slika 2, c).

Sklopivi višestruki izmjenjivači topline cijev u cijevi našli su primjenu u tehnološkim instalacijama naftne, hemijske, plinske i drugih industrija na temperaturama od -40 do +450 ° C i pritiscima do 2,5 ... 9,0 MPa. Kako bi se poboljšao prijenos topline, cijevi mogu imati uzdužna rebra ili poprečno zavojito izrezivanje.

Spiralni izmjenjivači topline - uređaji u kojima su kanali za rashladna sredstva formirani od dva namotana u spiralu na specijalna mašina listova (slika 3). Udaljenost između njih određena je zavarenim potpornjacima ili iglama. U skladu s GOST 12067-80, spiralni izmjenjivači topline namotani su od namotanog čelika širine 0,2 do 1,5 m s grijaćim površinama od 3,2 do 100 m2 s razmakom između limova od 8 do 12 mm i debljinom zida od 2 mm za pritisak do 0,3 MPa i 3 mm - do 0,6 MPa. Strane kompanije proizvode posebne izmjenjivače topline od valjanih materijala (ugljični i legirani čelici, nikal, titan, aluminij, njihove legure i neki drugi) širine 0,1 do 1,8 m, debljine 2 do 8 mm s razmakom između limova od 5 do 25 mm. Grejne površine su od 0,5 do 160 m2.

Pirinač. 3 .: ali - dijagram kola spiralni izmjenjivač topline; b - metode povezivanja spirala s poklopcima

Spiralni izmjenjivači topline ugrađeni su vodoravno i okomito duž okova. Često su montirani u blokove od dva, četiri, osam uređaja i koriste se za zagrijavanje i hlađenje tekućina i otopina. Vertikalni aparati se također koriste za kondenzaciju čistih para i para iz mješavina pare i plina. U potonjem slučaju, razdjelnik kondenzata ima priključak za uklanjanje nekondenziranog plina.

Plastični izmjenjivači topline (slike 4, a, b) imaju kanale u obliku proreza formirane paralelnim pločama. U najjednostavnijem slučaju, ploče mogu biti ravne. Da bi se pojačao prijenos topline i povećala kompaktnost, daju se ploče raznih profila(Sl. 4, c, d), a profilirani umetci postavljeni su između ravnih ploča. Prve profilisane ploče izrađene su od bronze glodanjem i odlikovale su se povećanom potrošnjom metala i cijenom. Trenutno se ploče štancuju od čeličnog lima (ugljični, pocinčani, legirani), aluminija, bakra, titana i drugih metala i legura. Debljina ploča je od 0,5 do 2 mm. Površina izmjene topline jedne ploče je od 0,15 do 1,4 m2, razmak između ploča je od 2 do 5 mm.

Pirinač. 4.: a - pločasti grijač zraka; b - sklopivi pločasti izmjenjivač topline za toplinsku obradu tekućih medija; c - valovite ploče; d - profili kanala između ploča; I, II - ulaz i izlaz rashladne tečnosti

Izmjenjivači topline se proizvode:

a) sklopivi;

b) ne može se odvojiti.

U sklopivim uređajima kanali su zapečaćeni pomoću brtvi na bazi sintetičke gume. Preporučljivo je koristiti ih kada je potrebno očistiti površine s obje strane. Mogu izdržati temperature u rasponu od -20 do 140 ... 150 ° C i pritisak od najviše 2 ... 2,5 MPa. Pločasti izmjenjivači topline koji se ne mogu rastaviti su zavareni. Mogu raditi na temperaturama do 400 ° C i pritiscima do 3 MPa. Polurastavljivi izmjenjivači topline izrađeni su od zavarenih ploča u paru. Uređaji istog tipa uključuju blokovske, koji se regrutiraju iz blokova formiranih od nekoliko zavarenih ploča. Pločasti izmjenjivači topline koriste se za hlađenje i zagrijavanje tekućina, kondenzaciju čistih para i para iz mješavine pare i plina, a također i kao grijaće komore isparivača.

Rebrasti izmjenjivači topline (Slika 5) koriste se u slučajevima kada je koeficijent prijenosa topline za jedan od nosača topline značajno niži nego za drugi. Površina izmjenjivača topline na strani nosača topline s niskim koeficijentom prijenosa topline povećana je u usporedbi s površinom izmjenjivača topline na strani drugog nosača topline. Sl. 5 (f ... i) može se vidjeti da su rebrasti izmjenjivači topline izrađeni najviše raznih dizajna... Rebra su poprečna, uzdužna, u obliku igala, spirala, uvijene žice itd.

Cijevi s vanjskim i unutarnjim uzdužnim rebrastim dijelom izrađuju se lijevanjem, zavarivanjem, istiskivanjem iz taline kroz matricu, istiskivanjem metala zagrijanog u plastično stanje kroz matricu. Za pričvršćivanje rebara na cijevi i ploče također se koriste galvanizacija i bojenje. Kako bi se povećala efikasnost rebara, oni su napravljeni od više toplotne provodljivosti nego čelične cijevi, materijali: bakar, mesing, češće aluminij. Međutim, zbog kršenja kontakta između rebraste ili rebraste košuljice i čelične potporne cijevi, bimetalne cijevi se koriste na temperaturama koje nisu veće od 280 ° C, cijevi sa namotanim rebrima - do 120 ° C; Namotana rebra valjana u utor mogu izdržati temperature do 330 ° C, ali brzo korodiraju u podnožju u zagađenom zraku i drugim korozivnim plinovima.

Pirinač. pet. Tipovi izmjenjivača topline sa perajama: a - lamelarni; b - cijev od lijevanog željeza sa okruglim rebrima; c - cijev sa spiralnim rebrima; d - cijev od lijevanog željeza sa unutrašnjim rebrastim dijelovima; e - rebrasta rebra cijevi; e - cijev od lijevanog željeza sa dvostranom iglastom ivicom; g - žičana (bispiralna) rebra cijevi; h - uzdužna rebrasta cijev; i - višerebrasta cijev

4. Regenerativni izmenjivači toplote

Često se nalazi da bi se povećala učinkovitost sustava toplinskog inženjeringa koji rade u širokom rasponu temperaturnih razlika između nosača topline odgovarajuću aplikaciju regenerativni izmenjivači toplote .

Regenerativni izmjenjivač topline je uređaj u kojem se prijenos topline s jednog nosača topline na drugi odvija uz pomoć mase za skladištenje topline, koja se naziva pakiranje. Mlaznicu povremeno ispiru mlazovi toplih i hladnih nosača topline. Tokom prvog perioda (period zagrijavanja mlaznice), vruća rashladna tekućina prolazi kroz uređaj, dok se toplina koju odaje troši na zagrijavanje mlaznice. Tokom drugog perioda (period hlađenja pakovanja) kroz uređaj prolazi hladni nosač toplote koji se zagreva toplotom akumuliranom u pakovanju. Periodi zagrijavanja i hlađenja mlaznice traju od nekoliko minuta do nekoliko sati.

Za izvođenje kontinuiranog procesa prijenosa topline s jednog nosača topline na drugi, potrebna su dva regeneratora: dok se vrući nosač topline hladi u jednom od njih, hladni nosač topline se zagrijava u drugom. Zatim se uređaji prebacuju, nakon čega se u svakom od njih proces prijenosa topline odvija u suprotnom smjeru. Dijagram povezivanja i uključivanja para regeneratora prikazan je na Sl. 6.

Pirinač. 6. : I - hladni nosač toplote, II - topli nosač toplote

Prebacivanje se vrši okretanjem ventila (prigušivača) 1 i 2. Smjer kretanja nosača topline prikazan je strelicama. Obično se regeneratori automatski uključuju u redovnim intervalima.

Od regeneratora koji se koriste u tehnologiji može se izdvojiti dizajn uređaja koji rade u područjima visokog, srednjeg i vrlo visokog niske temperature... U metalurškoj industriji i industriji topljenja stakla koriste se regeneratori s fiksnom mlaznicom od vatrostalnih opeka. Grijači zraka u visokim pećima izdvajaju se po veličini. Dva ili više takvih grijača zraka koji rade zajedno imaju visinu do 50 m i promjer do 11 m, mogu zagrijati do 1300 ° C oko 500.000 m3 / h zraka. Na sl. 7, a prikazuje uzdužni presjek visoke peći sa mlaznicom od opeke. Komora za sagorevanje sagoreva zapaljive gasove. Proizvodi izgaranja ulaze u grijač zraka odozgo i, krećući se prema dolje, zagrijavaju mlaznicu, dok se oni sami hlade i izlaze s dna. Nakon prebacivanja klapne, zrak se pomiče odozdo prema gore kroz mlaznicu u suprotnom smjeru i istovremeno se zagrijava. Drugi primjer visokotemperaturnog regeneratora je grijač zraka za peć za proizvodnju čelika (slika 7, b). Plinsko (tekuće) gorivo i zrak zagrijavaju se prije unosa u peć zbog topline produkata sagorijevanja.

Pirinač. 7. Neke vrste regeneratora: a - dijagram otvorene peći sa regeneratorima: 1 - kapija; 2 - plamenici; 3 - mlaznica; b - grijač zraka visoke peći: 1 - mlaznica za skladištenje topline; 2 - komora za sagorevanje; 3 - izlaz vrućeg mlaza; 4 - ulaz zraka u komoru za izgaranje; 5 - ulaz vrućeg plina; 6 - ulaz hladnog mlaza; 7 - ispušni plinovi; c - regenerativni aparat sistema Jungstrom; d - dijagram regeneratora sa mlaznicom koja pada

Izmjenjivači topline koji rade na visoke temperature obično su izrađene od vatrostalnih opeka. Nedostaci regeneratora s fiksnom mlaznicom od opeke su glomaznost, komplikacija rada povezana s potrebom za periodičnim uključivanjem regeneratora, temperaturne oscilacije u radnom prostoru peći, pomicanje nosača topline tijekom prebacivanja kapije.

Za tehnološke procese na srednjim temperaturama koriste se kontinuirani grijači zraka s rotirajućim rotorom sistema Jungström (slika 7, c). Regeneracijski rotacijski grijači (RVP) koriste se u elektranama kao grijači zraka za korištenje topline dimnih plinova koji izlaze iz kotlova. Za pakiranje koriste ravne ili valovite metalne limove pričvršćene na osovinu. Glava rotora rotira se okomito ili horizontalna ravnina s frekvencijom od 3 ... 6 o / min i naizmjenično isprani vrućim plinovima (pri zagrijavanju), zatim hladnim zrakom (dok se hladi). Prednosti RVP -a u odnosu na regeneratore sa fiksnim pakovanjem su: kontinuiran rad, skoro konstantan prosječna temperatura zagrijani zrak, kompaktnost, nedostaci - dodatni trošak električne energije, složenost dizajna i nemogućnost hermetičkog odvajanja grijaće šupljine od rashladne šupljine, budući da kroz njih prolazi ista rotirajuća mlaznica.

5. Miješanje izmjenjivača topline

U aparatima za prijenos topline i mase i instalacijama kontaktnog (miješanog) tipa, procesi prijenosa topline i mase odvijaju se u direktnom dodiru dva ili više nosača topline.

Toplinski učinak kontaktnih uređaja određen je dodirnom površinom rashladnih sredstava. Stoga dizajn aparata predviđa odvajanje protoka tekućine u male kapi, mlazove, filmove, a protok plina u male mjehuriće. Prijenos topline u njima ne događa se samo provodljivim prijenosom topline, već i razmjenom mase, a tijekom prijenosa mase moguć je čak i prijenos topline s hladnog nosača topline na vrući. Na primjer, kada hladna voda ispari u vrućem plinu, toplina isparavanja se prenosi iz tekućine u plin.

Pronađeni kontakt izmjenjivači topline široka primjena za kondenzaciju para, hlađenje plinova s ​​vodom, grijanje vode s plinovima, hlađenje vode sa zrakom, mokro čišćenje plinova itd.

U smjeru protoka mase, kontaktni izmjenjivači topline mogu se podijeliti u dvije grupe:

1) aparat sa kondenzacijom pare iz plinske faze. U isto vrijeme dolazi do dehidracije i hlađenja plina te zagrijavanja tekućine (kondenzatori, komore za klimatizaciju, čistači);

2) uređaji sa isparavanjem tečnosti u toku gasa. U ovom slučaju, ovlaživanje plina prati njegovo hlađenje i zagrijavanje tekućine ili zagrijavanje i hlađenje tekućine (rashladni tornjevi, komore za klimatizaciju, čistači, sušilo za raspršivanje).

Prema principu disperzije tekućine, kontaktni uređaji mogu se pakirati, kaskadno, mjehurićasto, šuplje s prskalicama i mlazom (slika 8).

Kaskadni (polica) uređaji koriste se uglavnom kao prednaponski kondenzatori (slika 8, a). U šuplji okomiti cilindar, ravne perforirane police u obliku segmenata ugrađene su na određenoj udaljenosti jedna od druge (350 ... 550 mm). Rashladno sredstvo se dovodi u uređaj na gornjoj polici. Veći dio tekućine istječe kroz rupe na polici u tankim mlazovima, a manji dio se izlijeva na donju policu.

Para za kondenzaciju dovodi se kroz razvodnu cijev u donjem dijelu kondenzatora i kreće se u aparatu u protustruji prema rashladnoj tekućini. Tekućina se zajedno s kondenzatom ispušta kroz donji razvodnik aparata i barometarsku cijev, a zrak se usisava kroz gornju granu cijevi pomoću vakuumske pumpe. Osim segmentnih polica, barometrijski kondenzatori koriste prstenaste, stožaste i druge oblike polica.

Uređaji za mjehuriće (Sl. 8, b) odlikuju se jednostavnošću dizajna, koriste se za zagrijavanje vode parom, isparavanje agresivnih tekućina i otopina koje sadrže mulj, suspenzije i kristalizirajuće soli, vruće plinove i produkte izgaranja goriva. Princip rada mjehurićastih grijača i isparivača je da se pregrijana para ili vrući plinovi koji ulaze u potopljene mjehuriće raspršuju u mjehuriće, koji pri podizanju odaju toplinu tekućine i istovremeno su zasićeni vodenom parom. što se više mjehurića formira u otopini, bolja je struktura mjehurićastog sloja i veća je međupovršinska površina. Struktura mjehurića sloja ovisi o veličini mjehurića plina i načinu njihovog kretanja.

Pirinač. osam.: a - kaskadni izmjenjivač topline; b - mjehurići; v - šupljina sa prskalicom; g - mlaz; d - napunjena kolona: 1 - kontaktna komora; 2 - mlaznica; 3 - priključak za ulaz plina; 4 - grana za dovod tekućine; 5 - mlaznica za uklanjanje plina; 6 - odvodni priključak za tekućinu; 7 - uređaj za prskanje; 8 - razvodna ploča; 9 - rešetka

Šuplji kontaktni izmjenjivači topline (sa raspršivačima) našli su primjenu u kondenzaciji pare, hlađenju, sušenju i vlaženju plinova, isparavanju i sušenju otopina, zagrijavanju vode itd. 8, c prikazuje dijagram kontaktnog izmjenjivača topline za grijanje vode.

Mlaz (izbacivači) se rijetko koriste i samo za kondenzaciju pare. Na sl. 8, d prikazuje dijagram takvog kondenzatora.

Strukturno, izmjenjivači izmjenjivača topline izrađeni su u obliku stupova od materijala otpornih na učinke prerađenih tvari i dizajnirani su za odgovarajuće radni pritisak... Pakirani i šuplji uređaji najčešće su izrađeni od armiranog betona ili opeke. Kaskadni, bubbler i mlazni uređaji izrađeni su od metala. Visina stupova obično je nekoliko puta veća od njihovog presjeka.

Svaka vrsta kontaktnog uređaja ima svoje karakteristike koje treba uzeti u obzir pri odabiru uređaja.

Izmjenjivači topline su uređaji koji prenose toplinu iz rashladne tekućine (vruće tvari) u hladnu (zagrijanu) tvar. Plin, para ili tekućina mogu se koristiti kao nosači topline. Do danas su najrašireniji od svih tipova izmjenjivača topline cijevni i cijevni. Princip rada ljuskasto-cijevnog izmjenjivača topline je da se topli i hladni nosači topline kreću kroz dva različita kanala. Proces prijenosa topline odvija se između zidova ovih kanala.

Jedinica izmjenjivača topline

Vrste i vrste ljuskastih i cijevnih izmjenjivača topline

Izmjenjivač topline je prilično složen uređaj i postoji mnogo njegovih varijanti. Ljuskavi i cijevni izmjenjivači topline su rekuperativni. Podjela izmjenjivača topline na vrste vrši se ovisno o smjeru kretanja rashladne tekućine. Oni su:

• poprečni tok;
• protustruja;
• pravo kroz.

Izmjenjivači topline sa školjkom i cijevima tako su nazvani jer se tanke cijevi kroz koje se rashladna tekućina kreće nalaze u sredini glavnog kućišta. Koliko cijevi je u sredini kućišta određuje koliko će se brzo tvar kretati. Koeficijent prijenosa topline ovisit će, pak, o brzini kretanja tvari.

Za proizvodnju izmjenjivača topline od ljuske i cijevi koriste se legirani i čvršći čelici. Ove vrste čelika se koriste jer ti uređaji u pravilu rade u izuzetno agresivnom okruženju koje može uzrokovati koroziju.
Izmjenjivači topline se također dijele na vrste. Proizvode se sljedeće vrste ovih uređaja:

• sa kompenzatorom temperaturnog kućišta;
• sa fiksnim cijevima;
• sa cijevima u obliku slova U;
• sa plutajućom glavom.

Prednosti ljuskastih i cijevnih izmjenjivača topline

Unutrašnjost ljuske i cijevi novije vrijeme su u velikoj potražnji, a većina potrošača preferira ovu vrstu uređaja. Ovaj izbor nije slučajan-ljuskasto-cijevne jedinice imaju mnoge prednosti.

Izmjenjivač topline

Glavna i najznačajnija prednost je visoka izdržljivost ovog tipa jedinice za vodeni udar. Većina danas proizvedenih izmjenjivača topline nema ovu kvalitetu.

Druga prednost je što jedinicama ljuske i cijevi nije potrebno čisto okruženje. Većina uređaja je nestabilna u agresivnom okruženju. Na primjer, pločasti izmjenjivači topline nemaju ovo svojstvo i sposobni su raditi isključivo u čistim okruženjima.
Treća značajna prednost ljuskasto-cijevnih izmjenjivača topline je njihova visoka efikasnost. Što se tiče efikasnosti, može se usporediti sa pločastim izmjenjivačem topline, koji je u većini parametara najefikasniji.

Stoga sa pouzdanjem možemo reći da su ljuskasto-cijevni izmjenjivači topline jedne od najpouzdanijih, izdržljivih i visoko efikasnih jedinica.

Nedostaci jedinica ljuske i cijevi

Unatoč svim prednostima, ovi uređaji imaju neke nedostatke, koje također vrijedi spomenuti.

Prvi i najznačajniji nedostatak je velike veličine... U nekim slučajevima, upotreba takvih jedinica mora se napustiti upravo zbog njihovih velikih dimenzija.

Drugi nedostatak je velika potrošnja metala, što je razlog visoka cijena ljuskasto-cevni izmenjivači toplote.

Metalni izmjenjivač topline

Izmjenjivači topline, uključujući ljuske i cijevi, prilično su „hiroviti“ uređaji. Prije ili kasnije, trebaju popravke, a to povlači određene posljedice. "Najslabiji" dio izmjenjivača topline su cijevi. Oni su najčešće izvor problema. Prilikom izvođenja radovi na obnovi treba uzeti u obzir da se kao rezultat bilo kakve intervencije može smanjiti prijenos topline.

Poznavajući ovu značajku jedinica, većina iskusnih potrošača radije kupuje izmjenjivače topline s "maržom".

Pri kretanju po međupločanom kanalu zagrijani medij teče oko valovite površine ploča zagrijanih pomoću zadnja strana medij za zagrijavanje. Zagrijani medij tada ulazi u uzdužni razvodnik i napušta uređaj kroz drugu vezu.

Grijaći medij se u aparatu pomiče prema zagrijanom i ulazi u mlaznicu, prolazi kroz donji kolektor, distribuira se duž kanala i kreće se uz njih. Grijaći medij izlazi iz izmjenjivača topline kroz gornji razvodnik i spoj.

Glavna jedinica izmjenjivača topline je ploča za prijenos topline. Opšti oblik ploče sa zaptivačem prikazane su na slici. Izgled("Crtež" ploče) je poslovna kartica bilo koji izmjenjivač topline. "Uzorak" bi trebao osigurati ravnomjernu raspodjelu protoka po cijeloj površini ploče, visoku turbulenciju protoka čak i pri malim brzinama protoka, a istovremeno osigurati potrebnu krutost ploče.

Ploče su sastavljene u paket na takav način da se svaka sljedeća ploča rotira za 180 ° u odnosu na susjedne, što stvara jednoličnu mrežu sjecišta i međusobnih točaka vrhova valovitosti.

Između svakog para ploča formiran je prorezni kanal složenog oblika kroz koji protiče radni medij. Takvi kanali su dobili naziv mesh - flow. Fluid, krećući se u njima, čini prostorno trodimenzionalno zakrivljeno kretanje, pri čemu se tok turbulizira.

Karakteristika kanala je da je ukupna površina poprečni presjek kanala međuploča, okomito na glavni smjer strujanja fluida, ostaje konstantno duž cijele dužine ploče, s izuzetkom ulaznog i izlaznog dijela. Raspored kolektorskih rupa za ulaz i izlaz radnog medija na uglovima ploče je jednostran (lijevo ili desno).

Vrsta valovitosti ploča i njihov broj ugrađen u okvir ovise o radnim zahtjevima za pločasti izmjenjivač topline. Ploče su utisnute od lima otpornog na koroziju, razreda Aisi-316, Aisi-321, titana i drugih. Utor za gumene brtve nalazi se duž konture ploče. Ugaoni otvori za prolaz radnog medija oblikovani su tako da smanje hidraulički otpor na ulazu u kanal i izlazu iz njega, smanje naslage u tim područjima i omoguće racionalnije korištenje cijele površine ploče za izmjenu topline.

Prednosti korištenja i rada pločastih izmjenjivača topline

1. Isplativost i lakoća održavanja. U slučaju začepljenja, PHE mogu rastaviti, oprati i sastaviti dva niskokvalificirana radnika u roku od 4-6 sati. Prilikom servisiranja ljuskasto-cijevnih izmjenjivača topline (CTTO), proces čišćenja cijevi često dovodi do njihovog uništenja i začepljenja.

2. Nisko onečišćenje površine izmjenjivača topline zbog velike turbulencije protoka tekućine nastale valovitošću, kao i visokokvalitetnog poliranja ploče izmjenjivača topline.

3. Vijek trajanja prve jedinice koja ne uspije zaptivna zaptivka dostiže 10 godina. Vijek trajanja ploča izmjenjivača topline je 15-20 godina. Troškovi zamjene brtvi iz cijene PHE kreću se od 15-25%, što je ekonomičnije od sličnog procesa zamjene grupe cijevi od mesinga u CTO-u, što iznosi 80-90% cijene aparata.

4. Troškovi montaže PHE-a su 2-4% od cijene opreme, respektivno. Što je za red veličine niže od onog u izmjenjivaču topline iz ljuske i cijevi.

5. Čak i rashladno sredstvo s podcijenjenom temperaturom u sistemima za opskrbu toplinom omogućuje zagrijavanje vode u izmjenjivaču topline do potrebne temperature.

6. Pojedinačni izračun svakog PHE -a prema originalnom programu proizvođača omogućuje vam odabir njegove konfiguracije u skladu s hidrauličkim i temperaturnim uvjetima za oba kruga. Proračun se vrši u roku od 1-2 sata.

7. Fleksibilnost: Po potrebi se površina prijenosa topline u pločastom izmjenjivaču topline može lako smanjiti ili povećati jednostavnim dodavanjem ili uklanjanjem ploča po potrebi.

8. Dvostepeni Sistem tople vode, implementiran u jednom izmjenjivaču topline, omogućuje vam značajnu uštedu na instalaciji i smanjenje potrebne površine za pojedinačnu točku grijanja.

9. Kondenzacija vodene pare u PHE uklanja problem posebnog hladnjaka, jer temperatura kondenzata može biti 50 ° C i niža.

10. Otpornost na vibracije: pločasti izmjenjivači topline su visoko otporni na inducirane dvoravninske vibracije koje mogu oštetiti cijevni aparat.

Zaključak: upotreba nove tehnološke opreme omogućava, uz uštedu početnih troškova (20-30%), prelazak na druge načine rada. Postigao više efikasna upotreba izvora energije, povećavajući njihovu efikasnost. Period povrata za ponovno opremanje objekata u termoenergetskoj industriji kreće se od 2 do 5 godina, au nekim slučajevima dostiže i nekoliko mjeseci.

Analizom ruskog tržišta pločastih izmjenjivača topline možete se upoznati u izvještaju Akademije države industrijskih tržišta " Tržište pločastih izmjenjivača topline u Rusiji ».

[zaštićena e -pošta]
WWW: www.akpr.ru

O autoru:
Akademija industrijskih tržišta Konjunktura pruža tri vrste usluga vezanih za analizu tržišta, tehnologija i projekata u industrijskim sektorima - marketinška istraživanja, razvoj studija izvodljivosti i poslovni planovi za investicione projekte.
... Marketinško istraživanje
... Studija izvodljivosti
... Poslovno planiranje