Теплообменник — это энергосберегающее устройство, которое передает тепло между двумя или более жидкостями с разными температурами. Для обогрева больших площадей наличие теплообменника является существенным.
По способу теплопередачи теплообменник можно разделить на три категории:
Теплообменник прямого контакта, также называемый гибридным теплообменником, представляет собой устройство, в котором горячие и холодные жидкости находятся в непосредственном контакте и обмениваются теплом. Обычно двумя жидкостями, находящимися в непосредственном контакте, являются газ и жидкость с более низким давлением испарения;
Принцип работы теплообменника-аккумулятора заключается в использовании теплопроводности твердых веществ. В частности, тепловая среда сначала нагревает твердое вещество до определенной температуры, а затем холодная среда получает тепло от твердого вещества. Благодаря этому процессу может осуществляться передача тепла. ;
Теплообменник с перегородкой также использует теплопроводность посредника, а холодная и горячая среда разделены сплошной перегородкой и обмениваются теплом через перегородку. На предприятиях теплоснабжения наибольшее распространение получили теплообменники перегородки. В соответствии с различными конструкциями его также можно разделить на трубчатые теплообменники, пластинчатые теплообменники и теплообменники с тепловыми трубками.
1
Кожухотрубный теплообменник
Кожухотрубные теплообменники также называют кожухотрубными теплообменниками. Это теплообменник с перегородками, в котором в качестве поверхности теплопередачи используется стенка пучка труб, заключенного в оболочку. Этот тип теплообменника имеет относительно простую конструкцию и надежную работу. Он может быть изготовлен из различных конструкционных материалов (в основном металлических материалов) и может использоваться при высокой температуре и высоком давлении. В настоящее время это самый распространенный тип.
Кожухотрубный теплообменник
По принятым компенсационным мерам кожухотрубные теплообменники можно разделить на четыре типа: теплообменники с неподвижной трубной решеткой, теплообменники с плавающей головкой, U-образные теплообменники и теплообменники с сальниковой коробкой.
2
Теплообменник с неподвижной трубчатой пластиной
Теплообменник с неподвижной трубной решеткой представляет собой разновидность кожухотрубного теплообменника. Трубные решетки на обоих концах теплообменника с фиксированной трубной решеткой соединены с кожухом с помощью сварки и в основном состоят из кожуха, трубной решетки, трубного пучка, верхней крышки (головки) и других компонентов.
Теплообменник с неподвижной трубчатой пластиной
Преимущества стационарных трубчатых пластинчатых теплообменников:
◆Простая структура;
◆При одинаковом диаметре корпуса наибольшее количество труб и наименьшее количество байпасов;
◆Каждая теплообменная трубка может быть заменена, а внутреннюю часть трубки легко чистить.
Недостатками стационарных трубчатых теплообменников являются:
◆Оболочка не подлежит механической очистке;
◆Когда разница температур между теплообменной трубкой и корпусом велика (более 50 градусов), возникает напряжение от разницы температур. Решение состоит в том, чтобы установить компенсатор на оболочке, поэтому давление со стороны оболочки не может быть слишком высоким из-за ограничения прочности компенсатора;
◆ Подходит только для рабочих случаев, когда жидкость чистая и не поддается накипи, а разница температур между двумя жидкостями невелика или разница температур велика, но боковое давление оболочки не высокое.
3
теплообменник с плавающей головкой
Теплообменник с плавающей головкой представляет собой разновидность кожухотрубного теплообменника. Он имеет один конец трубной доски, который не соединен с обечайкой и может свободно плавать в осевом направлении. Его еще называют плавающей головкой. Плавающая головка состоит из плавающей трубной пластины, крюкового кольца и торцевой крышки плавающей головки, которая представляет собой разъемное соединение, и пучок трубок можно вытащить из корпуса.
теплообменник с плавающей головкой
Преимущества теплообменников с плавающей головкой:
◆Если существует разница температур между теплообменной трубкой и кожухом, то есть, когда оболочка или теплообменная трубка расширяются, не будет напряжения разницы температур;
◆ Пучок трубок можно вытащить из корпуса, что удобно для чистки внутри и между трубками.
Недостатками теплообменников с плавающей головкой являются:
◆Сложная конструкция, большое количество материалов и высокая стоимость;
◆Если уплотнение между крышкой плавающей головки и плавающей трубной решеткой не является герметичным, произойдет внутренняя утечка, что приведет к смешиванию двух сред.
4
U-образный теплообменник
U-образный трубчатый теплообменник представляет собой разновидность кожухотрубного теплообменника, который состоит из трубных решеток, кожухов, трубных пучков и других компонентов. Каждая трубка U-образного теплообменника изогнута в форме буквы U, а вход и выход соответственно установлены с обеих сторон одной и той же трубной доски. Головка разделена перегородкой на две камеры, так что каждая трубка может свободно расширяться и сжиматься. , независимо от других трубок и корпусов.
U-образный теплообменник
Преимущества U-образных теплообменников:
◆ Пучок труб может свободно перемещаться без учета разницы температур и может использоваться в случаях с большой разницей температур;
◆Он имеет только одну трубную решетку, меньше фланцев, меньше точек утечки и простую конструкцию;
◆П-образный трубчатый теплообменник надежен в работе и имеет низкую стоимость.
Недостатками U-образных теплообменников являются:
◆Трудно чистить внутреннюю часть трубки. Поскольку труба должна иметь определенный радиус изгиба, коэффициент использования трубной решетки низкий;
◆Расстояние между трубками в самом внутреннем слое трубного пучка велико, а со стороны корпуса легко закоротить. Когда скорость потока в трубе слишком высока, это вызовет серьезную эрозию U-образного изгиба трубы и повлияет на срок ее службы;
◆Если внутренняя трубка повреждена, ее нельзя заменить, поэтому высок процент брака.
5
Распылительный теплообменник
Распылительный теплообменник представляет собой разновидность трубчатого теплообменника, в котором теплообменные трубки закреплены на стальной раме рядами, горячая жидкость течет по трубкам, а охлаждающая вода равномерно выливается из верхнего распылительного устройства, поэтому также называется распылительным охладителем. Наружная часть трубки распылительного теплообменника представляет собой слой пленки жидкости с высокой степенью турбулентности, а коэффициент теплопередачи вне трубки намного больше, чем у погружного теплообменника. Кроме того, распылительный теплообменник чаще всего размещают в месте циркуляции воздуха, а испарение охлаждающей воды также отнимает часть тепла, что может снизить температуру охлаждающей воды и увеличить движущую силу теплопередачи. . По сравнению с погружным теплообменником эффект теплопередачи распылительного теплообменника значительно улучшен.
Распылительный теплообменник
Преимущества распылительных теплообменников:
◆Простая структура и низкая стоимость;
◆Это может снизить температуру охлаждающей воды и увеличить движущую силу теплопередачи;
◆ Может выдерживать высокое давление;
◆Простота обслуживания и очистки, низкие требования к качеству воды.
Недостатками распылительных теплообменников являются:
◆Неравномерное распыление охлаждающей воды повлияет на эффект теплопередачи;
◆Его можно установить только на открытом воздухе.
6
Трубчатый теплообменник
Кожухной теплообменник представляет собой разновидность трубчатого теплообменника, который представляет собой концентрический круглый кожух, соединенный двумя стандартными трубками разного размера. Внешняя часть называется стороной оболочки, а внутренняя — стороной трубы. Две разные среды могут течь в обратном направлении (или в одном направлении) со стороны кожуха и со стороны трубы для достижения эффекта теплообмена. Трубчатые теплообменники обычно состоят из обечайки (включающей внутреннюю оболочку и наружную оболочку), П-образного колена, сальниковой коробки и т.п.
Трубчатый теплообменник
Преимущества корпусных теплообменников:
◆Простая конструкция, способная выдерживать высокое давление;
◆ Площадь теплопередачи может быть увеличена или уменьшена в соответствии с потребностями, что удобно для применения.
Недостатками корпусных теплообменников являются:
◆ Между трубами имеется много стыков, которые легко протекают;
◆Большая площадь пола и большой расход металла на единицу поверхности теплообмена.
7
Теплообменник с рубашкой
Теплообменник с рубашкой представляет собой разновидность пластинчатого теплообменника, который изготавливается путем установки рубашки на внешней стенке контейнера и имеет простую конструкцию; но его поверхность нагрева ограничена стенкой контейнера, а коэффициент теплопередачи невысок. Чтобы улучшить коэффициент теплопередачи и сделать так, чтобы жидкость в котле нагревалась равномерно, в котел можно установить мешалку. Когда в рубашку подается охлаждающая вода или нагреватель без фазового перехода, в рубашке также могут быть установлены спиральные перегородки или другие меры по увеличению турбулентности для увеличения коэффициента теплопередачи на одной стороне рубашки. Чтобы компенсировать недостаток поверхности теплообмена, внутри котла также могут быть установлены змеевики. Теплообменники с рубашкой широко используются для нагрева и охлаждения реакционных процессов.
Теплообменник с рубашкой
Преимущества теплообменников с рубашкой:
◆Простая структура;
◆Легко обрабатывать.
Недостатками теплообменников с рубашкой являются:
◆Небольшая площадь теплопередачи и низкая эффективность теплопередачи.
8
Спиральный пластинчатый теплообменник
Спиральный пластинчатый теплообменник представляет собой разновидность пластинчатого теплообменника, который выполнен из двух параллельных металлических пластин, образующих внутри два концентрических спиральных канала. В центре теплообменника установлена перегородка для разделения спиральных каналов, а между двумя пластинами приварена дистанционная стойка для сохранения расстояния между каналами.
Спиральный пластинчатый теплообменник
Преимущества спиральных пластинчатых теплообменников:
◆Высокий коэффициент теплопередачи;
◆Не легко масштабировать и блокировать;
◆Возможность использовать источник тепла с более низкой температурой;
◆Компактная структура.
Недостатками спиральных пластинчатых теплообменников являются:
◆Рабочее давление и температура не должны быть слишком высокими;
◆Это не легко капитальный ремонт.
9
теплообменник с тепловыми трубками
Тепловая труба образуется путем заливки определенного количества определенной рабочей жидкости в герметичную металлическую трубку, отводящую неконденсирующийся газ. Рабочая жидкость поглощает тепло на горячем конце, кипит и испаряется. Генерируемый пар поступает в холодный конец, где конденсируется и высвобождает скрытое тепло. Конденсат возвращается в горячую часть, снова кипит и испаряется. Этот цикл повторяется, и тепло непрерывно передается от горячего конца к холодному.
теплообменник с тепловыми трубками
Преимущества теплообменников с тепловыми трубками:
◆Простая структура, длительный срок службы и надежная работа;
◆Чрезвычайно высокая теплопроводность и хорошие изотермические свойства;
◆Площадь теплопередачи с обеих сторон холодной и горячей сторон может быть изменена произвольно, она может передавать тепло на большое расстояние и может контролировать температуру.
Его недостатки:
◆Плохая стойкость к окислению и высокая термостойкость.
Меры предосторожности при использовании теплообменника:
◆Содержите сеть трубопроводов в чистоте. Будь то перед работой или после завершения работы, сеть трубопроводов должна быть очищена, чтобы избежать блокировки теплообменника. Кроме того, следует уделить внимание очистке обеззараживающего устройства и фильтра, чтобы вся работа по теплообмене могла быть выполнена гладко.
◆Строгий контроль умягченной воды. Перед обработкой теплоносителя проверьте качество воды в системе и в резервуаре для умягчения и закачайте его, убедившись, что качество воды соответствует требованиям.
◆ Протестируйте новую систему. Для новой системы ее нельзя использовать попеременно с теплообменником сразу, но новая система должна эксплуатироваться в течение определенного периода времени, и теплообменник может быть включен в систему только после завершения эксплуатационных испытаний. Целью этого является предотвращение повреждения внутреннего оборудования теплообменника примесями в сети трубопроводов.
