Schimbătorul de căldură. Tipuri de schimbătoare de căldură. Clasificarea schimbătoarelor de căldură

Fiecare dintre noi a întâlnit cele mai simple schimbătoare de căldură. Un exemplu viu este construirea unei "țevi într-o țeava" sau ceva de genul acesta. Ar fi dificil să ne imaginăm viața dacă schimbătorul de căldură nu ar fi fost inventat. Până în prezent, există un număr mare de schimbătoare de căldură. Între ele, ele nu diferă numai în caietul de sarcini, dar domeniul de aplicare, proiectare, și așa mai departe. N. Să discutăm mai detaliat pe această temă și să examineze momente interesante.

Unele informații generale

Un schimbător de căldură este un dispozitiv care este utilizat pentru a transfera căldură dintr-un mediu în altul. Trebuie înțeles faptul că schimbătorul de căldură în sine, fără echipamente de încălzire, este complet inutil, dar în complex se pot obține rezultate excelente și de căldură cu succes chiar și camere foarte mari și reci. În plus, oamenii de știință au încercat în mod constant să reducă la minim pierderile de căldură atunci când sunt transferate într-un alt mediu. Astăzi nu ne putem lăuda cu eficiență de 100%, dar putem vorbi despre eficiența a 90-95% cu îndrăzneală. Caracteristicile operaționale și tehnice ale produsului sunt mărită prin utilizarea materialelor special pregătite, precum și a lichidului de răcire. Desigur, toate acestea cresc prețul echipamentului puțin, dar merită.

La proiectarea inginerilor se confruntă în mod constant cu cerințe conflictuale, care trebuie combinate într-o singură sticlă. De exemplu, trebuie să reduceți rezistența hidraulică și, în același timp, să crească coeficientul de transfer de căldură. Schimbătorul de căldură trebuie să fie rezistent la coroziune, dar nu este prea greu de întreținut. Toate acestea au dus la apariția multora tipuri de schimbătoare de căldură. În funcție de situație, este utilizată cea mai potrivită.

Clasificarea schimbătoarelor de căldură

După cum sa menționat mai sus, există în prezent un număr mare de schimbătoare de căldură. Mai întâi, ele trebuie împărțite în funcție de metoda de transfer de căldură către mediu. Aici schimbătoarele de căldură sunt împărțite în următoarele grupe:

• recuperative;
• regenerativă;
• amestecare;
• cu încălzire electrică.

Să aruncăm o privire mai atentă asupra schimbătorilor de căldură recuperatori. Designul produsului implică existența unui perete cu un singur strat sau multistrat prin care se transferă căldura. De obicei, acest lucru se întâmplă deja în mișcarea constantă. Este interesant faptul că în astfel de aparate, transferul de căldură are loc în timpul mișcării forțate fără a schimba starea de fază. Dar acest lucru se aplică numai schimbătorilor permanenți de căldură. Dacă vorbim de agregate cu modul de funcționare periodică, apoi pentru o anumită perioadă de timp, se realizează încălzirea, evaporare și răcire, toate într-un mod secvențial. Astfel de aparate se referă la schimbătoare de căldură cu mișcare termică instabilă. Acest lucru se datorează faptului că temperatura agentului de răcire la intrare și ieșire este semnificativ diferită. Adesea, astfel de agregate se găsesc sub formă de bobine și sunt lamelare, nervuri și alte forme. Puțin mai târziu vom lua în considerare mai multe tipuri. Dar pe această clasificare de schimbătoare de căldură nu se încheie.

Unități regenerative și încălzire electrică

În acest caz, la fel ca în cel precedent, suprafața de transfer de căldură este utilizată pentru a transfera energia termică. Cu toate acestea, această suprafață este un tip de duza. Acesta servește ca agent intermediar acumulator care acumulează căldură. În ansamblu întregul proces poate fi împărțit în mai multe etape. În prima etapă, duza primește o anumită cantitate de căldură. Apoi, se trece la a doua etapă, iar agentul de răcire este transferat pe suprafața duzei. Acest lucru se întâmplă atunci când se schimbă fluxul de agent de răcire În acest stadiu, duza se răcește treptat, iar căldura stocată este transferată în mediul încălzit pe care poate fi camera dvs.

Regeneratoarele se referă la agregate non-staționare. Duza este adesea staționară, iar procesele termice sunt sincrone. Dispozitivele de acest tip sunt deseori numite scruber sau turnuri de răcire.

Esența schimbătoarelor de căldură cu încălzire electrică este că electricitatea este utilizată ca sursă principală de căldură. Energia electrică este utilizată pentru a transforma energia electrică în căldură. Acestea pot fi încălzite direct sau indirect. Cele mai comune schimbătoare de căldură din industrie sunt încălzitoarele de inducție și de rezistență. După cum puteți vedea, echipamentul de schimb de căldură poate fi diferit, acum vom examina detaliat fiecare tip, domeniul de aplicare și caracteristicile de design.

Schimbătoare de căldură spirală

Dispozitivul este o pereche de canale spirale. De obicei, se învârt în jurul partiției centrale. Pentru aceasta, ele sunt realizate dintr-un material rulant. Este de remarcat faptul că schimbătoarele de căldură spirală sunt foarte potrivite pentru încălzirea și răcirea lichidelor care au un coeficient de vâscozitate ridicat.

Pe ansamblu, suprafața de încălzire este formată din două foi de metal, care sunt legate la miez prin intermediul unei cusături sudate. Unitatea în sine constă doar din 2 canale, de obicei o secțiune dreptunghiulară, realizată sub formă de spirală. Sfârșitul spiralei (interior) are un perete despărțitor și este fixat cu știfturi. Schimbătoarele de căldură pot fi fabricate atât vertical cât și orizontal. Dacă nu puteți instala o vizualizare din cauza spațiului insuficient sau a unei configurații complexe a camerei, atunci se utilizează al doilea, mai preferat. De asemenea, este interesant faptul că consumatorul poate alege schimbătoare de căldură spirală cu lățimi diferite de spirale, de la 20 la 150 de centimetri. Suprafața de încălzire poate varia de la 3,2 până la 100 de metri pătrați, cu o presiune maximă a sistemului de 1 MPa.

Trebuie remarcat faptul că acest echipament de schimb termic are o serie de avantaje semnificative. În primul rând, aceasta este o rezistență hidraulică redusă. În al doilea rând, compactitatea și eficiența ridicată și intensitatea schimbului de căldură. Dar toate acestea au contribuit la faptul că au existat deficiențe sub forma construcției și reparării complexe.

Despre schimbătoarele de căldură în plăci

În prezent sunt fabricate schimbătoare de căldură plate demontabile și separabile. Firește, prima specie este mai preferabilă din mai multe motive. În primul rând, este simplitatea serviciului. Astfel de echipamente sunt foarte rapid demontate și colectate, prin urmare orice defalcare este eliminată într-un timp scurt. Modelele neatinsă nu se repară, de obicei, și dacă acest lucru este făcut, atunci unde mult mai mult.

De fapt, numele spune că acest echipament constă dintr-un pachet de plăci prefabricate. Ele pot fi realizate din diferite materiale, cum ar fi cuprul, titanul, grafitul etc. Aproape întotdeauna pentru a îmbunătăți performanța, plăcile sunt realizate din ondulat. În schimbătoarele de căldură în plăci, fluxurile de răcire reci și reci trec prin straturi.

Echipamentul în sine este bun în sensul că are un aspect competent. Acest lucru a permis creșterea suprafeței suprafeței schimbătoarelor de căldură și toate acestea pentru a se adapta la o dimensiune relativ mică. În orice caz, înainte de cumpărare se efectuează calculul schimbătorilor de căldură, ceea ce vă permite să obțineți date despre cantitatea de energie necesară unui dispozitiv într-un anumit caz. Trebuie să se înțeleagă că toate plăcile care sunt legate în pungă, datorită aceleiași forme de formă, se propagă între ele. Prin ele, lichidul curge. Ei bine, acum vom lua în considerare câteva detalii interesante care se referă la acest echipament.

Utilizarea garniturilor

După cum sa menționat deja mai sus, plăcile servesc ca element principal al transferului de căldură. Ele sunt realizate prin ștanțare la rece. Pentru aceasta se folosesc aliaje rezistente la coroziune, ceea ce sporește în mod semnificativ durabilitatea și eficiența unității. Grosimea plăcilor poate varia de la 0,4 până la 1,0 mm, în funcție de model. În poziția de lucru, plăcile sunt presate strâns una de cealaltă. În acest caz se formează mici canale de fantă. Pe partea din față există un canal special, se instalează o garnitură din cauciuc (etanșant). În plus, garniturile au găuri care sunt necesare pentru alimentarea și descărcarea lichidului. În cazul încălcării uneia dintre găuri, este prevăzut un sistem de canale de drenare, care elimină amestecul de medii reci și fierbinți.

Prin crearea unui contra-curent între cele două medii, a fost posibil să se realizeze nu numai o îmbunătățire a setului de temperatură, ci și un transfer mai rapid al căldurii cu rezistențe hidraulice relativ mici. Nu este inutil să spunem că principiul de bază al acțiunii se bazează pe contracurent, adică mișcarea lichidului de încălzire și încălzire în direcții diferite. Pentru a evita amestecarea, este instalată o garnitură dublă de cauciuc sau o placă metalică. Numărul plăcilor și canalelor poate varia în funcție de cerințele operaționale ale echipamentului. Înainte de a crea un termic calculul schimbătorilor de căldură, care vă permite să determinați modul optim de operare. Uneori sunt folosite aliaje scumpe, care nu se tem de utilizarea prelungită într-un mediu agresiv.

Plăcuțe-schimbătoare de căldură

PRT-urile sunt utilizate pentru a transfera căldura în medii neagresive și gazoase într-o gamă largă de temperaturi, de la -270 la +200 grade Celsius. În același timp, presiunea în sistem poate ajunge la 100 de atmosfere și începe cu un vid. În proiectare este ideea aplicării unei suprafețe nervurate pe ambele părți ale plăcilor. Produsul în sine constă din mai multe nervuri, datorită cărora se realizează transferul de căldură între medii. Este demn de remarcat faptul că schimbătorul de căldură cu plăci cu nervuri are o varietate largă de forme de nervuri. Acest lucru permite mai multor persoane să schimbe caracteristicile operaționale și tehnice. Cel mai adesea puteți vedea coaste continuu și ondulate. Dar, pe langa acestea, exista si mai exotice, cum ar fi cele perforate si scalabile. Ca material, se folosesc de obicei metale din tablă subțire. Grosimea acestora este reglabilă în funcție de presiunea din sistem și de fluidul utilizat.

Deseori, astfel de tipuri de schimbătoare de căldură sunt realizate cu diferite tipuri de trafic fluxuri. Contractiunea este cel mai adesea utilizată, însă au loc atât schemele de circulație cât și cele de flux încrucișat. Dacă vorbim pe scurt despre punctele forte ale unui astfel de echipament, există o mulțime de ele. În primul rând, acestea sunt proprietăți operaționale, cum ar fi schimbul de căldură rapid și intensiv. În al doilea rând, aceasta este o mărime mică. Astăzi, mulți oameni spun că schimbătorii de căldură sunt cei mai perfecți. Cel mai adesea, PRT-urile sunt utilizate în industrii precum industria energetică, rafinarea petrolului, industria chimică și aviația. Toate acestea se datorează unui număr mare de avantaje, precum și o gamă largă de lichide și presiuni utilizate în sistem.

Schimbător de căldură cu căldură: design și caracteristici

Echipamentele de schimb de căldură de tipul suprafeței, pe care le-am luat deja în considerare, nu sunt la fel de populare ca și unitățile cu tuburi și tuburi. Acesta este exact aparatul, care a fost spus la început, în cea mai simplă versiune - este sistemul "țeavă în conductă". Un schimbător de căldură de acest tip este un sistem (pachet) de tuburi care sunt plasate într-o carcasă. Tuburile sunt laminate și sudate pe corpul produsului. În unele cazuri, acestea sunt în plus arse. Acest lucru se face pentru a asigura o etanșeitate de 100%. Corpul este livrat cu duze suplimentare. Unele sunt necesare pentru alimentarea cu aburi, altele pentru scurgerea condensului. În plus, corpul are grile transversale, care sunt utilizate pentru a susține tuburile de schimb de căldură de-a lungul întregii lungimi a unității. Interesant este faptul că schimbătoarele de căldură cu cochilie și tub sunt utilizate la temperaturi de 190 grade Celsius sau presiunea saturată a vaporilor mai mult de 15 bari.

Orice sistem care implică mișcarea fluidului poate fi supus ciocnirii cu apă. Acest fenomen poate scoate parțial sau complet echipamentul din starea de lucru. Pentru a preveni acest lucru, se folosesc diferite tipuri de elemente de stocare, așa-numitele tancuri de expansiune. Dar, în cazul nostru, acest lucru nu este necesar, deoarece schimbătoarele de căldură cu cochilie și tub sunt foarte stabile pentru ele. În plus, nu există cerințe stricte pentru curățenia mediului înconjurător. Un dezavantaj semnificativ al unui astfel de echipament este acela că toate tipurile de schimbătoare de căldură de acest tip sunt foarte consumatoare de metale, ceea ce afectează costul și dimensiunile finale.

Schimbatoare de caldura pentru echipamente de gaz

Nu este un secret faptul că orice cazan solid sau combustibil gazos are un schimbător de căldură în proiectarea sa, se mai numesc încălzitoare de aer. Specii principale pe care le-am luat deja în considerare. Așa cum ați observat probabil, aceste sau alte tipuri sunt folosite în diverse industrii. Unele dispozitive au găsit o aplicare mai largă, altele sunt utilizate în anumite industrii și nu se încadrează în altele. În cazul nostru, se folosesc schimbătoare de căldură tubulare și plate. În primul caz, avem de-a face cu un sistem de tuburi, în a doua placă. În principiu, indiferent de tip, schimbătorul de căldură pentru coloana de gaz trebuie să îndeplinească o serie de cerințe. În primul rând, să aibă un coeficient ridicat de transfer de căldură și, în al doilea rând, să fie durabil și rezistent la temperaturi ridicate. Cele mai populare materiale sunt cuprul, aluminiu și oțelul. Această din urmă opțiune este mai puțin preferabilă, deoarece un astfel de metal are o greutate mare, ceea ce scade eficiența. În orice caz, schimbătorul de căldură pentru coloana de gaz ar trebui să funcționeze timp de cel puțin 5 ani.

concluzie

Așadar, am analizat cu dvs. principalele tipuri de schimbătoare de căldură. Fără atenție, au existat astfel de specii ca placa de coajă. În principiu, acestea sunt ușor diferite de cele clasice lamelare sau nervuri. Dar este adesea posibil să se găsească sobe pentru o baie cu un schimbător de căldură având o carcasă. Cu toate acestea, caracteristica cheie este că echipamentul este rezistent la temperaturi ridicate și presiuni de funcționare. Corpul poate fi realizat din materiale precum titan, oțel inoxidabil sau oțel carbon. Este interesant faptul că Cuptoare pentru baie cu schimbător de căldură coajă bine acoperită cu abur sau condens, care, fără îndoială, reprezintă un avantaj greu. În principiu, acest lucru poate pune capăt povestii, deoarece acum știți despre schimbătoarele de căldură de care aveți nevoie.