Un schimbător de căldură este un dispozitiv de economisire a energiei care transferă căldură între două sau mai multe fluide la temperaturi diferite. Pentru incalzirea pe suprafete mari este esentiala existenta unui schimbator de caldura.
Conform metodei de transfer de căldură a schimbătorului de căldură, schimbătorul de căldură poate fi împărțit în trei categorii:
Un schimbător de căldură cu contact direct, numit și schimbător de căldură hibrid, este un dispozitiv în care fluidele calde și reci sunt în contact direct și schimbă căldură. De obicei, cele două fluide în contact direct sunt gaze și lichide cu presiune de vaporizare mai mică;
Principiul de funcționare al schimbătorului de căldură de stocare a energiei este utilizarea conductivității termice a substanțelor solide. Mai exact, mediul de căldură încălzește mai întâi substanța solidă la o anumită temperatură, iar apoi mediul rece obține căldură din substanța solidă. Prin acest proces se poate realiza transferul de căldură. ;
Schimbătorul de căldură din peretele despărțitor utilizează, de asemenea, conducția de căldură a intermediarului, iar mediile reci și fierbinți sunt separate printr-un perete despărțitor solid și schimbă căldură prin peretele despărțitor. Pentru întreprinderile de încălzire, schimbătoarele de căldură cu perete despărțitor sunt cele mai utilizate. Conform diferitelor structuri, acesta poate fi, de asemenea, împărțit în schimbătoare de căldură cu tuburi, schimbătoare de căldură cu plăci și schimbătoare de căldură cu conducte de căldură.
1
Schimbător de căldură cu carcasă și tub
Schimbatoarele de caldura cu manta si tub se mai numesc si schimbatoare de caldura cu manta si tub. Este un schimbător de căldură cu perete despărțit care utilizează peretele fasciculului de tuburi închis în carcasă ca suprafață de transfer de căldură. Acest tip de schimbător de căldură are o structură relativ simplă și o funcționare fiabilă. Poate fi realizat din diverse materiale structurale (în principal materiale metalice) și poate fi folosit la temperaturi ridicate și presiune înaltă. Este cel mai utilizat tip în prezent.
Schimbător de căldură cu carcasă și tub
În conformitate cu măsurile de compensare adoptate, schimbătoarele de căldură cu carcasă și tub pot fi împărțite în patru tipuri: schimbătoare de căldură cu tablă tubulară fixă, schimbătoare de căldură cu cap plutitor, schimbătoare de căldură cu tub în U și schimbătoare de căldură cu presse.
2
Schimbător de căldură cu tablă tubulară fixă
Schimbătorul de căldură fix cu foaie tubulară este un tip de schimbător de căldură cu carcasă și tub. Foile tubulare de la ambele capete ale schimbătorului de căldură cu tablă tubulară fixă sunt conectate la carcasă prin sudură și sunt compuse în principal din carcasă, tablă tubulară, fascicul de tuburi, capacul superior (capul) și alte componente.
Schimbător de căldură cu tablă tubulară fixă
Avantajele schimbătoarelor de căldură cu foi tubulare fixe sunt:
◆Structură simplă;
◆În același diametru al carcasei, numărul de țevi este cel mai mare, iar bypass-ul este cel mai mic;
◆Fiecare tub de schimb de căldură poate fi înlocuit, iar interiorul tubului este ușor de curățat.
Dezavantajele schimbătoarelor de căldură cu foi tubulare fixe sunt:
◆Partea carcasei nu poate fi curățată mecanic;
◆ Când diferența de temperatură dintre tubul de schimb de căldură și carcasă este mare (mai mare de 50 de grade), se va genera stresul diferenței de temperatură. Soluția este instalarea unui rost de dilatare pe carcasă, astfel încât presiunea pe partea carcasei nu poate fi prea mare din cauza limitării rezistenței rostului de dilatație;
◆Este potrivit doar pentru ocazii de lucru în care fluidul este curat și nu este ușor de scalat, iar diferența de temperatură dintre cele două fluide este mică sau diferența de temperatură este mare, dar presiunea din partea carcasei nu este mare.
3
schimbător de căldură cu cap plutitor
Schimbătorul de căldură cu cap plutitor este un fel de schimbător de căldură cu carcasă și tub. Are un capăt al plăcii tubulare care nu este conectat la carcasă și poate pluti liber în direcția axială. Se mai numește și cap plutitor. Capul plutitor este compus dintr-o placă de tub plutitoare, un inel de cârlig și un capac de capăt plutitor, care este o conexiune detașabilă, iar fasciculul de tuburi poate fi scos din carcasă.
schimbător de căldură cu cap plutitor
Avantajele schimbătoarelor de căldură cu cap plutitor sunt:
◆Dacă există o diferență de temperatură între tubul de schimb de căldură și carcasă, adică atunci când carcasa sau tubul de schimb de căldură se extind, nu va exista nicio diferență de temperatură;
◆Mancheta de tuburi poate fi scoasă din carcasă, ceea ce este convenabil pentru curățarea în interiorul și între tuburi.
Dezavantajele schimbătoarelor de căldură cu cap plutitor sunt:
◆ Structură complicată, cantitate mare de materiale și cost ridicat;
◆Dacă etanșarea dintre capacul capului plutitor și foaia tubulară plutitoare nu este etanșă, se vor produce scurgeri interne, ducând la amestecarea celor două medii.
4
Schimbător de căldură cu tub în U
Schimbătorul de căldură cu tub în formă de U este un fel de schimbător de căldură cu carcasă și tub, care este compus din foi de tuburi, carcase, fascicule de tuburi și alte componente. Fiecare tub al schimbătorului de căldură cu tub în U este îndoit într-o formă de U, iar intrarea și, respectiv, ieșirea sunt instalate pe ambele părți ale aceleiași foi de tuburi. Capul este împărțit în două camere printr-un despărțitor, astfel încât fiecare tub să poată fi extins și contractat liber. , indiferent de alte tuburi și carcase.
Schimbător de căldură cu tub în U
Avantajele schimbătoarelor de căldură cu tub în U sunt:
◆Manchetul de tuburi poate pluti liber fără a lua în considerare stresul diferenței de temperatură și poate fi folosit în ocazii cu diferență mare de temperatură;
◆ Are o singură placă de tub, mai puține flanșe, mai puține puncte de scurgere și structură simplă;
◆ Schimbătorul de căldură cu tub în formă de U este fiabil în funcționare și costuri reduse.
Dezavantajele schimbătoarelor de căldură cu tub în U sunt:
◆Este dificil de curățat în interiorul tubului. Deoarece tubul trebuie să aibă o anumită rază de îndoire, rata de utilizare a foii tubulare este scăzută;
◆Distanța dintre tuburile din stratul cel mai interior al fasciculului de tuburi este mare, iar partea carcasei este ușor de scurtcircuitat. Când viteza de curgere în țeavă este prea mare, aceasta va provoca o eroziune gravă a secțiunii de țeavă îndoită în formă de U și va afecta durata de viață a acesteia;
◆Dacă tubul interior este deteriorat, acesta nu poate fi înlocuit, deci rata deșeurilor este mare.
5
Schimbător de căldură pulverizat
Schimbătorul de căldură cu pulverizare este un fel de schimbător de căldură tubular, care fixează tuburile de schimb de căldură pe cadrul de oțel în rânduri, fluidul fierbinte curge în tuburi, iar apa de răcire este turnată uniform în jos din dispozitivul de pulverizare superior, deci este numit și Spray cooler. Exteriorul tubului schimbătorului de căldură pulverizat este un strat de peliculă lichidă cu un grad ridicat de turbulență, iar coeficientul de transfer de căldură în afara tubului este mult mai mare decât cel al schimbătorului de căldură scufundat. În plus, schimbătorul de căldură prin pulverizare este plasat în mare parte în locul în care circulă aerul, iar evaporarea apei de răcire ia și o parte din căldură, ceea ce poate reduce temperatura apei de răcire și poate crește forța motrice a transferului de căldură. . În comparație cu schimbătorul de căldură cu imersie, efectul de transfer de căldură al schimbătorului de căldură prin pulverizare este mult îmbunătățit.
Schimbător de căldură pulverizat
Avantajele schimbătoarelor de căldură prin pulverizare sunt:
◆Structură simplă și cost redus;
◆ Poate reduce temperatura apei de răcire și poate crește forța motrice a transferului de căldură;
◆Poate rezista la presiune mare;
◆Ușor de întreținere și curățare, cerințe scăzute de calitate a apei.
Dezavantajele schimbătoarelor de căldură prin pulverizare sunt:
◆ Pulverizarea neuniformă a apei de răcire va afecta efectul de transfer de căldură;
◆ Poate fi instalat numai în aer liber.
6
Schimbător de căldură cu tuburi
Schimbătorul de căldură cu carcasă este un fel de schimbător de căldură cu tub, care este o carcasă circulară concentrică conectată prin două tuburi standard de dimensiuni diferite. Cea exterioară se numește partea cochiliei, iar cea interioară se numește partea tubului. Două medii diferite pot curge în sens invers (sau în aceeași direcție) pe partea carcasei și pe partea tubului pentru a obține efectul schimbului de căldură. Schimbătoarele de căldură cu tuburi și tuburi constau de obicei dintr-o carcasă (inclusiv o carcasă interioară și una exterioară), un cot în formă de U, o cutie de presa și altele asemenea.
Schimbător de căldură cu tuburi
Avantajele schimbătoarelor de căldură cu carcasă sunt:
◆Structură simplă, capabilă să reziste la presiune ridicată;
◆Zona de transfer de căldură poate fi mărită sau redusă în funcție de necesități, ceea ce este convenabil pentru aplicare.
Dezavantajele schimbătoarelor de căldură cu carcasă sunt:
◆Există multe îmbinări între țevi, care sunt ușor de scurs;
◆Suprafață mare a podelei și consum mare de metal pe unitate de suprafață de transfer de căldură.
7
Schimbător de căldură învelit
Schimbătorul de căldură cu manta este un fel de schimbător de căldură cu plăci, care se realizează prin instalarea unei mantale pe peretele exterior al recipientului și are o structură simplă; dar suprafața sa de încălzire este limitată de peretele recipientului, iar coeficientul de transfer termic nu este ridicat. Pentru a îmbunătăți coeficientul de transfer de căldură și a face lichidul din ibric încălzit uniform, se poate instala un agitator în ibric. Când apa de răcire sau agent de încălzire fără schimbare de fază este trecută în manta, deflectoare spiralate sau alte măsuri pentru a crește turbulența pot fi, de asemenea, setate în manta pentru a crește coeficientul de transfer de căldură pe o parte a mantalei. Pentru a compensa lipsa suprafeței de transfer de căldură, în interiorul ibricului pot fi instalate bobine. Schimbătoarele de căldură cu manta sunt utilizate pe scară largă pentru încălzirea și răcirea proceselor de reacție.
Schimbător de căldură învelit
Avantajele schimbătoarelor de căldură cu manta sunt:
◆Structură simplă;
◆Ușor de procesat.
Dezavantajele schimbătoarelor de căldură cu manta sunt:
◆Zona mică de transfer de căldură și eficiență scăzută a transferului de căldură.
8
Schimbător de căldură cu plăci spiralate
Schimbătorul de căldură cu plăci spiralate este un fel de schimbător de căldură cu plăci, care este format din două plăci metalice paralele, formând două canale spiralate concentrice în interior. În centrul schimbătorului de căldură este așezată o partiție pentru a separa canalele spiralate, iar o coloană de distanță este sudată între cele două plăci pentru a menține distanța dintre canale.
Schimbător de căldură cu plăci spiralate
Avantajele schimbătoarelor de căldură cu plăci spiralate sunt:
◆Coeficient ridicat de transfer termic;
◆ Nu este ușor de scalat și blocat;
◆Capabil să utilizeze sursa de căldură cu temperatură mai scăzută;
◆ Structură compactă.
Dezavantajele schimbătoarelor de căldură cu plăci spiralate sunt:
◆Presiunea și temperatura de funcționare nu trebuie să fie prea mari;
◆Nu este ușor de revizuit.
9
schimbător de căldură cu conducte de căldură
Conducta de căldură este formată prin umplerea unei anumite cantități de lichid de lucru într-un tub metalic etanș care elimină gazul necondensabil. Lichidul de lucru absoarbe căldură la capătul fierbinte și fierbe și se vaporizează. Aburul generat curge spre capătul rece pentru a se condensa și a elibera căldură latentă. Condensul revine la capătul fierbinte și fierbe și se vaporizează din nou. Acest ciclu se repetă, iar căldura este transferată continuu de la capătul fierbinte la capătul rece.
schimbător de căldură cu conducte de căldură
Avantajele schimbătoarelor de căldură cu conducte de căldură sunt:
◆ Structură simplă, durată lungă de viață și funcționare fiabilă;
◆Conductivitate termică extrem de ridicată și proprietăți izoterme bune;
◆Zona de transfer de căldură de pe ambele părți ale părților reci și calde poate fi schimbată în mod arbitrar, poate transfera căldură pe o distanță lungă și poate controla temperatura.
Dezavantajele sale sunt:
◆Rezistență slabă la oxidare și rezistență la temperaturi ridicate.
Precauții pentru utilizarea schimbătorului de căldură:
◆Păstrați rețeaua de conducte curată. Indiferent dacă este înainte de lucru sau după finalizarea lucrărilor, rețeaua de conducte trebuie curățată pentru a evita blocarea schimbătorului de căldură. În plus, trebuie acordată atenție curățării dispozitivului de decontaminare și a filtrului, astfel încât întreaga lucrare de schimb de căldură să poată fi finalizată fără probleme.
◆Controlați cu strictețe apa dedurizată. Înainte de a procesa agentul de încălzire, verificați calitatea apei din sistem și din rezervorul de dedurizare și injectați-o după ce ați confirmat că calitatea apei este calificată.
◆ Testați noul sistem. Pentru noul sistem, acesta nu poate fi utilizat imediat alternativ cu schimbătorul de căldură, dar noul sistem trebuie să fie operat într-o perioadă de timp specificată, iar schimbătorul de căldură poate fi încorporat în sistem numai după finalizarea testului de funcționare. Scopul acestui lucru este acela de a preveni ca impuritățile din rețeaua de conducte să deterioreze echipamentul intern al schimbătorului de căldură
