Меню

Исходные данные и расчет теплообменника

Теплообменное оборудование

  • Теплообменники с неподвижными трубными решетками
  • Теплообменники с компенсатором на кожухе
  • Теплообменник с плавающей головкой
  • Кожухотрубчатые теплообменники

Теплообменное оборудование — аппараты (или теплообменники) предназначены для осуществления передачи тепла от одной среды к другой среде. Они получили огромное распространение во многих отраслях промышленности.

Типы теплообменного оборудования

Принцип работы рекуперативного теплообменника

Существует множество типов промышленных теплообменников. Они разделяются на поверхностные (рекуперативные и регенеративные) и смесительные. Теплообменники поверхностного типа в свою очередь делятся на кожухотрубные «труба в трубе», пластинчатые, кожухопластинчатые, витые, погружные, оросительные, спиральные.

В рекуперативных теплообмен между горячим и холодным теплоносителем осуществляется через разделительную стенку и имеют самое широкое применение в судовой технике в качестве водоводяных и водомасляных охладителей, бойлеров, подогревателей топлива и пр.

В регенеративных теплообменниках передача происходит с помощью промежуточных теплоносителей, которые нагреваются от горячего теплоносителя, а затем отдают теплоту холодному теплоносителю и применяются на производствах материалов и в газотурбинных двигателях.

Виды теплообменного оборудования

Кожухотрубные теплообменники

В кожухотрубных теплообменниках основными элементами являются: корпус, пучки труб малого диаметра, трубные решетки, патрубки, крышки, элементы компенсации напряжений. Тепло передается через стенки трубок от среды к среде, одна из которых циркулирует внутри трубок, а другая омывает их снаружи. Для повышения коэффициента теплоотдачи в кожухотрубных теплообменниках направление движения наружной среды несколько раз меняют с помощью перегородок; такой теплообменник носит название многоходового. Внутри трубок скорость движения среды и (коэффициент теплоотдачи) может быть увеличена с помощью специальных приспособлений, меняющих направление потока. В зависимости от области применения, эти теплообменники бывают горизонтальными, вертикальными или наклонными. Промышленные кожухотрубные теплообменники применяют для теплообмена и термохимических процессов между различными жидкостями, парами и газами – как без изменения и с изменением их агрегатного состояния, в качестве конденсаторов, подогревателей и испарителей.

Кожухотрубные теплообменники наиболее широко используют благодаря простоте конструкции и технологии из­готовления.

Изготовляют кожухотрубные теплообменники следующих типов: ТН – с неподвижными трубными решетками (с жестким кожухом и жестко закрепленными решетками); ТК – с температурным компенсатором на кожухе; ТП – с плавающей головкой.

Кожухотрубные теплообменники применяются в:

  • Теплоэнергетике;
  • Нефтяной промышленности;
  • Газовой промышленности;
  • Химической промышленности;
  • Пищевой промышленности.

Преимущества кожухотрубных теплообменников:

  • Самый широкий диапазон применения по рабочим параметрам;
  • Самые низкие требования к чистоте воды;
  • Более высокая стойкость к гидроударам;
  • Относительная простота конструкции.

Недостатки кожухотрубных теплообменников

  • Температурные деформации;
  • Относительно низкий коэффициент теплопередачи.

Пластинчатые теплообменники

Пластинчатое теплообменное оборудование получили очень широкое распространение, благодаря компактной конструкции, возможности быстрой сборки и модернизации, простой и моментальной очистке от загрязнений.

Основными элементами, входящими в состав разборных пластинчатых теплообменников, являются рабочие пластины, разделенные резиновыми прокладками, концевые камеры с патрубками, рама и стяжные болты. Для изготовления пластин используется тонколистовая сталь (0,5-0,6мм), которая для проточной части выполняется с рифленой поверхностью, благодаря чему значительно увеличивается поверхность теплообмена и активность турбулизации потока.

Максимальная температура теплоносителя в пластинчатых разборных теплообменниках составляет около 1500С при давлении 2,5МПа. Благодаря большой поверхности теплообмена (20-30 листов) и малой толщине одного листа достигается большой коэффициент теплопередачи.

Пластинчатые теплообменники применяются в:

  • в коммунальной энергетике;
  • в теплопунктах отопления;
  • в вентиляциях и кондиционирования зданий.
  • малые площади, занимаемые теплообменным оборудованием;
  • возможность работы при малых температурных напорах (минимальная разница температур между греющей нагреваемой поверхностью);
  • медленный рост отложений;
  • низкие потери давления (снижение расхода электроэнергии на электрические насосы);
  • низкие трудозатраты (сроки) при ремонте и оборудовании.
  • сравнительно высокая себестоимость;
  • дорогостоящее оборудование для обслуживания и ЗИП;
  • квалифицированный обслуживающий персонал.

Пластинчато–ребристые теплообменники

Эти теплообменники, в отличие от кожухотрубных, относятся к числу наиболее компактных аппаратов благодаря развитой поверхности теплообмена в ограниченном объеме. Пластинчато-ребристые теплообменники выпускаются с ребрами различной конфигурации. Наиболее распространены ребристые поверхности теплообменного оборудования, образующие треугольные и прямоугольные каналы для протока теплоносителей.

Пластинчато-ребристые теплообменники широко применяют в сушильных установках, отопительных системах, как экономайзеры и аппараты воздушного охлаждения.

  • высокая эффективность теплообмена с единицы поверхности;
  • более жесткая конструкция.
  • более высокая стоимость конструкции;
  • незначительна основная поверхность теплообмена;
  • требуется металл с высоким коэффициентом теплопроводности.

Кожухопластинчатые теплообменники

Данный вид теплообменников представляет собой сварной пакет пластин, помещенный в цилиндрический корпус. Принцип действия почти такой же, как у пластинчатых теплообменников. Одна среда движется между гофрированными пластинами, а вторая среда в пространстве между пластинами и корпусом.

Давление и температура водяного пара в разборных пластинчатых теплообменниках ограничиваются материалами прокладок до 150-190 С. Материал прокладок теплообменного оборудования накладывает ограничения и на применение рабочих сред, таких как кислоты, щелочи и пр.

Кожухопластинчатые теплообменники нашли широкое применение в:

  • нефтяной промышленности;
  • химической промышленности;
  • теплопунктах отопления;
  • вентиляции и кондиционировании;
  • холодильной промышленности.
  • Надёжность;
  • Компактность;
  • Высокий коэффициент теплоотдачи;
  • Устойчивость к высоким температурам (9000С) и давлению (140 бар).

Единственным недостатком кожухопластинчатого теплообменника является невозможность разборки теплообменника по стороне пакета пластин, это пространство доступно только для безразборной мойки химическими реагентами.

Какой вид теплообменного оборудования лучше?

Эффективность отдельного вида по сравнению с другими – спорный вопрос, на который практически невозможно дать однозначный ответ. Обусловлено это тем, что разное теплообменное оборудование используется в разных отраслях и работает в разных условиях. Так же в качестве основных характеристик в разных теплообменниках называются разные параметры. Соответственно, и показатели эффективности оборудования будут зависеть от разных параметров. Установка (монтаж) и подключение теплообменника проводится также в зависимости от выполняемых им задач.

Виды теплообменного оборудования

Преимущества наших теплообменников

К преимуществам теплообменного оборудования производства ООО НПО «Спецнефтемаш» относятся:

  • Низкая потеря давления теплообменных сред
  • Возможность теплообменного процесса потоков газов и жидкостей в любой необходимой производительности;
  • Возможность теплообмена при сильном давлении и перепадах температур;
  • Возможность осуществления теплообмена в широком диапазоне температур (от -269 до +1100°С);
  • Легкая и компактная конструкция;
  • Возможность теплообмена как в нейтральных средах, так и в агрессивных, а также в среде, содержащей твердые частицы;
  • Возможность использования теплообменного оборудования в качестве конденсаторов, испарителей и т.д.
  • Пониженная металлоемкость;
  • Доступная цена.

Стоимость промышленного теплообменного оборудования

Цена на теплообменники зависит от типа оборудования, типоразмеров, материального и климатического исполнения. Узнать точную стоимость конкретного товара можно по указанным на сайте телефонам или с помощью электронной почты marketing@snmash.ru. Также у нас имеются представительства в Пензе, Москве, Казани, Перми, Краснодаре и Тюмени, где вы всегда можете задать любые интересующие вопросы.

Как заказать теплообменники?

Наш завод занимается продажей и поставкой теплообменного оборудования по всей России. Поставка осуществляется железнодорожным либо автомобильным транспортом, в зависимости от объема и типа продукции, а также пункта назначения.

Оформить заказ можно любым удобным для вас способом:

  • посетить один из офисов компании по адресам, указанным на сайте компании;
  • позвонить по одному из указанных на сайте компании номеров телефона;
  • заполнить специальную форму (опросный лист), в которой указывается тип емкости, ее параметры, дополнительное оборудование и отправить заявку по электронной почте: marketing@snmash.ru.

Задать любые вопросы, узнать стоимость интересующей вас модели, а также получить консультацию специалиста можно также одним из перечисленных способов.

Источник

Виды теплообменников

  • Принцип работы
  • Сферы применения
  • Расчет
  • Сравнение КТО и ПТО

Виды теплообменников, которые сегодня существуют, слишком разнообразны. Поэтому в рамках данной статьи мы дадим общее определение пластинчатому теплообменному оборудованию.

Что такое теплообменник?

Назначение теплообменников – передача тепла от нагретой среды к холодной. А применение не ограничивается какой-то одной сферой индустрии – оборудование используется повсеместно (в энергетике, металлургии, пищевой и химической промышленности, на тепловых пунктах, в системах отопления, вентилирования и кондиционирования и так далее).

Виды оборудования по передаче тепла

1. Поверхностные теплообменники

Теплообмен между разными средами осуществляется через стенки из специального теплопроводящего материала, т.е. контура здесь полностью герметичны. Оборудование поверхностного типа в свою очередь делится на:

  • рекуперативные (температурный обмен между теплоносителями осуществляется через тонкие стенки контуров, а поток среды имеет неизменное направление);
  • регенеративные (отличаются от рекуперативных изменяющимся направлением потока).

2. Смесительные теплообменники

Здесь передача тепла достигается путем смешивания двух сред и данный вид теплообменника применяется намного реже вышеуказанных.

Виды оборудования по применению

  • кожухотрубные теплообменники – состоят из пучка труб, соединенных в решетку при помощи пайки или сварки;
  • пластинчатые теплообменники – имеют площадь теплообмена, состоящую из пластин, соединенных термостойкими уплотнителями;
  • витые теплообменники – собираются из концентрических змеевиков, а рабочая среда в них движется по изогнутым трубам и по межтрубному пространству;
  • спиральные теплообменники – представляют собой тонкие стальные листы, свернутые в спираль;
  • водяные, воздушные и т.д.

Видов очень много, поэтому перечислять их все просто не имеет смысла. Самым популярным из вышеперечисленного оборудования считается пластинчатый теплообменник, вот его особенности и рассмотрим детальнее.

Подбор и расчет стоимости теплообменника удобным для вас способом

Получить консультацию

Рассчитаем по параметрам

Делаем расчёт точно и профессионально, без всяких манипуляций

Есть готовый расчет теплообменника?

Рассчитаем стоимость по номеру расчета, серийному номеру, расчетному листу, спецификации, по шильдику теплообменника

Читайте также:  Точка безубыточности Как рассчитать наценку
Откуда взять расчетные данные для ПТО?

Расчетные данные (нагрузки, давления, температурные графики) выдаются теплоснабжающими организациями (тепловыми сетями, котельными) в виде пояснительных записок, Технических условий (ТУ).

Также эти данные вы можете взять из договора с теплоснабжающей организацией, или из проекта модернизации или переоборудования ИТП, УУТО. Если у вас остались вопросы по данным для расчета, то можно обратиться к менеджеру за консультацией.

ОСТАВЬТЕ ЗАПРОС
и наш специалист поможет подобрать оборудование

Подробнее о видах теплообменников

1. Пластинчатые разборные теплообменники (состоят из отдельных пластин, разграниченных резиновыми прокладками, двух концевых камер, рамы и крепежных болтов)

2. Пластинчатые паяные теплообменники (состоит из набора металлических гофрированных пластин, изготовленных из нержавеющей стали, которые соединены между собой посредством пайки в вакууме с использованием медного или никелевого припоя)

3. Пластинчатые сварные теплообменники предназначены для использования в условиях экстремально высоких температурах и давлениях на установках, параметры которых не позволяют использовать уплотнения. Эти теплообменники отличаются высокой эффективностью, малыми габаритами и требуют минимального обслуживания. Материал пластин – нержавеющая сталь, титан, никелевые сплавы.

Рабочие среды – высокотемпературный пар, газы и жидкости, в том числе агрессивные, а также их смеси. Сварные ТО отличаются от РПТО опять же методом герметизации пластин, в сварных аппаратах пластины свариваются сталью, образованные сварные кассеты компонуются внутри стальных плит. Применяются в тех. процессах с агрессивными средами, газовыми средами, на больших давлениях.

4. Пластинчатые полусварные теплообменники. Аналогично, как и в сварных аппаратах, пластины свариваются в кассеты, но метод соединения кассет между друг другом посредством паронитовых соединений. Область применения – тех. процессы с агрессивными средами. Пластинчатый полусварной теплообменник сделан в виде конструкции из небольшого количества сварных модулей. А они в свою очередь соединены при помощи лазерной сварки в виде пары пластин. Вся эта конструкция собрана между торцевыми плитами при помощи болтов. Между каждым сварным модулем проложен резиновый уплотнитель.

Такие теплообменники применяются в особых случаях, когда в качестве теплоносителя будет использовано вещество с очень высокой температурой, давлением, любым другим опасным параметром или просто опасное вещество. В этом случае оно будет перемещаться в заваренных каналах по теплообменным пластинам.

5. Кожухотрубные теплообменники (их основными элементами являются пучки труб, собранные в трубные решетки и помещенные в корпус, патрубки и концы труб крепятся в трубных решетках развальцовкой, сваркой, пайкой)

6. Спиральные теплообменники (поверхность нагрева образуется двумя тонкими металлическими листами, приваренными к разделителю (керну) и свернутыми в виде спирали) В спиральном теплообменнике, в отличии от РПТО используются всего две пластины, свернутые вокруг керна в спираль и «упакованные» в сваренные кожух.

Используются спиральные аппараты в тех. процессах, с агрессивными средами и высокими давлениями (P.S. на данный момент из брендов на нашем рынке остался один производитель – Alfa Laval. GEA и Sondex отказались от дальнейшего выпуска данных аппаратов. Исключительная компактность и эффект самоочистки делают спиральные теплообменники Альфа Лаваль в высшей степени универсальным оборудованием – они применимы, как в работе с жидкими неоднородными средами, склонными к образованию отложений на теплопередающих поверхностях, так и при наличии конденсации пара или газа в условиях высокого вакуума.

Конструкция теплообменника

Оборудование состоит из двух основных плит – неподвижной и подвижной. В обеих пластинах сделано несколько отверстий, предназначенных для входа и выхода среды. Между двумя основными плитами установлено множество пластин, которые герметизируют с помощью резиновых прокладок. Направляющие сверху и снизу определяют положение оборудования. Пластины можно сжать до нужного размера, с помощью специальных гаек. Расположение пластин не случайно, пластины через одну повернуты на 180°, относительно соседних. Благодаря этому входящее отверстие канала уплотнено дважды.

Принцип работы теплообменников

1 – передняя неподвижная плита, 2 – верхняя направляющая, 3 – задняя подвижная плита, 4 – задняя стойка (штатив) , 5 – рабочая пластина с уплотнением, 6 – нижняя направляющая, 7 – патрубки, 8 – ролики для перемещения пластин вдоль направляющих, 9 — шильд с названием и техническими данными, 10 — шпильки

Принцип работы

Главный элемент теплообмена – жидкость. Жидкости перемещаются в противотоке по каналам, созданным благодаря гофрированным пластинам, которые образуют каналы. Пристенный гофрированный слой, из-за высокой скорости потока начинает набирать турбулентность. Каждая среда продвигается по одной пластине, но с разных ее сторон, во избежание смешения. Все пластины теплообменника одинаковые, и установить их так же просто, как и сварной теплообменник. Благодаря этому приспособление образует некий пакет, в котором находятся 4 коллектора, они предназначены для ввода и отвода различных сред. В теплообмене принимают участие все пластины за исключением крайних (первой и последней).

Имея даже самые низкие показатели гидравлического сопротивления, теплоотдачу можно увеличить при помощи тонкого потока и турбулентности. При этом и турбулентность, и тонкий поток очищают пластины от нежелательных и даже самых устойчивых налетов.

Задняя и передняя плита имеют отверстия, которые подключаются к трубопроводу, и производят нагревание сред. Трубы могут отличаться между собой методом присоединения (к примеру, есть тип с резьбой ГОСТа №6357 и с резьбой по ГОСТу №12815). Оба они зависят от типа устройства. Размещенные параллельно пластины теплообменника создают каналы. Проходя все каналы, среда осуществляет теплообмен и покидает оборудование. Это значит, что пластины самый важный элемент всего теплообменника. Их толщина составляет всего 0,5 мм, производят их из нержавеющей стали методом холодной штамповки. Между пластинами устанавливают устойчивую к температурам резину, которая делает каналы герметичными. Входящие и выходящие отверстия укрепляют специальной прокладкой и кольцами, спереди и сзади соответственно.

Выбор теплообменника происходит с учетом его рабочих требований. Чем они выше – тем больше потребуется пластин. Именно число пластин отвечает за общую эффективность.

Сферы применения

Пищевая промышленность. Производя спирт, пиво, растительное масло, сахар и молочные продукты, обязательно используют теплообменники. Здесь они предназначены для пастеризации продуктов, их охлаждения и возможного испарения. Для таких целей очень часто используют паяный вид пластинчатых теплообменников, хотя нередко также применяют разборной теплообменник.

Металлургия. Охлаждение на металлургии нужно как нигде. Это связано с тем, что печи, стаканы, различные гидравлические системы и другие устройства вырабатывают огромное количество тепла. Для снижения этого показателя используют пластинчатые теплообменники, которые выступают как охладители. В качестве охладителей могут использоваться паяные, сварные и даже спиральные теплообменники. Выбор устройства напрямую зависит от условий его эксплуатации.

Судостроение. За охлаждение главного двигателя судна и всей центральной системы также отвечает теплообменник. Здесь вместо обычной среды может быть использована морская вода или моторные масла различных уровней вязкости. Кроме этого на судне теплообменники могут применять для поддержания работы отопительной системы, для ГВС, но это касается исключительно крупных суден.

Нефтегазовая промышленность. Для крекинга, охлаждения и подогрева нефти также используются пластинчатые теплообменники. Зачастую такие теплообменники:

  • низкого давления
  • сетевые
  • химической подготовки воды

В таких теплообменниках принято использовать пластины из титана, толщиной в 7 миллиметров, с давление в 25 бар. Для такого оборудования применяют уплотнители NBR или Витон, если нужны прокладки устойчивые к высоким температурным условиям.

Коммунальное теплоснабжение. Подогрев воды, «теплый пол», горячее водоснабжение – для всего этого также используют пластинчатые теплообменники. Такое устройство способно работать при температуре до 150 градусов по Цельсию, с давлением до 16 кПа. В таких теплообменниках используют пластины из антикоррозийной стали, толщина которых может достигать 5 миллиметров. Имеется уплотнение из этиленпропилена.

ОСТАВЬТЕ ЗАПРОС
и наш специалист поможет подобрать оборудование

Исходные данные и расчет теплообменника

1 — Температура на входе и выходе обоих контуров.
Пример: максимальная входная температура — 55°С, а LMTD — 10°С. Теплообменник будет дешевле и меньше в том случае, когда эта разница будет больше.

2 — Максимально допустимая рабочая температура, давление среды.
Цена будет ниже в случае плохих параметров.

3 — Массовый расход (m) рабочей среды в обоих контурах (кг/с, кг/ч).
Или пропускная способность теплообменника. Часто указывают лишь один параметр — объем расхода воды. Общий массовый расход можно вычислить если объем пропускной способности умножить на плотность. Например, плотность холодной воды в центральной системе примерно равна 0.99913.

4 — Тепловая мощность (Р, кВт).
Или тепловая нагрузка (количество тепла, отданное теплообменником) вычисляет по формуле:

P = m * cp *δt

  • где m – расход среды
  • cp – удельная теплоемкость (для воды, нагретой до 20 градусов, равна 4,182 кДж/(кг *°C))
  • δt – температурная разность на входе и выходе одного контура (t1 — t2)

5 — Дополнительные характеристики.

  • чтобы выбрать состав пластин, необходимо узнать в какой рабочей среде будет использоваться теплообменник и ее вязкость;
  • средний температурный напор LMTD (рассчитывается по формуле ΔT1 — ΔT2/( In ΔT1/ ΔT2), где ΔT1 = T1(температура на входе горячего контура) — T4(выход горячего контура) и ΔT2 = T2 (вход холодного контура) — T3 (выход холодного контура);
  • уровень загрязненности среды (R) — редко используют, так как этот параметр нужен только в некоторых случаях.
Читайте также:  Особенности культиваторов Caiman

Видео «Как рассчитать теплообменник?»

Источник



Теплообменники | Теплообменные аппараты

Наши менеджеры с удовольствием вас проконсультируют

8 (800) 511 99 20

Заполните форму и наш менеджер свяжется
с вами ответив на все интересующие вас вопросы

Собственное конструкторское бюро

Доставка собственным автотранспортом

Доставка ЖД (собственная ветка)

Упаковка емкостей в пленку СВХ

Заполните форму и наш менеджер свяжется
с вами ответив на все интересующие вас вопросы

Теплообменник (ТО) – это устройство для передачи тепла от одной среды к другой. Среды (теплоносители) бывают жидкими и газообразными. Аппараты являются неотъемлемой частью энергетических установок и активно используются в пищевой, химической, нефтегазовой промышленности, жилищно-коммунальном хозяйстве. В основном ТО применяются для нагрева-охлаждения циркуляционных жидкостей: воды, масла, электролита, различных эмульсий.

Типы теплообменного оборудования

Поверхностные. Среды обмениваются теплом через стенки теплопроводного материала. От первичного теплоносителя тепло передается теплообменной поверхности и далее к вторичному теплоносителю. Контактные поверхности – пластины или трубки.

Смесительные. Тепло передается непосредственно между смешивающимися средами. Такие установки конструктивно проще поверхностных, но подходят только для тех случаев, когда теплоносители можно смешивать. К ним относятся барботеры, градирни, сопловые подогреватели.

Поверхностные теплообменные аппараты делятся на регенеративные и рекуперативные:

Регенеративные (регенераторы). Теплота передается путем переменного контакта сред разной температуры с одной поверхностью устройства. Движение теплоносителей периодическое: теплый поток — холодный поток.

Рекуперативные. Среды обмениваются теплом непрерывно, через разделяющую поверхность. Направление потоков одинаковое или противоположное, но трассы не меняются попеременно (в отличие от регенераторов), процесс теплообмена носит стационарный характер.

В простых ситуациях, когда не нужна высокая теплопередача, актуальны одноходовые аппараты – они конструктивно проще, реже обслуживаются, меньше загрязняются. Многоходовые установки используются, когда нужно повысить общий коэффициент теплопередачи. Это достигается за счет повышения площади контакта сред с теплообменной поверхностью.

Виды теплообменного оборудования

Кожухотрубчатые теплообменники

Это пучки металлических труб, помещенных в цилиндрический корпус. К корпусу агрегата на торцах приварены трубные решетки, к ним закреплены теплообменные трубки. Чтобы повысить герметичность, кромки трубок могу обвариваться. Иногда допускается соединение труб и решетки с помощью прокладок. Внутренний объем корпуса – это межтрубное пространство, куда подается одна из сред (например, пар).

Основные конструктивные элементы кожухотрубчатого теплообменника:

Перегородки межтрубного пространства.

Патрубки для отвода первичного и вторичного теплоносителей.

Теплообменные трубки делают из цветных металлов или нержавеющей стали, корпус — из углеродистой или нержавеющей стали. Трубы в решетках размещаются по концентрической окружности или периметру прямоугольника, но наиболее компактную конструкцию имеют решетки с периметром в виде правильного шестиугольника.

Рабочие среды в кожухотрубчатых агрегатах обычно подают противотоком. Направление движения должно совпадать с естественным движением среды при ее нагреве или охлаждении: если жидкость нагревается, ее подают снизу вверх, если охлаждается – сверху вниз.

sozdanie teploobmennika.JPG

Для некоторых аппаратов этого типа характерен высокий коэффициент температурного расширения. Проблема решается установкой компенсаторов между отдельными секциями корпуса или использованием «плавающей головки». Такая полужесткая система компенсирует расширения в пределах 15 мм. Установки жесткой конструкции обычно используются при сравнительно малой температурной разнице между корпусом и пучком труб.

Особенности кожухотрубчатых теплообменных аппаратов

Устойчивость к гидроударам.

Низкие требования к чистоте рабочих сред.

Большие габариты из-за низкого коэффициента теплопередачи.

Поврежденные трубки обычно глушатся, это постепенно снижает поверхность теплообмена.

Относительно низкая эффективность теплообмена решается установкой перегородок в корпусе и использованием труб с рифленой поверхностью. Это ведет к повышению турбулентности потока и повышению коэффициента теплопередачи.

Пластинчатые теплообменники

Тепло между средами передается через пластины, закрепленные на раме. Пластины и рама образуют один пакет, стянутый болтами. Пластины изготавливают из тонколистовой углеродистой или нержавеющей стали, реже из титана и других цветных металлов. Для повышения поверхности теплообмена их проточная часть делается гофрированной или ребристой. Расположение гофр и ребер горизонтальное или «елочное». Для герметизации конструкции используются прокладки или стяжки из этиленпропилена (EPDM) или резины NBR. Основные конструктивные элементы типичного ТО:

Патрубки подачи первичного и вторичного теплоносителя.

Ребристые или гофрированные пластины, сформированные в пакет.

Передняя и задняя плиты.

Основные элементы пластинчатых теплообменников изготавливаются штамповкой, для получения рельефа на поверхности формируются симметричные или несимметричные канавки. Есть два типа рифления теплообменных плит:

Канавки расположены под углом 30°. Такие пластины имеют максимальную теплопроводность, но уязвимы к высоким давлениям.

Канавки расположены под углом 60°. Теплопроводность ниже, допустимое давление выше.

Для достижения оптимального КПД производители комбинируют разные виды плит. В целом все пластинчатые ТО имеют высокий коэффициент теплопередачи. Они меньше по габаритам, чем кожухотрубные, легче, дешевле стоят.

proizvodstvo teploobmennika.JPG

Одно из ключевых преимуществ аппаратов этого типа – ремонтопригодность. Как правило, их делают разборными, что облегчает замену поврежденных элементов. Долговечность разборных пластинчатых теплообменных агрегатов зависит от качества прокладок. Есть прямая зависимость между температурой сред и сроком годности уплотнителей: чем выше температура – тем меньше служат прокладки. Основные материалы изготовления прокладок: EPDM (до 160°C), резина NBR (до 120°C), Viton (до 190°C).

Особенности пластинчатых ТО:

Высокая скорость теплоносителя – меньше образуется накипи.

Можно увеличить или уменьшить площадь теплообмена добавлением новых пластин.

Более точное регулирование отвода конденсата.

Возможность регулировки секций в аппаратах с двумя независимыми контурами.

Пластинчато-ребристые теплообменники (ПРТ)

Относятся к числу наиболее компактных теплообменных агрегатов за счет развитой поверхности теплообмена. Например, при сравнимых габаритах пластинчато-ребристый аппарат имеет в 10 раз большую площадь обмена по сравнению с кожухотрубчатым. Такая установка может быть собрана из любого количества пластин.

Между пластинами располагаются ребра из тонколистового металла (алюминия, меди, титана, нержавейки), полученные путем штамповки или гибки. Ребра образуют каналы разной конфигурации: треугольные, прямоугольные, волнистые и т.д. Существуют ребра перфорированные, гладкие, с групповыми просечками. Основные элементы теплообменной матрицы:

Пластины с ребрами.

Проставочные и покрывные листы.

Патрубки ввода и вывода теплоносителей.

К основным преимуществам ПРТ относят небольшие размеры, высокую термодинамическую эффективность, способность передавать тепло при минимальных температурных напорах. Энергетические потери у ПРТ существенно ниже, чем у других аппаратов. При этом в одной установке можно использовать одновременно жесткие и мягкие пластины. В целом, благодаря большому количеству видов ребристых пластин можно конфигурировать теплообменники под нужную температуру, напор и другие параметры. На рынке есть модели, позволяющие обмениваться теплом между 3-мя и даже 4-мя средами.

Кожухопластинчатые теплообменники

Совмещают преимущества кожухотрубных и пластинчатых аппаратов. В качестве теплопередающих поверхностей используются штампованные гофрированные пластины. Толщина плит зависит от расчетного давления: от 0,5 мм (до 1,6 МПа) до 1 мм (до 10 МПа). Пластины свариваются по периметру и образуют два герметичных контура. Теплопередача между средами повышается за счет турбулентности потока, формируемого гофрами. В кожухопластинчатом ТО носители могут двигаться перекрестным способом, прямотоком или противотоком. Возможно применение одно- и многоходовой схемы движения сред.

teploobmennik.JPG

Особенности кожухопластинчатых ТО:

Меньшие габариты по сравнению с кожухотрубными.

Тепловые и гидравлические напряжения распределяются равномерно, тем самым повышается ресурс оборудования.

Между теплообменными плитами нет уплотнителей, требующих регулярной замены.

Устойчивость к циклическим нагрузкам.

Высокая скорость потока снижает образование на поверхности плит накипи и других отложений.

Ремонтопригодность. Теплообменник можно разобрать, изношенные элементы заменить.

Кожухопластинчатые теплообменники подходят для организации централизованных систем отопления в качестве испарителей и конденсаторов. Их можно применять для утилизации газов и в других процессах утилизации тепла. При использовании в котельной установке в качестве первичных ТО они защищают основные котлы от образования накипи.

Основные требования к площадкам строительства

Для теплообменных аппаратов, устанавливаемых на нулевом уровне, обустраиваются фундаменты из железобетонных столбов с анкерами под опоры ТО. Перед монтажом фундамент принимается по высотным отметкам, расположению фундаментных болтов, их состоянию. Качество основания особенно важно при монтаже больших групп теплообменников.

При монтаже ТО на высотных площадках установка специального фундамента не нужна, их крепят к балкам перекрытий. Если агрегат имеет высокий коэффициент температурного расширения, одну опору делают неподвижной, вторую – подвижной. Обвязка трубопроводов проводится до установки основного оборудования – площадка должна иметь достаточно места для обвязки, установки компрессоров и насосов.

КАК ЗАКАЗАТЬ ТЕПЛООБМЕННИК?

Купить аппараты непосредственно у производителя является очень разумным решением, так как здесь есть возможность заказать оборудование с такими конфигурациями, которые бы идеально подходили для конкретных целей применения. В ассортименте есть уже готовые варианты, которые могут подойти клиентам, но основная часть покупателей предпочитает заказать подходящий вариант. Цена продукции меняется в зависимости от характеристик теплообменных аппаратов. Обратившись к представителям предприятия по указанным данным, можно получить всю необходимую информацию и осуществить заказ.

Источник

Теплообменные аппараты: виды, устройство, принцип работы

Теплообменные аппараты: виды, устройство, принцип работы

Введение

Теплообменник – техническое устройство, предназначенное для передачи тепла между нагретой средой и холодной. Чаще всего теплообмен осуществляется через элементы конструкции аппарата, хотя встречаются агрегаты, принцип действия которых основан на смешении двух сред.

Области применения теплообменных аппаратов:

  • системы отопления;
  • металлургия;
  • энергетика;
  • тепловые пункты;
  • химическая и пищевая промышленности;
  • системы кондиционирования и вентилирования воздуха;
  • коммунальное хозяйство;
  • атомная и холодильная отрасли.
Читайте также:  Как оформить магазин и увеличить продажи Часть 1

Виды теплообменных аппаратов

Теплообменные аппараты подразделяются на несколько групп в зависимости от:

  • типа взаимодействия сред (поверхностные и смесительные);
  • типа передачи тепла (рекуперативные и регенеративные);
  • типа конструкции;
  • направления движения теплоносителя и теплопотребителя (одноходовые и многоходовые).

Наиболее наглядно классификация теплообменных аппаратов представлена на следующем изображении (если нужно увеличить картинку, то просто кликните по ней):

Классификация теплообменных аппаратов в зависимости от устройства и принципа работы

Рис. 1. Виды устройств теплообменников в зависимости от принципа работы

По типу взаимодействия сред

Поверхностные

Теплообменные аппараты данного вида подразумевают, что среды (теплоноситель и теплопотребитель) между собой не смешиваются, а теплопередача происходит через контактную поверхность – пластины в пластинчатых теплообменниках или трубки в кожухотрубных.

Смесительные

Кроме поверхностных теплообменников используются агрегаты, в основе эксплуатации которых лежит непосредственный контакт двух веществ.

Наиболее известным вариантом смесительных теплообменников являются градирни:

Градирни, как пример смесительного теплообменного аппарата

Рис. 2. Градирни – один из видов смесительных ТО

Градирни используются в промышленности для охлаждения больших объемов жидкости (воды) направленным потоком воздуха.

К смесительным теплообменникам относятся:

  • паровые барботеры;
  • сопловые подогреватели;
  • градирни;
  • барометрические конденсаторы.

По типу передачи тепла

Рекуперативные

В данном виде устройств теплопередача происходит непрерывно через контактную поверхность. Примером такого теплообменного аппарата является пластинчатый разборный теплообменник.

Регенеративные

Отличаются от рекуператоров тем, что движение теплоносителя и теплопотребителя имеют периодический характер. Основная область применения таких установок – охлаждение и нагрев воздушных масс.

Установки с подобным типом действия нужны в многоэтажных офисных зданиях, когда теплый отработанный воздух выходит из здания, но его энергию передают свежему входящему потоку.

Принцип работы регенеративного теплообменного аппарата

Рис. 3. Регенеративный теплообменник

На изображении видно, как в теплообменник поступают 2 потока: горячий (I) и холодный (II). Проходя через коллектор 1, горячая среда нагревает гофрированную ленту, свернутую в спираль. В это время через коллектор 3, проходит холодный поток.

Спустя какое-то время (от нескольких минут до нескольких часов), когда коллектор 1, заберет достаточное количество тепла (точное время зависит от тех. процесса), крыльчатки 2 и 4 поворачиваются.

Таким образом изменяется направление потоков I и II. Теперь холодный поток идет через коллектор 1 и забирает тепло.

По типу конструкции

Вариаций конструкций теплообменных аппаратов очень много. Их выбор и подбор конкретной модели зависит от большого количества условий эксплуатации и технических характеристик:

  • мощность теплообменника;
  • давление в системе;
  • тип сред (агрессивные или нет);
  • рабочие температуры;
  • прочие требования.

Подробную классификацию типов конструктивов теплообменных аппаратов можно посмотреть выше на Рис. 1.

По направлению движения сред

Одноходовые теплообменники

В данном виде агрегатов теплоноситель и теплопотребитель пересекают внутренний объем теплообменника однократно по кратчайшему пути. Наглядно это показано в следующем видео:

Подобная схема движения в ТО используется в простых случаях, когда не требуется повышать теплоотдачу от теплоносителя хладогенту. Кроме того, одноходовые теплообменники требуют более редкого обслуживания и промывки, так как на внутренних поверхностях скапливается меньше отложений и загрязнений.

Многоходовые теплообменники

Применяются, когда рабочие среды плохо отдают или принимают тепло, поэтому КПД теплообменного аппарата увеличивают за счет более длительного контакта теплоносителя с пластинами агрегата.

Пример работы двухходового пластинчатого теплообменника представлен в данном видео:

Устройство теплообменника

Как отмечалось выше, конструкции теплообменных аппаратов очень сильно отличаются между собой, поэтому подробно о каждой из них будет рассказано в следующих статьях.

В качестве примера можно рассмотреть пластинчатый разборный теплообменник, как наиболее современный и вытесняющий старые поколения теплообменных аппаратов: кожухотрубные (кожухотрубчатые), «труба в трубе» и другие виды.

Данный вид ТО состоит из двух главных пластин: подвижной и неподвижной прижимных плит. Обе плиты имеют несколько отверстий.

Отверстия, имеющие входящее и выходящее назначение потоков, надежно укрепляют специальной прокладкой и прочными кольцами спереди и сзади соответственно.

Устройство теплообменника на примере пластинчатого разборного аппарата

Рис. 4. Устройство РПТО

При монтаже к входным и выходным отверстиям через патрубки подключаются элементы трубопровода. Для соединения могут быть использованы трубы различного диаметра и с разным типом резьбы (современные требования предлагают использовать резьбу ГОСТа №12815 и ГОСТа №6357). Оба вида имеют прямую зависимость от устройства и его вида.

Посередине между прижимными плитами размещается множество пластин. Толщина пластин находится в пределах всего 0,5 мм, изготавливаются они, только из нержавеющей стали или титана с помощью метода холодной штамповки.

Все слои пластин перемежаются тонкой специальной уплотнительной резиной, которая устанавливается между всеми слоями пластин. Материал резины обладает заметной повышенной устойчивостью к высоким температурам, благодаря которой рабочие каналы становятся полностью герметичными.

Прямые направляющие снизу и сверху обеспечивают фиксацию пакета пластин, а также являются направляющими при сборке агрегата. Пластины сжимаются до необходимого размера при помощи затяжных гаек.

Внутреннее расположение пластин выбрано не случайно, каждая пластина через одну повернута на 180° относительно, рядом расположенных, соседних пластин. Благодаря данному устройству теплообменного аппарата входящее канальное отверстие имеет двойное уплотнение.

Наглядно устройство пластинчатого теплообменника, его сборку и принцип действия можно посмотреть в данном видео:

Принцип работы теплообменника

Передняя и задняя плита имеют отверстия, которые подключаются к трубопроводу. По ним теплоноситель и теплопотребитель поступают внутрь агрегата.

Принцип работы пластинчатого теплообменника

Рис. 5. Движение сред внутри пакета пластин

Пристенный слой гофрированного типа, в условиях потока, имеющего большую скорость, начинает постепенно набирать турбулентность. Каждая среда перемещается на встречу друг другу с разных сторон пластины, чтобы избежать смешения.

Параллельно расположенные пластины формируют рабочие каналы. Перемещаясь по всем каналам, каждая среда производит тепловой обмен и покидает внутренние пределы оборудования. Это означает, что все пластины являются самым важным элементом среди всех деталей теплообменника.

Потоки внутри пластинчатого теплообменника могут идти по одноходовым и многоходовым схемам в зависимости от технических характеристик и условий решаемой задачи:

Схемы движения теплоносителей в пластинчатых теплообменных аппаратах

Рис. 6. Схемы движения теплоносителей в пластинчатом разборном теплообменнике в зависимости от принципа работы

Заключение

В данной статье вы смогли ознакомиться с видами теплообменников, их назначением, сферами применения. В следующей статье мы подробно рассмотрим пластинчатые теплообменники — в чем их особенность, какие виды существуют и как они отличаются между собой, поэтому подписывайтесь на e-mail рассылку и новости в соцсетях, чтобы не пропустить их.

Стоит помнить, что в настоящее время кожухотрубные (кожухотрубчатые) теплообменники активно вытесняются пластинчатыми, поскольку последние более универсальны и просты в обслуживании.

Если вам нужно подобрать теплообменник под свою задачу, то вы можете посмотреть модели, которые поставляет наша компании в соответствующих разделах каталога.

Если же у вас возникают трудности, то свяжитесь с нашими инженерами или заполните форму:

Источник

Теплообменники: устройство, виды и принцип работы

Работа теплообменников строится на взаимодействии греющей и нагреваемой среды с разными температурами. Существуют устройства, в которых одновременно с теплообменом происходит изменение состояния вещества, например, конденсация, испарение, смешение. Для разделения сложных смесей фазы меняются для обеих сред.

По принципу работы аппараты делятся на:

  • смесительные;
  • регенеративные;
  • рекуперативные.

Контактные теплообменники (КТ) предназначены для нагрева и охлаждения различного рода жидких, газовых, твердых рабочих тел, конденсации паров, испарения (выпаривания) и кристаллизации. Их широко используют в промышленности. Например, их применяют для нагрева (охлаждения) воды газами и растворами; для нагрева (охлаждения) растворов с целью последующей кристаллизации растворенного компонента; для нагрева и охлаждения агрессивных растворов промежуточными теплоносителями, а также твердых частиц и тел газами и жидкостями. Контактные теплообменники используют в энергетических установках различных типов (для нагре-ва воды перед деаэрацией, в системах регенерации энергии в паротурбинных блоках и др.); в установках деминерализации и очистки сточных промышленных вод; в коммунальном хозяйстве для нагрева воды продуктами сгорания.

По функциональному назначению КТ можно разделить – на нагреватели, охладители, испарители (выпарные аппараты), конденсаторы, плавители, кристаллизаторы и др. В контактных теплообменниках процессы протекают как без изменения агрегатного состояния сред, так и с изменением его (испарители, конденсаторы, плавители).По принципу разделения жидкости смесительные аппараты бывают насадочные, каскадные, полые с разбрызгивателями и струйные.

Пример: Градирни (башни-”трубы” на ТЭС), охлаждающие большие объемы жидкости воздухом атмосферы

Преимущества: За счет простого устройства задействуется больше количества теплоты, чем в поверхностных теплообменниках

Недостатки: Технологический процесс должен разрешать смешения сред.

В последнее время возрос интерес к применению струйных теплообменников на объектах промышленной и гражданской энергетики. Эти аппараты привлекательны прежде всего низкими капитальными и эксплуатационными затратами по сравнению с кожухотрубнымими подогревателями. Это различного рода пароводяные струйные аппараты (ПСА) или пароводяные инжекторы и струйные подогреватели воды.Рабочим телом в ПСА является пар, а инжектируемым — вода. В таких аппаратах используется явление возникновения скачка давления при торможении сверхзвукового потока пароводяной смеси, а конденсация пара происходит в скачке давления. В отличие от теплообменников рекуперативного типа, в которых теплообмен между теплоносителем и нагреваемой водой происходит через стенку, в ПСА передача тепла от пара к воде происходит при смешении пара и воды, т.е. при конденсации пара его теплосодержание передается воде практически без потерь.

Источник