Prinsip operasi dan reka bentuk penukar haba shell-dan-tiub. Penukar haba shell-and-tiub (shell-and-tiub)

Penukar haba cangkerang dan tiub adalah reka bentuk peralatan penukar haba yang paling biasa. Menurut GOST 9929, penukar haba shell-dan-tiub keluli dihasilkan dalam jenis berikut: HP - dengan kepingan tiub tetap; TK - dengan pemampas suhu pada selongsong; TP - dengan kepala terapung; TU - dengan paip berbentuk U; TPK - dengan kepala terapung dan pemampas di atasnya (Rajah 2.19).

Bergantung pada tujuan, peranti shell-and-tiub boleh menjadi penukar haba, peti sejuk, kondenser dan penyejat; ia dibuat satu dan berbilang pas.

Radas cangkerang dan tiub dengan kepingan tiub tetap (jenis TN) ditunjukkan dalam rajah. 2.20. Peranti sedemikian mempunyai selongsong silinder 1 , di mana berkas tiub terletak 2 ; kepingan tiub 3 dengan tiub menyala dipasang pada badan radas. Kedua-dua hujung penukar haba ditutup dengan penutup 4 . Peranti ini dilengkapi dengan kelengkapan 5 untuk media pertukaran haba; satu medium melalui tiub, satu lagi melalui anulus.

Penukar haba kumpulan ini dihasilkan untuk tekanan nominal 0.6 ... 4.0 MPa, dengan diameter 159 ... 1200 mm, dengan permukaan pertukaran haba sehingga 960 m2; panjangnya sehingga 10 m, berat sehingga 20 tan. Penukar haba jenis ini digunakan sehingga suhu 350 °C.

Terdapat pelbagai pilihan untuk reka bentuk bahan unsur-unsur struktur penukar haba. Badan radas diperbuat daripada keluli VStZsp, 16GS atau dwilogam dengan lapisan pelindung daripada keluli 08X13, 12X18H10T, 10X17H13M2T. Untuk ikatan tiub, paip digunakan daripada keluli 10, 20 dan X8 dengan dimensi 25 × 2, 25 × 2.5 dan 20 × 2 mm, daripada keluli aloi tinggi 08X13, 08X22H6T, 08X18H10T, 08X17H13M2T, 08X17H13M2T dan dimensi 08X17H13M2T 20 x 1 .6 mm, serta paip yang diperbuat daripada aloi aluminium dan loyang. Kepingan tiub diperbuat daripada keluli 16GS, 15Kh5M, 12Kh18N10T, serta dwilogam dengan permukaan keras aloi kromium-nikel aloi tinggi atau lapisan loyang sehingga 10 mm tebal.

nasi. 2.20. Skim penukar haba satu laluan jenis TN (versi menegak):

1 - selongsong; 2 - tiub; 3 - lembaran tiub; 4 - penutup; 5 - sesuai

Rajah 2.19. Jenis utama penukar haba shell-and-tiub:

a) - dengan jeriji tetap (TN) atau dengan pemampas pada selongsong (TK); b) - dengan kepala terapung; c) - dengan tiub-U

Satu ciri peranti jenis TN ialah paip disambungkan tegar ke kepingan tiub, dan kekisi ke badan. Dalam hal ini, kemungkinan pergerakan bersama paip dan selongsong dikecualikan; jadi peranti ini

jenis juga dipanggil penukar haba tegar. Beberapa pilihan untuk mengikat kepingan tiub pada selongsong dalam keluli ditunjukkan dalam rajah. 2.21.

Paip dalam penukar haba cangkerang-dan-tiub diletakkan supaya jurang antara dinding dalam cangkerang dan permukaan yang menyelubungi berkas tiub adalah minimum; jika tidak, sebahagian besar penyejuk boleh memintas permukaan pertukaran haba utama. Untuk mengurangkan jumlah penyejuk yang melalui antara berkas tiub dan selongsong, pengisi khas dipasang di ruang ini, contohnya, jalur membujur yang dikimpal pada selongsong (Gamb. 2.22). tetapi) atau paip buta yang tidak melalui kepingan tiub dan boleh terletak terus pada permukaan dalam selongsong (Gamb. 2.22 b).

nasi. 2.21. Beberapa pilihan untuk memasang kepingan tiub pada selongsong radas

Dalam penukar haba shell-and-tiub, untuk mencapai pekali pemindahan haba yang tinggi, halaju pembawa haba yang cukup tinggi diperlukan: untuk gas 8 ... 30 m/s, untuk cecair sekurang-kurangnya 1.5 m/s. Kelajuan pembawa haba disediakan semasa reka bentuk dengan pemilihan luas keratan rentas paip dan ruang anulus yang sesuai.

Jika kawasan keratan ruang paip (bilangan dan diameter paip) dipilih, maka hasilnya pengiraan haba pekali pemindahan haba dan permukaan pertukaran haba ditentukan, mengikut mana panjang berkas tiub dikira. Yang terakhir mungkin lebih panjang daripada panjang paip yang tersedia secara komersial. Dalam hal ini, radas multi-pass (melalui ruang paip) dengan partition longitudinal dalam ruang pengedaran digunakan. Industri ini menghasilkan penukar haba dua, empat dan enam hala dengan reka bentuk tegar.

Penukar haba mendatar dua hala jenis TN (Rajah 2.23) terdiri daripada selongsong dikimpal silinder 5 , ruang pengedaran 11 dan dua penutup 4 . Ikatan tiub dibentuk oleh tiub 7 tetap dalam dua helaian tiub 3 . Lembaran tiub dikimpal pada selongsong. Penutup, ruang pengedaran dan selongsong disambungkan dengan bebibir. Dalam selongsong dan ruang pengedaran terdapat kelengkapan untuk input dan output pembawa haba dari paip (pemasangan 1 ,12 ) dan anulus (pemasangan 2 ,10 ) ruang. Pembahagian 13 dalam ruang pengedaran membentuk laluan penyejuk melalui paip. Gasket digunakan untuk mengelak persimpangan partition longitudinal dengan kepingan tiub. 14 , diletakkan di dalam alur kekisi 3 .

Oleh kerana keamatan pemindahan haba dengan aliran melintang di sekeliling paip dengan pembawa haba adalah lebih tinggi daripada dengan yang membujur, dipasang dengan ikatan di ruang anulus penukar haba. 5 sekatan melintang 6 , menyediakan pergerakan zigzag penyejuk sepanjang panjang radas dalam ruang anulus. Sekat disediakan di salur masuk medium pertukaran haba ke dalam anulus 9 - plat bulat atau segi empat tepat yang melindungi paip daripada haus hakisan tempatan.

Kelebihan peranti jenis ini ialah kesederhanaan reka bentuk dan, akibatnya, kos yang lebih rendah.

Walau bagaimanapun, mereka mempunyai dua kelemahan utama. Pertama, membersihkan ruang anulus peranti sedemikian adalah sukar, oleh itu, penukar haba jenis ini digunakan dalam kes di mana medium yang melalui anulus adalah bersih, tidak agresif, iaitu apabila tidak ada keperluan untuk pembersihan.

Kedua, perbezaan ketara antara suhu tiub dan selongsong dalam peranti ini membawa kepada pemanjangan tiub yang lebih besar berbanding selongsong, yang menyebabkan berlakunya tegasan haba dalam kepingan tiub. 5 , melanggar keketatan tiub dalam kekisi dan membawa kepada kemasukan satu medium penukar haba ke yang lain. Oleh itu, penukar haba jenis ini digunakan apabila perbezaan suhu media pertukaran haba melalui tiub dan ruang anulus tidak lebih daripada 50 ° C dan dengan panjang radas yang agak pendek.

Penukar haba dengan pemampas suhu jenis TK (Rajah 2.24) mempunyai kepingan tiub tetap dan dilengkapi dengan elemen fleksibel khas untuk mengimbangi perbezaan pemanjangan selongsong dan paip yang terhasil daripada perbezaan suhunya.

Menegak penukar haba shell dan tiub jenis TK berbeza daripada jenis penukar haba TH dengan kehadiran cangkerang yang dikimpal antara dua bahagian 1 pemampas kanta 2 dan fairing 3 (Gamb. 2.25). Fairing mengurangkan rintangan hidraulik ruang anulus bagi radas sedemikian; fairing dikimpal pada selongsong dari sisi salur masuk penyejuk ke dalam anulus.

Selalunya, dalam radas jenis TK, pemampas kanta tunggal dan berbilang elemen digunakan, yang dibuat dengan menjalankan dari cengkerang silinder pendek. Elemen kanta yang ditunjukkan dalam Rajah 2.25 b, dikimpal daripada dua kanta separuh yang diperoleh daripada kepingan dengan mengecap. Keupayaan mengimbangi pemampas kanta adalah lebih kurang berkadar dengan bilangan elemen kanta di dalamnya, bagaimanapun, tidak disyorkan untuk menggunakan pemampas dengan lebih daripada empat kanta, kerana rintangan selongsong untuk lenturan berkurangan secara mendadak. Untuk meningkatkan keupayaan mengimbangi pemampas kanta, ia boleh dimampatkan terlebih dahulu semasa pemasangan selongsong (jika ia direka untuk berfungsi dalam ketegangan) atau diregangkan (apabila bekerja dalam pemampatan).

Apabila memasang pemampas kanta pada peranti mendatar, lubang saliran digerudi di bahagian bawah setiap kanta dengan palam untuk mengalirkan air selepas ujian hidraulik peranti.

nasi. 2.24. Jenis penukar haba shell dan tiub menegak TK

Di antara semua jenis penukar haba, jenis ini adalah yang paling biasa. Ia digunakan apabila bekerja dengan sebarang cecair, gas dan media berwap, termasuk jika keadaan medium berubah semasa proses penyulingan.

Sejarah penampilan dan pelaksanaan

Penukar haba shell-and-tiub (atau) dicipta pada awal abad yang lalu, untuk digunakan secara aktif semasa operasi loji kuasa haba, di mana sejumlah besar air yang dipanaskan disuling pada tekanan tinggi. Pada masa akan datang, ciptaan itu mula digunakan dalam penciptaan penyejat dan struktur pemanasan. Selama bertahun-tahun, reka bentuk penukar haba shell-dan-tiub telah bertambah baik, reka bentuk telah menjadi kurang rumit, ia kini sedang dibangunkan supaya ia boleh diakses untuk membersihkan elemen individu. Lebih kerap, sistem sedemikian mula digunakan dalam industri penapisan minyak dan pengeluaran bahan kimia isi rumah, kerana produk industri ini membawa banyak kekotoran. Sedimen mereka hanya memerlukan pembersihan berkala pada dinding dalaman penukar haba.

Seperti yang dapat kita lihat dalam rajah, penukar haba shell dan tiub terdiri daripada sekumpulan tiub yang terletak di dalam ruang mereka dan dipasang pada papan atau parut. Selongsong - sebenarnya, nama seluruh ruang, dikimpal dari kepingan sekurang-kurangnya 4 mm (atau lebih, bergantung pada sifat persekitaran kerja), di mana terdapat tiub kecil dan papan. Keluli lembaran biasanya digunakan sebagai bahan untuk papan. Di antara mereka sendiri, tiub disambungkan oleh paip cawangan, terdapat juga saluran masuk dan keluar ke ruang, longkang kondensat, dan sekatan.

Bergantung pada bilangan paip dan diameternya, kuasa penukar haba berbeza-beza. Jadi, jika permukaan pemindahan haba adalah kira-kira 9,000 persegi. m., kapasiti penukar haba akan menjadi 150 MW, ini adalah contoh kerja turbin wap.

Peranti penukar haba shell-dan-tiub membayangkan sambungan paip yang dikimpal dengan papan dan penutup, yang boleh berbeza, serta lenturan selongsong (dalam bentuk huruf U atau W). Di bawah ialah jenis peranti yang paling biasa ditemui dalam amalan.

Satu lagi ciri peranti ialah jarak antara paip, yang sepatutnya 2-3 kali keratan rentasnya. Akibatnya, pekali pemindahan haba adalah kecil, dan ini menyumbang kepada kecekapan keseluruhan penukar haba.

Berdasarkan namanya, penukar haba ialah peranti yang dicipta untuk memindahkan haba yang dihasilkan ke objek yang dipanaskan. Penyejuk dalam kes ini adalah reka bentuk yang diterangkan di atas. Operasi penukar haba cangkerang dan tiub ialah media kerja sejuk dan panas bergerak melalui cangkerang yang berbeza, dan pertukaran haba berlaku dalam ruang antara mereka.

Medium kerja di dalam paip adalah cecair, manakala wap panas melalui jarak antara paip, membentuk kondensat. Memandangkan dinding paip lebih panas daripada papan yang dipasang, perbezaan ini mesti diberi pampasan, jika tidak peranti itu akan mengalami kehilangan haba yang ketara. Tiga jenis pemampas yang dipanggil digunakan untuk ini: kanta, kelenjar atau belos.

Juga, apabila bekerja dengan cecair di bawah tekanan tinggi, penukar haba satu ruang digunakan. Mereka mempunyai bengkok U, W-jenis, yang diperlukan untuk mengelakkan tegasan tinggi dalam keluli yang disebabkan oleh pengembangan haba. Pengeluaran mereka agak mahal, paip dalam kes pembaikan sukar untuk diganti. Oleh itu, penukar haba tersebut kurang mendapat permintaan di pasaran.

Bergantung pada kaedah memasang paip pada papan atau parut, terdapat:

• Paip dikimpal;
• Ditetapkan dalam ceruk yang menyala;
• Diketatkan ke bebibir;
• dimeteraikan;
• Mempunyai pengedap minyak dalam reka bentuk pengikat.

Mengikut jenis pembinaan, penukar haba shell-and-tiub adalah (lihat rajah di atas):

• Tegar (huruf dalam rajah a, j), tidak tegar (d, e, f, h, i) dan separa tegar (huruf dalam rajah b, c dan g);
• Mengikut bilangan pergerakan - tunggal atau berbilang hala;
• Dalam arah aliran bendalir teknikal - terus, melintang atau melawan arus yang diarahkan;
• Mengikut lokasi, papan adalah mendatar, menegak dan terletak dalam satah condong.

Pelbagai jenis penukar haba shell-dan-tiub

1. Tekanan dalam paip boleh mencapai nilai yang berbeza, dari vakum kepada yang tertinggi;
2. Boleh dihubungi syarat yang perlu oleh tegasan haba, manakala harga peranti tidak akan berubah dengan ketara;
3. Dimensi sistem juga boleh berbeza: dari penukar haba isi rumah di bilik mandi ke kawasan perindustrian seluas 5000 meter persegi. m.;
4. Tidak perlu pra-membersihkan persekitaran kerja;
5. Gunakan untuk mencipta teras bahan yang berbeza, bergantung kepada kos pengeluaran. Walau bagaimanapun, kesemuanya memenuhi keperluan suhu, tekanan dan rintangan kakisan;
6. Bahagian paip yang berasingan boleh dikeluarkan untuk pembersihan atau pembaikan.

Adakah reka bentuk mempunyai kelemahan? Bukan tanpa mereka: penukar haba shell-dan-tiub sangat besar. Oleh kerana saiznya, ia sering memerlukan yang berasingan bilik teknikal. Oleh kerana penggunaan logam yang tinggi, kos pembuatan peranti sedemikian juga tinggi.

Berbanding dengan penukar haba U, W-tiub dan tiub tetap, penukar haba shell dan tiub mempunyai lebih banyak kelebihan dan lebih cekap. Oleh itu, mereka lebih kerap dibeli, walaupun kos yang tinggi. Sebaliknya, pengeluaran bebas sistem sedemikian akan menyebabkan kesukaran yang besar, dan kemungkinan besar akan membawa kepada kehilangan haba yang ketara semasa operasi.

Perhatian khusus semasa operasi penukar haba harus dibayar kepada keadaan paip, serta pelarasan bergantung pada kondensat. Sebarang campur tangan dalam sistem membawa kepada perubahan dalam kawasan pertukaran haba, oleh itu, pembaikan dan pentauliahan mesti dijalankan oleh pakar terlatih.

Anda mungkin berminat dengan:

pam industri diperlukan dalam hampir setiap industri. Tidak seperti pam isi rumah mereka mesti menahan beban yang tinggi, tahan haus dan mempunyai prestasi maksimum. Di samping itu, pam jenis ini mestilah kos efektif untuk perusahaan di mana ia digunakan. Untuk membeli pam industri yang sesuai, perlu mengkaji ciri utamanya dan mengambil kira ...

Cecair pemanasan dan penyejukan adalah langkah yang perlu dalam nombor proses teknologi. Untuk ini, penukar haba digunakan. Prinsip operasi peralatan adalah berdasarkan pemindahan haba daripada penyejuk, yang fungsinya dilakukan oleh media air, wap, organik dan bukan organik. Memilih penukar haba yang terbaik untuk proses pengeluaran tertentu, anda perlu berdasarkan reka bentuk dan ciri bahan, dari ...

Sump menegak mempunyai bentuk tangki silinder yang diperbuat daripada logam (kadangkala dibuat bentuk segi empat). Bentuk bahagian bawahnya berbentuk kon atau piramid. Peneroka boleh dikelaskan berdasarkan reka bentuk salur masuk - tengah dan persisian. Pandangan yang paling biasa digunakan dengan salur masuk tengah. Air dalam bah bergerak dalam gerakan menurun-menaik. Prinsip kerja menegak...

Kementerian Tenaga telah membangunkan pelan pembangunan elektrik hijau menjelang 2020. Bahagian elektrik daripada sumber alternatif elektrik sepatutnya mencapai 4.5% daripada jumlah tenaga yang dijana dalam negara. Bagaimanapun, menurut pakar, negara tidak memerlukan jumlah tenaga elektrik daripada sumber yang boleh diperbaharui. Pendapat umum dalam bidang ini adalah untuk membangunkan penjanaan elektrik melalui...

Penukar haba shell-and-tiub (shell-and-tiub) mendatar

penukar haba tiub

NORMIT mempunyai luas barisan pemain penukar haba yang boleh memenuhi sebarang keperluan pelbagai jenis industri. Kami bersedia untuk menyediakan Pelanggan kami dengan peralatan berkualiti Eropah pada harga yang berpatutan.

tujuan

Penukar haba cangkerang dan tiub digunakan untuk pemindahan haba dan proses termokimia antara pelbagai cecair, wap dan gas - kedua-duanya tanpa perubahan, dan dengan perubahan dalam keadaan pengagregatannya. Penukar haba cangkerang dan tiub boleh digunakan

sebagai pemeluwap, pemanas dan penyejat. Pada masa ini, reka bentuk penukar haba hasil daripada perkembangan khas, dengan mengambil kira pengalaman operasi, telah menjadi lebih maju.

Kelebihan penukar haba cengkerang dan tiub:

• Kebolehpercayaan
• Kecekapan tinggi
• kekompakan
• Pelbagai aplikasi
• Kawasan pertukaran haba yang besar
• Tidak merosakkan struktur produk
• Pembersihan dan penyelenggaraan yang mudah
• Tiada "zon mati"
• Boleh dilengkapi dengan sinki CIP
• Kos tenaga yang rendah
• Penggunaan selamat untuk kakitangan

Penukar haba cangkerang dan tiub adalah salah satu peranti yang paling banyak digunakan di kawasan ini, sebahagian besarnya disebabkan olehnya reka bentuk yang mantap dan banyak pilihan untuk pelaksanaan mengikut pelbagai syarat operasi.

Spesifikasi boleh berubah mengikut keperluan teknologi Pelanggan:

• aliran satu fasa, pendidihan dan pemeluwapan pada bahagian panas dan sejuk penukar haba dengan reka bentuk menegak atau mendatar
• julat tekanan daripada vakum kepada nilai tinggi
• perbezaan tekanan yang berbeza-beza secara meluas pada kedua-dua belah pihak kerana pelbagai pilihan
• memenuhi keperluan untuk tegasan haba tanpa peningkatan ketara dalam kos peranti
• saiz dari kecil hingga sangat besar (5000 m2)
• kemungkinan permohonan pelbagai bahan mengikut kos, kakisan, rejim suhu dan tekanan
• penggunaan permukaan pertukaran haba yang dibangunkan di dalam dan di luar paip, pelbagai penguat, dsb.
• kemungkinan mengekstrak berkas tiub untuk pembersihan dan pembaikan.

Penerangan

Penukar haba cangkerang dan tiub terdiri daripada berkas tiub yang dipasang dalam kepingan tiub, selongsong, penutup, ruang, muncung dan penyokong. Ruang tiub dan anulus dalam peranti ini diasingkan, dan setiap satu daripadanya boleh dibahagikan dengan sekatan kepada beberapa bahagian.

Permukaan pemindahan haba peranti boleh berkisar dari beberapa ratus sentimeter persegi hingga beberapa ribu. meter persegi. Jadi, pemeluwap turbin stim dengan kapasiti 150 MW terdiri daripada 17 ribu paip dengan jumlah permukaan pertukaran haba kira-kira 9000 m 2.

Cangkerang penukar haba cangkang-dan-tiub ialah tiub yang dikimpal daripada satu atau lebih kepingan keluli. Selongsong berbeza antara satu sama lain terutamanya dalam cara ia disambungkan ke penutup dan helaian tiub. Ketebalan dinding selongsong ditentukan oleh tekanan medium kerja dan diameter selongsong, tetapi diandaikan sekurang-kurangnya 4 mm. Bebibir dikimpal pada tepi silinder selongsong untuk sambungan dengan penutup atau bahagian bawah. Sokongan radas dilekatkan pada permukaan luar selongsong.

Tiub penukar haba shell-and-tiub diperbuat daripada paip lurus atau melengkung (berbentuk U atau W) dengan diameter 12 hingga 57 mm. Paip keluli lancar lebih disukai.

Dalam penukar haba shell dan tiub kawasan aliran ruang anulus adalah 2-3 kali lebih besar daripada kawasan aliran di dalam paip. Oleh itu, pada kadar aliran yang sama bagi pembawa haba dengan keadaan fasa yang sama, pekali pemindahan haba pada permukaan ruang anulus adalah rendah, yang mengurangkan keseluruhan pekali pemindahan haba dalam radas. Susunan penyekat dalam ruang anulus penukar haba shell-dan-tiub membantu meningkatkan halaju penyejuk dan meningkatkan kecekapan pemindahan haba.

Di bawah ialah gambar rajah peranti yang paling biasa:

Penukar haba cangkerang dan tiub boleh menjadi tegar, tidak tegar dan separa tegar, laluan tunggal dan berbilang, aliran terus, aliran balas dan aliran silang, mendatar, condong dan menegak.

Dalam penukar haba tiub lurus satu laluan dengan reka bentuk tegar, cangkerang dan tiub disambungkan dengan kepingan tiub dan oleh itu tidak ada kemungkinan mengimbangi pengembangan terma. Peranti sedemikian mudah dalam reka bentuk, tetapi hanya boleh digunakan pada perbezaan suhu yang agak kecil antara badan dan berkas tiub (sehingga 50 ° C). Mereka mempunyai pekali pemindahan haba yang rendah disebabkan oleh halaju rendah penyejuk dalam anulus.

Dalam penukar haba shell-and-tiub, kawasan aliran ruang anulus adalah 2-3 kali lebih besar daripada kawasan aliran tiub. Oleh itu, pada kadar aliran yang sama bagi pembawa haba yang mempunyai keadaan pengagregatan yang sama, pekali pemindahan haba pada permukaan ruang anulus adalah rendah, yang mengurangkan pekali pemindahan haba dalam radas. Susunan penyekat dalam ruang anulus menyumbang kepada peningkatan dalam halaju penyejuk dan peningkatan dalam pekali pemindahan haba.

Dalam penukar haba wap-cecair, wap biasanya melalui ruang anulus, dan cecair melalui paip. Perbezaan suhu antara dinding cangkang dan paip biasanya ketara. Untuk mengimbangi perbezaan pemanjangan haba antara selongsong dan paip, kanta, kotak pemadat atau pemampas belos dipasang.

Untuk menghapuskan tegasan dalam logam akibat pemanjangan haba, penukar haba satu ruang dengan paip berbentuk U dan W yang bengkok juga dibuat. Mereka suai manfaat pada tekanan tinggi penyejuk, sejak pembuatan ruang air dan pengikat paip dalam kepingan tiub dalam radas tekanan tinggi operasi adalah kompleks dan mahal. Walau bagaimanapun, radas dengan paip bengkok tidak boleh digunakan secara meluas kerana kesukaran membuat paip dengan jejari lentur yang berbeza, kesukaran menggantikan paip, dan kesulitan untuk membersihkan paip bengkok.

Peranti pampasan sukar untuk dihasilkan (membran, belos, dengan paip bengkok) atau tidak cukup dipercayai dalam operasi (kanta, kelenjar). Reka bentuk penukar haba yang lebih baik dengan pengikat tegar satu plat tiub dan pergerakan bebas plat kedua bersama-sama dengan penutup dalam sistem paip. beberapa peningkatan dalam kos radas disebabkan oleh peningkatan dalam diameter badan dan pembuatan bahagian bawah tambahan adalah wajar oleh kesederhanaan dan kebolehpercayaan dalam operasi. Peranti ini dipanggil penukar haba "kepala terapung". Penukar haba dengan arus melintang dicirikan oleh pekali pemindahan haba yang meningkat pada permukaan luar disebabkan oleh fakta bahawa penyejuk bergerak melintasi berkas tiub. Dengan aliran silang, perbezaan suhu antara pembawa haba berkurangan, bagaimanapun, dengan bilangan bahagian paip yang mencukupi, perbezaan berbanding dengan aliran balas adalah kecil. Dalam sesetengah reka bentuk penukar haba sedemikian, apabila gas mengalir dalam ruang anulus dan cecair dalam paip, paip dengan rusuk melintang digunakan untuk meningkatkan pekali pemindahan haba.

Penggunaan meluas penukar haba cangkerang dan tiub dan reka bentuknya tidak seharusnya mengecualikan penggunaan penukar haba terkikis dan penukar haba tiub dalam paip dalam kes di mana penggunaannya lebih diterima dari sudut teknologi dan ekonomi. ciri-ciri.

Spesifikasi teknikal:

Dimensi:

Sekarang kita akan mempertimbangkan ciri teknikal dan prinsip operasi penukar haba shell-dan-tiub, serta pengiraan parameter mereka dan ciri-ciri pilihan semasa membeli.

Penukar haba menyediakan proses pertukaran haba antara cecair, setiap satunya mempunyai suhu yang berbeza. Pada masa ini, penukar haba shell-dan-tiub telah menemui aplikasinya dengan kejayaan besar dalam pelbagai industri: kimia, minyak, gas. Tidak ada kesukaran dalam pembuatannya, ia boleh dipercayai dan mempunyai keupayaan untuk berkembang permukaan yang besar pertukaran haba dalam satu peranti.

Menerima nama ini kerana kehadiran selongsong yang menyembunyikan paip dalaman.

Peranti dan prinsip operasi

Struktur: struktur berkas tiub yang dipasang dalam kepingan tiub (grid) penutup, selongsong dan penyokong.

Prinsip di mana penukar haba shell-dan-tiub beroperasi agak mudah. Ia terdiri daripada pergerakan penyejuk sejuk dan panas melalui saluran yang berbeza. Pemindahan haba berlaku tepat di antara dinding saluran ini.

Prinsip kerja penukar haba shell dan tiub

Kelebihan dan kekurangan

Hari ini, penukar haba shell-and-tiub sedang dalam permintaan di kalangan pengguna dan tidak kehilangan kedudukan mereka di pasaran. Ini disebabkan oleh sejumlah besar kelebihan peranti ini:

1. Rintangan yang tinggi terhadap . Ini membantu mereka dengan mudah menahan penurunan tekanan dan menahan beban yang teruk.
2. Mereka tidak memerlukan persekitaran yang bersih. Ini bermakna mereka boleh bekerja dengan cecair berkualiti rendah yang belum dirawat terlebih dahulu, tidak seperti banyak jenis penukar haba lain yang hanya boleh berfungsi dalam persekitaran yang tidak tercemar.
3. Kecekapan tinggi.
4. Ketahanan pakai.
5. Ketahanan. Dengan penjagaan yang betul, unit shell dan tiub akan berfungsi selama bertahun-tahun.
6. Keselamatan penggunaan.
7. Kebolehselenggaraan.
8. Bekerja dalam persekitaran yang agresif.

Memandangkan kelebihan di atas, kita boleh berhujah tentang kebolehpercayaan, kecekapan tinggi dan ketahanannya.

Penukar haba cangkerang dan tiub dalam industri

Walaupun terdapat sejumlah besar kelebihan penukar haba shell-and-tiub, peranti ini juga mempunyai beberapa kelemahan:

• saiz keseluruhan dan berat yang ketara: untuk penempatan mereka, bilik dengan saiz yang besar diperlukan, yang tidak selalu mungkin;
• kandungan logam yang tinggi: ini adalah sebab utama harganya yang tinggi.

Jenis dan jenis penukar haba shell-and-tiub

Penukar haba cangkerang dan tiub dikelaskan bergantung pada arah di mana penyejuk bergerak.

memperuntukkan jenis berikut mengikut kriteria ini:

• lurus;
• lawan arus;
• menyeberang.

Bilangan tiub yang terletak di tengah-tengah selongsong secara langsung mempengaruhi kelajuan bahan akan bergerak, dan kelajuan mempunyai pengaruh langsung mengikut pekali pemindahan haba.

Memandangkan ciri-ciri ini, penukar haba shell-dan-tiub adalah daripada jenis berikut:

• dengan pemampas selongsong suhu;
• dengan tiub tetap;
• dengan kepala terapung;
• dengan tiub-U.

Model tiub-U terdiri daripada kepingan tiub tunggal di mana unsur-unsur ini dikimpal. Ini membolehkan bahagian bulat tiub untuk berehat dengan bebas pada perisai pusing dalam perumahan, sementara ia mempunyai keupayaan untuk mengembangkan secara linear, yang membolehkan ia digunakan dalam julat suhu yang besar. Untuk membersihkan tiub-U, perlu mengeluarkan keseluruhan bahagian dengannya dan menggunakan bahan kimia khas.

Pengiraan parameter

Untuk masa yang lama, penukar haba shell-dan-tiub dianggap paling padat wujud. Walau bagaimanapun, mereka muncul, yang tiga kali lebih padat daripada shell-dan-tiub. Di samping itu, ciri reka bentuk penukar haba sedemikian membawa kepada tegasan haba disebabkan oleh perbezaan suhu antara paip dan cangkang. Oleh itu, apabila memilih unit sedemikian, sangat penting untuk membuat pengiraan yang cekap.

Formula untuk mengira luas penukar haba shell-and-tiub

F ialah luas permukaan pertukaran haba;
t cf - perbezaan suhu purata antara bahan penyejuk;
K ialah pekali pemindahan haba;
Q ialah jumlah haba.

Untuk menjalankan pengiraan haba penukar haba shell-dan-tiub, penunjuk berikut diperlukan:

• penggunaan maksimum air pemanasan;
• ciri fizikal penyejuk: kelikatan, ketumpatan, kekonduksian terma, suhu akhir, kapasiti haba air pada suhu purata.

Apabila memesan penukar haba shell dan tiub, adalah penting untuk mengetahui yang mana spesifikasi teknikal dia ada:

• tekanan dalam paip dan selongsong;
• diameter selongsong;
• pelaksanaan (mendatar\menegak);
• jenis kepingan tiub (boleh alih\tetap);
• Prestasi iklim.

Agak sukar untuk membuat pengiraan yang cekap sendiri. Ini memerlukan pengetahuan dan pemahaman yang mendalam keseluruhan intipati proses kerjanya, oleh itu cara yang paling baik akan beralih kepada pakar.

Operasi penukar haba tiub

Penukar haba shell dan tiub adalah peranti yang dicirikan oleh hayat perkhidmatan yang panjang dan parameter yang baik operasi. Walau bagaimanapun, seperti mana-mana peranti lain, untuk kerja berkualiti tinggi dan jangka panjang, ia memerlukan penyelenggaraan berjadual. Oleh kerana dalam kebanyakan kes penukar haba shell dan tiub berfungsi dengan cecair yang belum dirawat terlebih dahulu, lambat laun tiub unit menjadi tersumbat dan membentuk sedimen padanya dan halangan dicipta untuk aliran bebas cecair kerja.

Untuk memastikan kecekapan peralatan tidak berkurangan dan unit cangkang dan tiub tidak rosak, ia harus dibersihkan dan dibilas secara sistematik.

Terima kasih kepada ini, dia akan dapat menjalankan kerja berkualiti tinggi untuk masa yang lama. Apabila peranti tamat tempoh, disyorkan untuk menggantikannya dengan yang baharu.

Sekiranya terdapat keperluan untuk membaiki penukar haba tiub, maka pertama sekali perlu mendiagnosis peranti itu. Ini akan mengenal pasti masalah utama dan menentukan skop kerja masa hadapan. Bahagian yang paling lemah adalah tiub, dan, selalunya, kerosakan pada tiub adalah sebab utama untuk pembaikan.

Untuk mendiagnosis penukar haba shell-dan-tiub, kaedah ujian hidraulik digunakan.

Dalam keadaan ini, adalah perlu untuk menggantikan tiub, dan ini adalah proses yang sukar. Ia adalah perlu untuk meredam unsur-unsur yang gagal, seterusnya, ini mengurangkan kawasan permukaan pertukaran haba. Dengan melaksanakan kerja pembaikan, adalah perlu untuk mengambil kira hakikat bahawa mana-mana, walaupun campur tangan yang sedikit, boleh menyebabkan penurunan dalam pemindahan haba.

Kini anda tahu cara penukar haba shell-and-tiub berfungsi, jenis dan ciri yang ada padanya.

PENUKARAN HABA CERENG DAN TIUB.

Penukar haba jenis tegar (Rajah 8.3.2) mempunyai badan silinder 1 , di mana berkas tiub dipasang 2, tetap dalam kepingan tiub 4, di mana tiub dipasang dengan menyala atau mengimpal. Badan peranti ditutup 5 Dan 6. Partition dipasang di dalam badan 3, mencipta arah aliran tertentu dan meningkatkan kelajuannya dalam badan (Rajah 8.3.4).

nasi. 8.3.2. Penukar haba shell dan tiub tegar:

1 - selongsong (kes); 2 - tiub; 3 - partition melintang; 4 - lembaran tiub; 5 - penutup; 6 - penutup (kotak simpang); 3,8 - sekatan membujur, masing-masing, dalam kotak simpang dan dalam perumahan.

nasi. 8.3.3. Penukar haba cangkerang dan tiub dengan pemampas kanta pada badan.

Untuk memanjangkan laluan cecair dalam badan, berkas tiub disediakan dengan sekatan melintang. daripada keluli lembaran dengan ketebalan 5 mm atau lebih. Jarak antara partition diambil dari 0.2 m hingga 50 D N – diameter luar paip pertukaran haba. Bentuk geometri partition dan mereka susunan bersama tentukan sifat pergerakan aliran melalui perumah penukar haba.

nasi. 8.3.4. Jenis sekatan silang:

I - dengan potongan sektor menyediakan aliran bendalir di sepanjang garis heliks;

II - dengan potongan celah, memberikan pergerakan seperti gelombang;

III - dengan potongan segmen;

IV - cincin, menyediakan pergerakan dari pinggir ke pusat, dan sebaliknya.

Sekatan melintang dibetulkan satu berhubung dengan yang lain melalui paip pengatur jarak yang ditekan padanya oleh rod biasa (biasanya empat). Sebagai tambahan kepada tujuan teknologi, sekatan melintang juga berfungsi sebagai sokongan perantaraan untuk berkas tiub, menghalangnya daripada lentur apabila susunan mendatar radas.

Salah satu media pertukaran haba bergerak melalui tiub, dan satu lagi - di dalam badan antara tiub. Medium yang lebih tercemar dibenarkan masuk ke dalam tiub, serta medium dengan pekali pemindahan haba yang lebih rendah, kerana membersihkan permukaan luar tiub adalah sukar, dan halaju medium dalam anulus adalah kurang daripada dalam tiub.

Oleh kerana suhu media pertukaran haba berbeza, badan dan tiub menerima pemanjangan yang berbeza, yang membawa kepada tegasan tambahan dalam unsur penukar haba. Dengan perbezaan suhu yang besar, ini boleh menyebabkan ubah bentuk dan juga pemusnahan tiub dan badan, pelanggaran ketumpatan pembakaran, dll. sebab tu penukar haba jenis keras digunakan apabila perbezaan suhu media penukar haba tidak melebihi 50°C.

Penukar haba dengan pemampas kanta pada badan (Gamb. 8.3.3) digunakan untuk mengurangkan tegasan haba dalam radas jenis tegar. Penukar haba sedemikian mempunyai pemampas kanta pada badan, disebabkan oleh ubah bentuk yang mana daya suhu dalam badan dan tiub dikurangkan. Penurunan ini lebih besar daripada lebih banyak nombor kanta pada pemampas.

Penukar haba kepala terapung (Gamb. 8.3.5) didapati aplikasi terluas. Dalam peranti ini, satu hujung berkas tiub dipasang dalam helaian tiub yang disambungkan ke badan (di sebelah kiri dalam rajah), dan hujung satu lagi boleh bergerak bebas berbanding badan dengan perubahan suhu dalam panjang tiub. Ini menghapuskan tegasan terma dalam struktur dan memungkinkan untuk bekerja dengan perbezaan suhu besar media pertukaran haba. Di samping itu, pembersihan berkas tiub dan badan radas adalah mungkin, dan penggantian tiub berkas dipermudahkan. Walau bagaimanapun, reka bentuk penukar haba kepala terapung adalah lebih kompleks, dan kepala terapung tidak boleh diakses untuk pemeriksaan semasa operasi radas.

nasi. 8.3.5. Penukar haba cangkerang dan tiub dengan kepala terapung:

1 - selongsong; 2,3 - ruang masuk dan keluar (penutup); 4 - berkas tiub; 5 - kepingan tiub; 6 - penutup kepala terapung; 7 - sekatan; 8 - pengapit untuk mengikat penutup; 9 - menyokong; 10 - asas; 11 - penyekat panduan anulus; 12 - sokongan gelongsor berkas tiub; I, II - masuk dan keluar penyejuk pemanasan; III, IV - masuk dan keluar aliran dipanaskan.

Sekat yang dipasang di ruang pengedaran dan di kepala terapung meningkatkan bilangan pas dalam berkas tiub. Ini membolehkan anda meningkatkan kadar aliran dan pekali pemindahan haba ke dinding dalaman paip.

Ruang anulus peranti dengan kepala terapung biasanya dilakukan sebagai laluan tunggal. Dengan dua gerakan, partition longitudinal dipasang di dalam badan. Walau bagaimanapun, dalam kes ini, meterai khas antara penyekat dan perumah diperlukan. Permukaan pertukaran haba penukar haba shell-dan-tiub boleh menjadi 1200 m 2 dengan panjang tiub dari 3 hingga 9 m; tekanan bersyarat mencapai 6.4 MPa.

Penukar haba tiub-U (Gamb. 8.3.6) mempunyai ikatan tiub, tiub yang dibengkokkan dalam bentuk huruf Latin dan, dan kedua-dua hujungnya ditetapkan dalam lembaran tiub, yang memastikan sambungan percuma tiub, tanpa mengira badan. Penukar haba sedemikian digunakan pada tekanan tinggi. Medium yang dihantar ke tiub mestilah cukup bersih, kerana membersihkan bahagian dalam tiub adalah sukar.

nasi. 8.3.5. Penukar haba cangkerang dan tiub dengan kepala terapung.

Rajah 8.3.6. Penukar haba cangkerang dan tiub dengan tiub-U

Bergantung pada bilangan penyekat membujur dalam kotak perumah dan agihan, penukar haba shell-dan-tiub dibahagikan kepada satu-, dua- dan berbilang pas dalam tiub dan dalam anulus. Jadi, dalam rajah. 8.3.2 penukar haba adalah dua laluan dalam tiub dan dalam ruang anulus, yang dicapai dengan memasang sesekat membujur 7 Dan 8.

penukar haba jenis tiub dalam paip.

Tidak seperti peranti cangkang dan tiub, di mana satu berkas beberapa ratus tiub diletakkan di dalam selongsong, dalam peranti jenis ini setiap tiub mempunyai selongsong individunya sendiri (Rajah 8.3.7). penukar haba diambil dari beberapa bahagian sedemikian yang disambungkan oleh pengumpul di salur masuk dan keluar penyejuk pemanasan. Peranti sedemikian digunakan untuk memanaskan produk petroleum likat dan berkelikatan tinggi (minyak, bahan api diesel, minyak bahan api, tar).

Peranti "paip dalam paip" dibuat tidak boleh dipisahkan dan boleh dilipat. Yang pertama daripada mereka digunakan untuk media yang tidak memberikan deposit dalam ruang anulus, paip luarnya disambungkan dengan muncung kimpalan. Sambungan paip dalaman peranti sedemikian boleh tegar (kembar peralihan 3 dikimpal pada tiub) dan boleh tanggal (kembar pada bebibir, seperti yang ditunjukkan dalam rajah). Dengan sistem tegar, penukar haba boleh digunakan untuk media sedemikian, apabila menggunakan perbezaan suhu antara paip luar dan dalam tidak boleh melebihi 50 ° C.

nasi. 8.3.7. Bahagian penukar haba tidak boleh dipisahkan empat hala daripada jenis "paip dalam paip":

1, 2 - paip luar dan dalam; 3 - berkembar berputar; I, II - masuk dan keluar penyejuk pemanasan; III, IV - masuk dan keluar aliran dipanaskan.

nasi. 8.3.8. Bahagian penukar haba boleh lipat aliran tunggal jenis "paip dalam paip":

1 - paip luaran; 2 - paip dalaman; 3 - penutup; 4 - kembar putar; 5 - partition; 6 - lembaran tiub; A - salur masuk dan keluar aliran yang lebih tercemar; B - salur masuk dan keluar sungai yang kurang tercemar

Peranti boleh lipat "paip dalam paip" (Rajah 8.3.8) dibuat daripada bahagian di mana paip luar 4 disatukan oleh tudung biasa 3, yang berfungsi untuk menukar aliran penyejuk dari satu paip luar ke paip luar yang lain, dan paip dalam disambungkan menggunakan kembar pusing pada bebibir di dalam penutup ini. Daripada bahagian tersebut, bateri radas berbilang aliran boleh diambil jika kadar aliran penyejuk tinggi (10–200 t/j dalam paip dan sehingga 300 t/j dalam anulus). Kelebihan radas tiub dalam paip boleh lipat ialah ia boleh dibersihkan secara kerap (seperti cangkang dan tiub) daripada mendapan dan menggantikan paip dalaman atau luaran sekiranya berlaku kerosakan atau kakisan.

Biasanya, dalam peranti "paip-dalam-paip", aliran penyejuk yang lebih tercemar dibenarkan melalui tiub dalam, dan yang kurang tercemar - melalui anulus.

Dalam penukar haba reka bentuk yang boleh dilipat, paip dalam di bahagian luar mungkin ada sirip untuk meningkatkan kawasan pertukaran haba dan dengan itu meningkatkan kecekapan pemindahan haba. Penukar haba boleh lipat membenarkan pembersihan luaran dan permukaan dalaman paip, serta menggunakan tiub dalam bersirip. Ini memungkinkan untuk meningkatkan jumlah haba yang dipindahkan dengan ketara.. Rajah 8.3.9 menunjukkan tiub bersirip.

nasi. 8.3.9. Tiub bersirip:

a - rusuk dikimpal berbentuk palung; b - rusuk yang digulung; c - rusuk tersemperit; g - rusuk berbentuk spike yang dikimpal; d - tulang rusuk yang berkerut.