Skall- og rørvarmevekslere, deres typer og design. Skall- og rørvarmevekslere

Innhold i seksjonen

En skall-og-rør varmeveksler (fig. 4.9) består av et foringsrør og en bunt med rør festet i rørplater (plater) for å lage strømningskanaler. Som regel tilføres mindre forurenset kjølevæske til det ringformede rommet, og mer forurenset kjølevæske tilføres rørene. Deksler til fordelerkamre og foringsrør som lukker ringrommet er utstyrt med beslag for inn- og utløp av varmebærere.

Fig.4.9. Skall og rør varmevekslere kontinuerlig handling:

a - enkelt-pass med stivt feste gitter; b - med konsentrisk; c - med segmentelle skillevegger i ringrommet; d - med temperaturkompensatorer på kroppen; e - med et flytende underhode; e - med U-formede rør; g - med pakkbokstetning på det øvre flytehodet; 1 - hus eller foringsrør; 2 - rørplater; 3 - rør; 4 - bunner og deksler til distribusjonskamre; 5, 6 - flenser; 7 - støtter

Skall- og rørvarmevekslere brukes til oppvarming og nedkjøling av væsker og gasser, samt til fordampning og kondensering av stoffer i div. teknologiske prosesser. Spesielt brukes de som regenerative varmeovner. matevann, i vannbehandlingssystemer, som oljekjølere.

På gitt flyt kjølevæske G, kg/s og den valgte bevegelseshastigheten w, m / s, i rør deres antall i en passasje av varmeveksleren

n= 4G/(w rp d 2).

Overflate på varmeveksling

F=p d ons l nz,

hvor l- arbeidslengde på rør; d cp - deres beregnede diameter, lik

d cp = 0,5 ( d n + d i);

z- antall passasjer i rørrommet. Lengden på varmevekslerrør anbefales å være 1000, 1500, 2000, 3000, 4000, 6000 og 9000 mm. I skall-og-rør varmevekslere med et overflateareal på opptil 300 m 2 - ikke mer enn 4000 mm.

Plassering av rør i rørplater utføres langs toppunktene til likesidede trekanter, langs konsentriske sirkler eller langs toppunktene til firkanter. Den vanligste måten er det første alternativet (fig. 4.10). Antall rør i apparatet, avhengig av deres diameter, diameteren på kroppen og antall slag i rørrommet, er angitt i tabell. 4,9 [7, 8].

Fig.4.10. Plassering av rør i rørplaten:

a - langs konsentriske sirkler; b - langs toppunktene til likesidede trekanter; c - sjakk; g - korridor

Tabell 4.9. Antall rør i skall-og-rør varmevekslere når de er plassert langs toppene av likesidede trekanter [7, 8]

Merk: I parentes står antall rør for varmevekslere når de er plassert uten fendere, når rør legges på begge sider av den store sekskanten.

Diameter og åpninger av hull i rørplater og varmevekslerplater, når rør er plassert på toppen likesidet trekant, bestemt av ytre diameter på rørene (tabell 4.10).

Tabell 4.10. Hulldiametre i rørplater og bafler til skall-og-rør varmevekslere [8]

Ved utvidelse av rør, trinnet s= (l,3 ¸ 1,6) d n, ved sveising s= l,25 d n. Minimum tykkelse: for stålrist d p min = 5 + 0,125 d n, kobber d p min \u003d \u003d 10 + 0,2 d n Tykkelsen på gitteret kontrolleres ved styrkeberegning, tar hensyn til svekkelse av hull og måten rørene er plassert.

Indre diameter på skallet til en enkeltpass varmeveksler D i = s (b - 1) + 4d heller ikke D c = l,l s\(\sqrt(n)\) ; flerveis - D c = l,l s \(\sqrt(n/\psi)\), hvor b er antall rør på diagonalen til den store sekskanten; \(\psi\)- fyllingsfaktoren til rørplaten, lik 0,6 - 0,8.

Den beregnede verdien av foringsrørets indre diameter rundes opp til nærmeste av følgende serier: 3600, 3800 og 4000 mm. Sylindriske foringsrør til apparater kan lages av stålrør med en ytre diameter på 159, 219, 273, 325, 377, 426, 480, 530, 720, 820, 920 og 1020 mm.

For varmevekslere uten ledeplater, det frie tverrsnittsarealet til ringrommet (nd))_(n)^(2)z\right)\text(.)\)

Hvis en f mt > f, hvor f- den beregnede verdien av den åpne delen av det ringformede rommet, deretter deles det ringformede rommet med skillevegger i antall passasjer Jeg = f mt / f. Antall passeringer i det ringformede rommet anbefales tatt fra området 1, 2, 3, 4, 6. For en varmeveksler, der ringrommet er delt inn i Jeg passasjer ved tverrgående segmentelle skillevegger, den reduserte seksjonen, i henhold til området som kjølevæskehastigheten i det ringformede rommet beregnes (spesifisert),

\((f)_(\text(pr))=(f)_(\text(mt))(l)_(c)\phi /(L)_(\text(eq)),\)

hvor l c er avstanden mellom segmentpartisjonene; j - koeffisient som tar hensyn til innsnevringen av den åpne delen av annulus ())^(2));\]

L eq = l c + D klokken 4 b /3 – ekvivalent banelengde for kjølevæsken; b- avstand fra kanten av segmentpartisjonen til enhetens kropp, b= (0,2 ¸ 0,4) D i.

Skall- og rørvarmevekslere generelt formål laget av karbon eller av rustfritt stål med varmevekslerflate fra 1 til 2000 m 2 for nominelt trykk opp til 6,4 MPa. Strukturelt er de delt inn i typer vist i fig. 4.9. Hovedparametrene og dimensjonene til skall-og-rør varmevekslere er gitt i tabell. 4.11 - 4.16.

Skall-og-rør varmevekslere av typen TN (med faste rister) og TK (med linsekompensatorer på huset) er laget horisontalt og vertikalt av karbonstål (fig. 4.11). Varmevekslere av typen TH brukes til oppvarming og kjøling av væske- og gassformige medier med temperaturer fra – 30°С til + 350°С for betinget trykk fra 0,6 til 6,4 MPa.

Fig.4.11. Blokk med to skall-og-rør varmevekslere

Hvis temperaturforskjellen mellom varmebærerne overstiger 50°C, anbefales det å bruke varmevekslere av kollektortype designet for et arbeidstrykk på ikke mer enn 2,5 MPa.

Varmevekslere av typene TN, TK og TP laget av karbonstål og konstruert for et eksplosivt eller giftig miljø, avhengig av temperaturen, skal tillates å operere med redusert trykk i henhold til [8]. Ved kjølevæsketemperaturer over 400 ° C er det nødvendig å bruke varmevekslere laget av legert stål.

Hovedparametrene til sveisede varmevekslere er gitt i tabell. 4.13 og 4.14.

Rør for varmevekslere velges fra driftsforholdene og miljøets aggressivitet. For standard varmevekslere benyttes rør av karbonstål 10 eller 20, korrosjonsbestandig stål OX18N10T og messing LOMsh 70-1-0,06. Plassering av rør i gitter utføres langs toppunktene til likesidede trekanter.

Tabell 4.11. Spesifikasjoner vannvarmere, GOST 27590-88 og OST 34-588-68

Tabell 4.12. Tekniske egenskaper for horisontalt dampvann

varmeovner, GOST 28679-90, OST 34-351-68, OST 34-352-68,

OST 34-376-68 og OST 34-577-68

Rørplater av varmevekslere med en skalldiameter fra 600 til 1200 mm, designet for aggressive miljøer, er laget av to lag stål: VMStZsp sammen med Kh18N10T eller fra 16GS sammen med Kh18N10T.

Varmevekslere av typene TN og TK kan settes sammen til blokker bestående av flere horisontale enheter. Antall enheter i blokken og dimensjoner tatt i henhold til det totale arealet av varmevekslingsoverflaten [8].

Varmevekslere med flytende hode (Figur 4.3 og 4.12) brukes til å varme eller avkjøle væske- og gassformige medier innenfor driftstemperaturer fra kl. – 30 til +450 °С og betinget trykk fra 1,6 til 6,4 MPa i røret eller ringrommet. Hovedparametrene til vertikale og horisontale varmevekslere er gitt i tabell. 4.12, 4.13 og 4.15. Huset, fordelingskammeret og dekslene er laget av VMStZsp stål eller 16GS stål. Avhengig av formålet med apparatet, brukes rør laget av stål 20 eller AMg2M legering. For kondensatorer brukes rør av messing LOMsh 70-1-0,06 eller LAMsh 77-2-0,06. For oppvarming eller avkjøling av aggressive medier brukes rør laget av X5M stål eller OX18N10T korrosjonsbestandig stål. I dette tilfellet er rørplater laget av stål 16GS eller to lag stål 16GS og X18X10T.

Fig.4.12. Skall- og rørvarmeveksler med flytende hode:

1 - distribusjonskammerdeksel; 2 - distribusjonskammer; 3 - foringsrør; 4 - rør; 5 - foringsrørdeksel; 6 - flytende hodedeksel; 7 - støtte

Fig.4.13. Skall- og rørvarmeveksler med U-rør:

1 - distribusjonskammerdeksel; 2 - foringsrør; 3 - U-formede rør; 4 - støtte

Varmevekslere med U-formede rør (fig. 4.13) brukes under varmevekslingsforhold ved driftstemperaturer på mediet fra -30 til +450 ° С. Standard varmevekslere er produsert med en skalldiameter fra 325 til 1400 mm og de karakteristiske parametrene angitt i tabell. 4.16. Bruken av varmevekslere med U-formede rør reguleres av det nominelle trykket, som for nøytrale og ikke-eksplosive medier varierer fra 1,6 til 6,4 MPa. I varmevekslere med en middels temperatur på 100 til 450°C synker arbeidstrykket innenfor grensene spesifisert i [8]. Huset og fordelingskammeret er vanligvis laget av VMStZps eller 16GS stål. Varmevekslerrør er laget av stål 20, og i kondensatorer - fra AMg2M legering.

Styrkeberegninger strukturelle elementer varmevekslere laget av karbon eller legert stål er laget i samsvar med kravene i [9].

Varmevekslere "rør i rør" (fig. 4.14) brukes til oppvarming og kjøling av væsker ved trykk opp til 2,5 MPa og temperaturer opp til + 450 ° C. Ved design utmerker seg enheter med en stiv sveiset struktur (TT-type), med kjertler i en eller begge ender av rørene (TT-C-type), med ribbede rør (TT-R-type). Hovedparametrene og dimensjonene til varmevekslerne er gitt i tabell. 4.17. De er laget av solidvalsede rør. Rørmateriale - karbonstål eller rustfritt stål.

Fig.4.14. Varmeveksler type "rør i rør":

1 – slange; 2 - ytre rør; 3 - kalach

Seriell og parallell tilkobling av individuelle enheter "rør i rør" lar deg lage varmevekslere med et overflateareal på 1 til 250 m 2 . Enkelheten i utformingen av enheter av denne typen gjør at de kan produseres i verksteder til virksomheter.

Tabell 4.13. Sveisede skall-og-rør varmevekslere med faste rørplater og shell-og-rør varmevekslere med temperaturkompensator på skallet [8]

Tabell 4.14. Skall- og rørvarmevekslere [8]

Tabell 4.15. Skall- og rørvarmevekslere med flytende hode [8]

Tabell 4.16. Skall- og rørvarmevekslere med U-formet

rør [8]

Tabell 4.17. Varmevekslere av typen "rør i rør" [ 8 ]

Teknisk beskrivelse

Skall- og rørvarmevekslere produsert av Geoclima- en ganske kompleks enhet, og det er mange varianter av den. De tilhører typen recuperative. Inndelingen av varmevekslere i typer gjøres avhengig av kjølevæskens bevegelsesretning.

Typer skall-og-rør varmevekslere:

• kryssflyt;
• motstrøm;
• direkte flyt.

Skall-og-rør varmevekslere har fått navnet sitt fordi de tynne rørene som kjølevæsken beveger seg gjennom, er plassert i midten av hovedhuset. Antall rør i midten av foringsrøret avgjør hvor raskt stoffet vil bevege seg. På sin side vil varmeoverføringskoeffisienten avhenge av hastigheten på stoffets bevegelse. CROM / GEOCLIMA skall-og-rør varmevekslere brukes til oppvarming/kjøling, kondensering/fordamping av ulike væske- og dampmedier i ulike produksjonsprosesser.

Produksjonen av skall-og-rør varmevekslere i Russland gjør følgende typer enheter:

• Skall-og-rør varmevekslere Geoclima for komprimerte gasser
• Skall-og-rør varmevekslere Geoclima for avgass varmegjenvinning
• Skall-og-rør varmevekslere Geoclima for biogasskjøling
• Skall-og-rør varmevekslere Geoclima – damp/vann
• Skall- og rørvarmevekslere Geoclima for CO 2
• Skall-og-rør varmevekslere Geoclima laget av spesielle materialer (inox 304, 316, 316L, 316Ti, 321, 90Cu10NiFe, 70Cu30NiFe, karbonstål, titan)
• Skall-og-rør varmevekslere Geoclima med koaksiale rør. (brukes til oppvarming av kjøling av gasser, oljer, aggressive medier, spillvarmegjenvinning røykgasser. Arbeidsforhold for skall-og-rør varmevekslere med CROM koaksiale rør; trykk -300ATM, temperatur +600*С.
• Skall-og-rør varmevekslere Geoklima av oversvømmet type (kjølemediesirkulasjon skjer i ringrommet, og vannsirkulasjon skjer gjennom rør).

Egenskaper

Bruken av avanserte utviklinger og teknologier for å lage skall-og-rør varmevekslere gir den ultimate varmeoverføringseffektiviteten med samme størrelse.

For produksjon av skall-og-rør varmevekslere brukes legert og høyfast stål. Disse typer stål brukes fordi disse enhetene som regel opererer i et ekstremt aggressivt miljø som kan forårsake korrosjon.

Varmevekslere er også delt inn i typer. Følgende typer enhetsdata produseres:

• med temperaturhuskompensator;
• med faste rør;
• med U-rør;
• med flytende hode;
• kanskje også kompleks applikasjon ulike designløsninger, for eksempel et flytende hode og en termisk kompensator kan brukes i ett design.

Skall-og-rør-enheter er klassifisert i henhold til deres funksjoner:

• Varmevekslere er universelle;
• Fordampere;
• Kondensatorer;
• Kjøleskap;

Etter plassering er varmevekslere:

• Horisontal;
• vertikal

Utstyrets karakteristiske egenskaper:
Den viktigste og viktigste fordelen er høy holdbarhet av denne typen enheter for hydrauliske støt. De fleste typer varmevekslere som produseres i dag har ikke denne kvaliteten.

Den andre fordelen er at skall- og rørenheter ikke trenger et rent miljø. De fleste enheter i aggressive miljøer er ustabile. For eksempel har ikke platevarmevekslere denne egenskapen, og kan utelukkende fungere i rene miljøer.

Tredje betydelig fordel skall- og rørvarmevekslere er deres høye effektivitet. Effektivitetsmessig kan det sammenlignes med Plate varmeveksler, som etter de fleste parametere er den mest effektive.

Dermed kan vi med sikkerhet si at skall-og-rør varmevekslere er blant de mest pålitelige, holdbare og svært effektive enhetene:

• bra ytelse
• kompakthet
• pålitelighet
• allsidighet i bruk.

Skall- og rørvarmevekslere er blant de vanligste enhetene. De brukes til varmeoverføring og termokjemiske prosesser mellom ulike væsker, damper og gasser - både uten endring, og med en endring i deres aggregeringstilstand.

Skall- og rørvarmevekslere dukket opp på begynnelsen av det tjuende århundre i forbindelse med behovene til termiske stasjoner i varmevekslere med stor overflate, slik som kondensatorer og varmtvannsberedere som opererer på relativt høytrykk. Skall- og rørvarmevekslere brukes som kondensatorer, varmeovner og fordampere. For tiden har deres design, som et resultat av spesiell utvikling, tatt i betraktning driftserfaring, blitt mye mer avansert. I de samme årene begynte bred industriell bruk i oljeindustrien. For drift i vanskelige forhold varmeovner og massekjølere, fordampere og kondensatorer var nødvendig for ulike fraksjoner av råolje og tilhørende organiske væsker. Varmevekslere måtte ofte jobbe med forurensede væsker under høye temperaturer og trykk, og derfor måtte de designes for å være enkle å reparere og rengjøre.

I løpet av årene skall- og rørvarmevekslere ble den mest brukte apparattypen. Dette er først og fremst på grunn av påliteligheten til designet, et stort sett med alternativer for ulike forhold operasjon, spesielt:

• enfasestrømmer, koking og kondens på varme og kalde sider varmeveksler med vertikal eller horisontal design
• trykkområde fra vakuum til høye verdier
• mye varierende trykkforskjeller på begge sider på grunn av det store utvalget av alternativer
• oppfylle kravene til termiske spenninger uten en betydelig økning i kostnadene for enheten
• størrelser fra liten til ekstremt stor (5000 m2)
• mulighet for søknad ulike materialer i henhold til kostnad, korrosjon, temperaturregime og trykk
• bruk av utviklede varmevekslerflater både i og utenfor rørene, ulike forsterkere mv.
• muligheten for å trekke ut rørbunten for rengjøring og reparasjon

Imidlertid et så bredt utvalg av bruksforhold skall- og rørvarmevekslere og deres utforming bør på ingen måte utelukke leting etter andre, alternative løsninger, som bruk av plate-, spiral- eller kompaktvarmevekslere, der deres egenskaper er akseptable og deres bruk kan føre til mer økonomiske løsninger.

Skall- og rørvarmevekslere består av rørbunter festet i rørplater, foringsrør, deksler, kamre, dyser og støtter. Rør- og ringrom i disse enhetene er atskilt, og hver av dem kan deles opp av skillevegger i flere passasjer. Klassisk opplegg vist på figuren:

Varmeoverføringsoverflaten til enhetene kan variere fra flere hundre kvadratcentimeter til flere tusen. kvadratmeter. Så, kondensator damp turbin med en kapasitet på 150 MW består av 17 tusen rør med en total varmevekslerflate på ca. 9000 m 2 .

Ordninger av skall-og-rør-enheter av de vanligste typene er vist i figuren:

Hus (kropp) skall og rør varmeveksler er et rør sveiset av en eller flere stålplater. Skjell skiller seg hovedsakelig i måten de er koblet til rørplaten og dekslene. Veggtykkelsen på foringsrøret bestemmes av arbeidsmediets trykk og foringsrørets diameter, men antas å være minst 4 mm. Flenser er sveiset til de sylindriske kantene på foringsrøret for tilkobling med deksler eller bunner. Apparatstøtter er festet til den ytre overflaten av foringsrøret.

rørformet skall- og rørvarmevekslere laget av rette eller buede (U- eller W-formede) rør med en diameter på 12 til 57 mm. Sømløse stålrør foretrekkes.

I strømningsområdet til det ringformede rommet er det 2-3 ganger større enn strømningsområdet inne i rørene. Derfor, ved like strømningshastigheter av varmebærere med samme fasetilstand, er varmeoverføringskoeffisientene på overflaten av det ringformede rommet lave, noe som reduserer den totale varmeoverføringskoeffisienten i apparatet. Enheten av skillevegger i det ringformede rommet skall og rør varmeveksler bidrar til en økning i kjølevæskens hastighet og en økning i effektiviteten av varmeoverføring.

Rørplater (gitter) brukes til å feste en bunt med rør i dem ved hjelp av fakling, demontering, sveising, tetting eller pakkbokser. Rørplatene er sveiset til foringsrøret (fig. a, c), boltet mellom flensene på foringsrøret og dekselet (fig. b, d) eller boltet kun til flensen til det frie kammeret (fig. e, f). . materialet til platene er vanligvis stålplater med en tykkelse på minst 20 mm.

Skall- og rørvarmevekslere kan være stiv (fig. a, j), ikke-stiv (fig. d, e, f, h, i) og semi-stiv (fig. b, c, g) design, enkelt-pass og multi-pass, direktestrøm, motstrøm og tverrstrøm, horisontal, skråstilt og vertikal.

Figur a) viser en enveis varmeveksler med rette rør av stiv design. Huset og rørene er forbundet med rørplater og derfor er det ingen mulighet for å kompensere for termiske forlengelser. Slike enheter er enkle i design, men kan bare brukes ved relativt små temperaturforskjeller mellom kroppen og rørbunten (opptil 50 ° C). De har lave varmeoverføringskoeffisienter på grunn av den lave hastigheten til kjølevæsken i ringrommet.

PÅ skall- og rørvarmevekslere strømningsarealet til det ringformede rommet er 2-3 ganger større enn strømningsarealet til rørene. Derfor, ved de samme strømningshastighetene for varmebærere som har samme aggregeringstilstand, er varmeoverføringskoeffisientene på overflaten av det ringformede rommet lave, noe som reduserer varmeoverføringskoeffisienten i apparatet. Arrangementet av ledeplater i det ringformede rommet bidrar til en økning i kjølevæskehastigheten og en økning i varmeoverføringskoeffisienten. Figur 1b viser varmeveksler med tverrgående ledeplater i ringrommet og halvstiv membrankompensasjon for termiske forlengelser på grunn av en viss bevegelsesfrihet til den øvre rørplaten.

I damp-væske varmevekslere damp passerer vanligvis i det ringformede rommet, og væsken - gjennom rørene. Temperaturforskjellen mellom skallveggen og rørene er vanligvis betydelig. For å kompensere for forskjellen i termiske forlengelser mellom foringsrøret og rørene, installeres linse (fig. c), pakkboks (fig. h, i) eller belg (fig. g) kompensatorer.

For å eliminere spenninger i metallet på grunn av termisk forlengelse, enkeltkammer varmevekslere med bøyde U- og W-formede rør. De er hensiktsmessige ved høyt trykk av kjølevæsker, siden fremstilling av vannkamre og festing av rør i rørplater i høytrykksapparater er komplekse og kostbare operasjoner. Apparater med bøyde rør kan imidlertid ikke brukes mye på grunn av vanskeligheten med å produsere rør med forskjellige bøyeradier, vanskeligheten med å erstatte rør og ulempen med å rengjøre bøyde rør.

Kompensasjonsanordninger er vanskelige å produsere (membran, belg, med bøyde rør) eller ikke tilstrekkelig pålitelige i drift (linse, kjertel). Mer perfekt design varmeveksler med stiv feste av den ene rørplaten og fri bevegelse av det andre brettet sammen med det indre dekselet til rørsystemet (fig. e). en viss økning i kostnadene for apparatet på grunn av en økning i diameteren til kroppen og produksjonen av en ekstra bunn er rettferdiggjort av enkelhet og pålitelighet i drift. Disse enhetene kalles varmevekslere"flytende hode". Varmevekslere med tverrstrøm (fig. j) er preget av en økt varmeoverføringskoeffisient på den ytre overflaten på grunn av det faktum at kjølevæsken beveger seg over rørbunten. Ved tverrstrøm avtar temperaturforskjellen mellom varmebærerne, men med tilstrekkelig antall rørseksjoner er forskjellen i forhold til motstrøm liten. I noen design som f.eks varmevekslere når gass strømmer i det ringformede rommet og væske i rør, brukes rør med tverrgående ribber for å øke varmeoverføringskoeffisienten.

Blant alle typer varmevekslere er denne typen den vanligste. Den brukes når du arbeider med væsker, gassformige og dampformige medier, inkludert hvis tilstanden til mediet endres under destillasjonsprosessen.

Historie om utseende og gjennomføring

Oppfunnet skall-og-rør (eller) varmevekslere på begynnelsen av forrige århundre, for aktivt å bruke under driften av termiske kraftverk, der et stort nummer av oppvarmet vann ble destillert ved forhøyet trykk. I fremtiden begynte oppfinnelsen å bli brukt til å lage fordampere og varmestrukturer. I løpet av årene har utformingen av skall-og-rør varmeveksleren blitt bedre, designet har blitt mindre tungvint, den utvikles nå slik at den er tilgjengelig for rengjøring individuelle elementer. Oftere begynte slike systemer å bli brukt i oljeraffineringsindustrien og produksjonen husholdningskjemikalier, siden produktene fra disse industriene bærer mye urenheter. Deres sediment krever bare periodisk rengjøring av de indre veggene til varmeveksleren.

Som vi ser i det presenterte diagrammet, består en skall-og-rør-varmeveksler av en bunt med rør som er plassert i kammeret og festet på et brett eller rist. Foringsrør - faktisk navnet på hele kammeret, sveiset fra et ark på minst 4 mm (eller mer, avhengig av egenskapene til arbeidsmiljøet), der det er små rør og et brett. Platestål brukes vanligvis som materiale for platen. Mellom seg er rørene forbundet med grenrør, det er også et innløp og utløp til kammeret, et kondensatavløp og skillevegger.

Avhengig av antall rør og deres diameter, varierer kraften til varmeveksleren. Så hvis varmeoverføringsoverflaten er omtrent 9000 kvm. m., varmevekslerkapasiteten vil være 150 MW, dette er et eksempel på driften av en dampturbin.

Utformingen av en skall-og-rør-varmeveksler innebærer tilkobling av sveisede rør til brettet og deksler, som kan være forskjellige, samt bøying av foringsrøret (i form av bokstaven U eller W). Nedenfor er de typer enheter som oftest forekommer i praksis.

En annen funksjon ved enheten er avstanden mellom rørene, som skal være 2-3 ganger deres tverrsnitt. Som et resultat er varmeoverføringskoeffisienten liten, og dette bidrar til effektiviteten til hele varmeveksleren.

Basert på navnet er en varmeveksler en enhet laget for å overføre den genererte varmen til en oppvarmet gjenstand. Kjølevæsken i dette tilfellet er designet beskrevet ovenfor. Driften av en skall-og-rør-varmeveksler er at kalde og varme arbeidsmedier beveger seg gjennom forskjellige skall, og varmeveksling skjer i rommet mellom dem.

Arbeidsmediet inne i rørene er flytende, mens varm damp passerer gjennom avstanden mellom rørene og danner kondensat. Siden veggene i rørene varmes opp mer enn brettet de er festet til, må denne forskjellen kompenseres, ellers ville enheten ha betydelige varmetap. Tre typer såkalte kompensatorer brukes til dette: linser, kjertler eller belg.

Også når du arbeider med væske under høyt trykk, brukes enkeltkammer varmevekslere. De har en U, W-type bøy, nødvendig for å unngå høye påkjenninger i stålet forårsaket av termisk ekspansjon. Produksjonen deres er ganske dyr, rør i tilfelle reparasjon er vanskelig å erstatte. Derfor er slike varmevekslere mindre etterspurt i markedet.

Avhengig av metoden for å feste rør til et brett eller rist, er det:

• Sveisede rør;
• Festet i utstrakte nisjer;
• Bolt til flens;
• forseglet;
• Har oljetetninger i festedesignet.

I henhold til konstruksjonstypen er skall-og-rør varmevekslere (se diagrammet ovenfor):

• Rigid (bokstaver i fig. a, j), ikke-stiv (d, e, f, h, i) og halvstiv (bokstaver i fig. b, c og g);
• Etter antall trekk - enkelt- eller flerveis;
• I retning av strømmen av den tekniske væsken - direkte, tverrgående eller mot den rettede strømmen;
• Etter plassering er platene horisontale, vertikale og plassert i et skråplan.

Det brede utvalget av skall-og-rør varmevekslere

1. Trykket i rørene kan nå ulike verdier, fra vakuum til det høyeste;
2. Kan nås nødvendig tilstand av termiske påkjenninger, mens prisen på enheten ikke vil endre seg vesentlig;
3. Dimensjonene på systemet kan også være forskjellige: fra en husholdningsvarmeveksler på et bad til et industriområde på 5000 kvadratmeter. m.;
4. Det er ikke nødvendig å forhåndsrense arbeidsmiljøet;
5. Bruk til å lage kjernen forskjellige materialer, avhengig av produksjonskostnadene. Imidlertid oppfyller de alle kravene til temperatur, trykk og korrosjonsbestandighet;
6. En egen seksjon med rør kan fjernes for rengjøring eller reparasjon.

Har designet mangler? Ikke uten dem: skall og rør varmeveksler veldig klumpete. På grunn av størrelsen krever den ofte en separat teknisk rom. På grunn av det høye metallforbruket er kostnadene ved å produsere en slik enhet også høye.

Sammenlignet med U-, W-rør- og fastrørsvarmevekslere har skall- og rørvarmevekslere flere fordeler og er mer effektive. Derfor kjøpes de oftere, til tross høy kostnad. På den andre siden, uavhengig produksjon et slikt system vil forårsake store vanskeligheter, og vil mest sannsynlig føre til betydelige varmetap under drift.

Spesiell oppmerksomhet under driften av varmeveksleren bør gis til tilstanden til rørene, samt justeringen avhengig av kondensatet. Ethvert inngrep i systemet fører til en endring i varmevekslingsområdet, derfor må reparasjoner og igangkjøring utføres av opplærte spesialister.

Du kan være interessert i:

industriell pumpe nødvendig i nesten alle bransjer. I motsetning til husholdningspumper de skal tåle høy belastning, være slitesterke og ha maksimal ytelse. I tillegg må pumper av denne typen være kostnadseffektive for bedriften de brukes i. For å kjøpe en passende industripumpe, er det nødvendig å studere hovedegenskapene og ta hensyn til ...

Oppvarming og kjølevæsker er nødvendig skritt i en rekke teknologiske prosesser. Til dette brukes varmevekslere. Prinsippet for drift av utstyret er basert på overføring av varme fra kjølevæsken, hvis funksjoner utføres av vann, damp, organiske og uorganiske medier. Når du velger hvilken varmeveksler som er best for en bestemt produksjonsprosess, må du være basert på design og materialegenskaper, fra ...

Den vertikale sumpen har formen av en sylindrisk tank laget av metall (noen ganger laget firkantet form). Formen på bunnen er konisk eller pyramideformet. Nybyggere kan klassifiseres basert på utformingen av innløpet - sentralt og perifert. Den mest brukte utsikten med sentralt innløp. Vannet i sumpen beveger seg i en synkende-stigende bevegelse. Arbeidsprinsipp for vertikal...

Energidepartementet har utarbeidet en plan for utbygging av grønn strøm innen 2020. Andel strøm fra alternative kilder elektrisitet skal nå 4,5 % av den totale mengden energi som produseres i landet. Men ifølge eksperter trenger landet rett og slett ikke en slik mengde elektrisitet fra fornybare kilder. Den generelle oppfatningen på dette området er å utvikle elektrisitetsproduksjon gjennom...

Skall- og rørvarmevekslere dukket opp på begynnelsen av 1900-tallet på grunn av behovet for termiske anlegg for store overflatevarmevekslere, som kondensatorer og varmtvannsberedere, som opererer ved relativt høyt trykk. Skall- og rørvarmevekslere brukes som kondensatorer, varmeovner og fordampere. For tiden har deres design, som et resultat av spesiell utvikling, tatt i betraktning driftserfaring, blitt mye mer avansert. I de samme årene startet den utbredte industrielle bruken av skall-og-rør-varmevekslere i oljeindustrien. Kraftig drift krevde lagervarmere og kjølere, fordampere og kondensatorer for ulike fraksjoner av råolje og tilhørende organiske væsker. Varmevekslere måtte ofte jobbe med forurensede væsker ved høye temperaturer og trykk, og derfor måtte de utformes slik at de lett kunne repareres og rengjøres.

I løpet av årene har skall- og rørvarmevekslere blitt den mest brukte typen apparater. Dette er først og fremst på grunn av påliteligheten til designet, et stort sett med alternativer for ulike driftsforhold, spesielt:

enfasestrømmer, koking og kondensering på varme og kalde sider av varmeveksleren med vertikal eller horisontal design;

trykkområde fra vakuum til høye verdier;

vidt varierende trykkfall på begge sider på grunn av det store utvalget av alternativer;

oppfylle kravene til termiske spenninger uten en betydelig økning i kostnadene for enheten;

størrelser fra små til ekstremt store (5000 m 2);

muligheten for å bruke ulike materialer i samsvar med kravene til kostnad, korrosjon, temperatur og trykk;

bruk av utviklede varmevekslerflater både inne i rørene og utsiden, ulike forsterkere, etc.;

muligheten for å trekke ut rørbunten for rengjøring og reparasjon.

I en skall-og-rør-varmeveksler strømmer en av varmebærerne gjennom rørene, den andre - gjennom ringrommet. Varme fra en kjølevæske til en annen overføres gjennom overflaten av en vegg av rør.

Skall-og-rør varmevekslere er single-pass, her beveger begge varmebærerne seg uten å endre retning over hele seksjonen (en langs røret, den andre langs ringrommet), og multi-pass, der strømninger sekvensielt endrer retning med hjelp av ekstra skillevegger, og øker dermed varmeoverføringskoeffisienten og strømningshastigheten.

Hovedelementene i skall-og-rør varmevekslere er rørbunter, rørplater, hus, deksler, grenrør. Endene av rørene festes i rørplatene ved fakling, sveising og lodding.

For å øke bevegelseshastigheten til varmebærere for å intensivere varmeoverføringen, er det ofte installert skillevegger, både i røret og i ringrommet.

Skall- og rørvarmevekslere kan være vertikale, horisontale og skråstilte i henhold til prosesskrav eller enkel installasjon. Avhengig av størrelsen på temperaturforlengelsen til rørene og kroppen, brukes skall-og-rør varmevekslere av en stiv, halvstiv og ikke-stiv design. Et av alternativene for en slik varmeveksler er vist i figur 1.2.1.

Ris. 1.2 - Skall- og rørvarmeveksler

Varmeoverføringsoverflaten til enhetene kan variere fra flere hundre kvadratcentimeter til flere tusen kvadratmeter.

Foringsrøret (kroppen) til en skall-og-rør varmeveksler er et rør sveiset av en eller flere stålplater. Skjell skiller seg hovedsakelig i måten de er koblet til rørplaten og dekslene. Veggtykkelsen på foringsrøret bestemmes av arbeidsmediets trykk og foringsrørets diameter, men antas å være minst 4 mm. Flenser er sveiset til de sylindriske kantene på foringsrøret for tilkobling med deksler eller bunner. Apparatstøtter er festet til den ytre overflaten av foringsrøret.

I skall-og-rør varmevekslere er strømningsarealet til det ringformede rommet 2-3 ganger større enn strømningsarealet til rørene. Derfor, ved de samme strømningshastighetene for varmebærere som har samme aggregeringstilstand, er varmeoverføringskoeffisientene på overflaten av det ringformede rommet lave, noe som reduserer varmeoverføringskoeffisienten i apparatet. Arrangementet av ledeplater i det ringformede rommet bidrar til en økning i kjølevæskehastigheten og en økning i varmeoverføringskoeffisienten.