Wymiennik ciepła to energooszczędne urządzenie, które przenosi ciepło między dwoma lub więcej płynami o różnych temperaturach. W przypadku ogrzewania dużych powierzchni istnienie wymiennika ciepła jest niezbędne.
Zgodnie z metodą wymiany ciepła wymiennika ciepła, wymiennik ciepła można podzielić na trzy kategorie:
Bezpośrednio kontaktowy wymiennik ciepła, zwany także hybrydowym wymiennikiem ciepła, to urządzenie, w którym gorące i zimne płyny stykają się bezpośrednio i wymieniają ciepło. Zwykle dwa płyny w bezpośrednim kontakcie to gaz i ciecz o niższym ciśnieniu parowania;
Zasada działania wymiennika ciepła magazynującego energię polega na wykorzystaniu przewodności cieplnej substancji stałych. W szczególności czynnik grzewczy najpierw podgrzewa substancję stałą do określonej temperatury, a następnie czynnik zimny uzyskuje ciepło z substancji stałej. Dzięki temu procesowi można zrealizować wymianę ciepła. ;
Ścianka działowa wymiennika ciepła wykorzystuje również przewodzenie ciepła pośrednika, a media zimne i gorące są oddzielone solidną ścianką działową i wymieniają ciepło przez ściankę działową. W przedsiębiorstwach ciepłowniczych najczęściej stosowane są wymienniki ciepła ze ściankami działowymi. Według różnych struktur można go również podzielić na rurowe wymienniki ciepła, płytowe wymienniki ciepła i wymienniki ciepła z rurami cieplnymi.
1
Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła
Płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła są również nazywane wymiennikami płaszczowo-rurowymi. Jest to wymiennik ciepła z przegrodami, w którym jako powierzchnię wymiany ciepła wykorzystuje się ścianę wiązki rur zamkniętą w płaszczu. Ten rodzaj wymiennika ciepła ma stosunkowo prostą konstrukcję i niezawodne działanie. Może być wykonany z różnych materiałów konstrukcyjnych (głównie materiałów metalowych) i może być stosowany w wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu. Obecnie jest to najczęściej stosowany typ.
Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła
Zgodnie z przyjętymi środkami kompensacyjnymi, płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła można podzielić na cztery typy: stałe wymienniki ciepła z rurami, wymienniki ciepła z pływającą głowicą, wymienniki ciepła w kształcie litery U i wymienniki ciepła z dławnicami.
2
Stały wymiennik ciepła z blachy rurowej
Stały wymiennik ciepła z rurami jest rodzajem płaszczowo-rurowego wymiennika ciepła. Arkusze sitowe na obu końcach wymiennika ciepła z nieruchomym arkuszem rurowym są połączone z płaszczem przez spawanie i składają się głównie z płaszcza, arkusza sitowego, wiązki rur, pokrywy górnej (głowicy) i innych elementów.
Stały wymiennik ciepła z blachy rurowej
Zalety stałych wymienników ciepła z blachy rurowej to:
◆ Prosta struktura;
◆ Przy tej samej średnicy płaszcza liczba rur jest największa, a obejścia najmniejsza;
◆Każdą rurkę wymiennika ciepła można wymienić, a wnętrze rury jest łatwe do czyszczenia.
Wady stałych wymienników ciepła z blachy rurowej to:
◆Strony obudowy nie można czyścić mechanicznie;
◆Gdy różnica temperatur między rurą wymiennika ciepła a płaszczem jest duża (powyżej 50 stopni), powstanie naprężenie spowodowane różnicą temperatur. Rozwiązaniem jest zamontowanie kompensatora na płaszczu, tak aby nacisk od strony płaszcza nie mógł być zbyt duży ze względu na ograniczenie wytrzymałości kompensatora;
◆ Nadaje się tylko do zastosowań, w których ciecz jest czysta i niełatwa do osadzania się kamienia, a różnica temperatur między dwoma cieczami jest niewielka lub różnica temperatur jest duża, ale ciśnienie po stronie obudowy nie jest wysokie.
3
wymiennik ciepła z pływającą głowicą
Wymiennik ciepła z pływającą głowicą jest rodzajem płaszczowo-rurowego wymiennika ciepła. Ma jeden koniec płyty rurowej, który nie jest połączony z płaszczem i może swobodnie unosić się w kierunku osiowym. Nazywa się to również pływającą głową. Pływająca głowica składa się z pływającej płyty rurowej, pierścienia hakowego i pływającej pokrywy czołowej, która jest odłączalnym połączeniem, a wiązkę rur można wyciągnąć ze skorupy.
wymiennik ciepła z pływającą głowicą
Zalety wymienników ciepła z głowicą pływającą to:
◆Jeśli istnieje różnica temperatur między rurą wymiennika ciepła a płaszczem, to znaczy, gdy płaszcz lub rura wymiennika ciepła rozszerzają się, nie wystąpi naprężenie związane z różnicą temperatur;
◆ Wiązkę rur można wyciągnąć z obudowy, co jest wygodne do czyszczenia wewnątrz i między rurami.
Wady wymienników ciepła z pływającą głowicą to:
◆ Skomplikowana konstrukcja, duża ilość materiałów i wysokie koszty;
◆Jeżeli uszczelnienie pomiędzy pływającą pokrywą głowicy a pływającą ścianą rurową nie jest szczelne, wystąpi wewnętrzny wyciek, powodujący wymieszanie dwóch mediów.
4
Wymiennik ciepła w kształcie litery U
Rurowy wymiennik ciepła w kształcie litery U jest rodzajem płaszczowo-rurowego wymiennika ciepła, który składa się z arkuszy rur, skorup, wiązek rur i innych elementów. Każda rura wymiennika ciepła w kształcie litery U jest wygięta w kształt litery U, a wlot i wylot są odpowiednio zainstalowane po obu stronach tego samego arkusza sitowego. Głowica podzielona jest przegrodą na dwie komory, dzięki czemu każdą rurkę można dowolnie rozszerzać i kurczyć. , niezależnie od innych rur i obudów.
Wymiennik ciepła w kształcie litery U
Zalety wymienników ciepła U-rurowych to:
◆ Wiązka rur może swobodnie unosić się na wodzie bez uwzględnienia naprężeń związanych z różnicą temperatur i może być używana w sytuacjach o dużej różnicy temperatur;
◆ Ma tylko jedną płytkę rurową, mniej kołnierzy, mniej punktów wycieku i prostą konstrukcję;
◆ Rurowy wymiennik ciepła w kształcie litery U jest niezawodny w działaniu i niedrogi.
Wady wymienników ciepła U-rurowych to:
◆ Trudno jest wyczyścić wnętrze tuby. Ponieważ rura musi mieć określony promień gięcia, stopień wykorzystania dna sitowego jest niski;
◆ Odległość między rurami w najbardziej wewnętrznej warstwie wiązki rur jest duża, a strona powłoki jest łatwa do zwarcia. Gdy prędkość przepływu w rurze jest zbyt wysoka, spowoduje to poważną erozję odcinka rury zginanej w kształcie litery U i wpłynie na jej żywotność;
◆Jeżeli dętka jest uszkodzona, nie można jej wymienić, więc odsetek odpadów jest wysoki.
5
Natryskowy wymiennik ciepła
Rozpyłowy wymiennik ciepła jest rodzajem rurowego wymiennika ciepła, który mocuje rury wymiany ciepła na stalowej ramie w rzędach, gorący płyn przepływa w rurach, a woda chłodząca jest równomiernie wylewana z górnego urządzenia natryskowego, więc jest zwany także chłodnicą natryskową. Zewnętrzna strona rury natryskowego wymiennika ciepła jest warstwą cieczy o wysokim stopniu turbulencji, a współczynnik przenikania ciepła na zewnątrz rury jest znacznie większy niż w przypadku zanurzonego wymiennika ciepła. Ponadto natryskowy wymiennik ciepła jest najczęściej umieszczany w miejscu, w którym krąży powietrze, a odparowanie wody chłodzącej odbiera również część ciepła, co może obniżyć temperaturę wody chłodzącej i zwiększyć siłę napędową wymiany ciepła . W porównaniu z zanurzeniowym wymiennikiem ciepła efekt wymiany ciepła natryskowego wymiennika ciepła jest znacznie lepszy.
Natryskowy wymiennik ciepła
Zalety natryskowych wymienników ciepła to:
◆Prosta struktura i niski koszt;
◆Może obniżyć temperaturę wody chłodzącej i zwiększyć siłę napędową wymiany ciepła;
◆Może wytrzymać wysokie ciśnienie;
◆Łatwy w utrzymaniu i czyszczeniu, niskie wymagania co do jakości wody.
Wady natryskowych wymienników ciepła to:
◆Nierównomierne rozpylanie wody chłodzącej wpłynie na efekt wymiany ciepła;
◆Może być instalowany tylko na zewnątrz.
6
Rurowy wymiennik ciepła
Obudowa wymiennika ciepła jest rodzajem rurowego wymiennika ciepła, który jest koncentryczną okrągłą obudową połączoną dwiema standardowymi rurami o różnych rozmiarach. Zewnętrzna nazywana jest stroną skorupy, a wewnętrzna nazywana jest stroną tuby. Dwa różne media mogą przepływać w odwrotnej kolejności (lub w tym samym kierunku) po stronie płaszcza i po stronie rury, aby uzyskać efekt wymiany ciepła. Rurowe wymienniki ciepła zwykle składają się z płaszcza (w tym płaszcza wewnętrznego i płaszcza zewnętrznego), kolanka w kształcie litery U, dławnicy i tym podobnych.
Rurowy wymiennik ciepła
Zaletami wymienników ciepła obudowy są:
◆Prosta konstrukcja, odporna na wysokie ciśnienie;
◆Powierzchnię wymiany ciepła można zwiększać lub zmniejszać w zależności od potrzeb, co jest wygodne do zastosowania.
Wady obudowych wymienników ciepła to:
◆ Między rurami jest wiele połączeń, które łatwo przeciekają;
◆Duża powierzchnia podłogi i duże zużycie metalu na jednostkę powierzchni wymiany ciepła.
7
Płaszczowy wymiennik ciepła
Płaszczowy wymiennik ciepła jest rodzajem płytowego wymiennika ciepła, który jest wykonany przez zainstalowanie płaszcza na zewnętrznej ścianie pojemnika i ma prostą konstrukcję; ale jego powierzchnia grzewcza jest ograniczona ścianą pojemnika, a współczynnik przenikania ciepła nie jest wysoki. W celu poprawienia współczynnika przenikania ciepła i równomiernego podgrzewania cieczy w czajniku można w czajniku zamontować mieszadło. Gdy woda chłodząca lub czynnik grzewczy niezmienny w fazie jest przepuszczany do płaszcza, w płaszczu można również ustawić spiralne przegrody lub inne środki zwiększające turbulencje, aby zwiększyć współczynnik przenikania ciepła po jednej stronie płaszcza. Aby zrekompensować brak powierzchni wymiany ciepła, wężownice można zamontować również wewnątrz czajnika. Płaszczowe wymienniki ciepła są szeroko stosowane do ogrzewania i chłodzenia procesów reakcyjnych.
Płaszczowy wymiennik ciepła
Zalety płaszczowych wymienników ciepła to:
◆ Prosta struktura;
◆Łatwy w obróbce.
Wady płaszczowych wymienników ciepła to:
◆Mała powierzchnia wymiany ciepła i niska wydajność wymiany ciepła.
8
Spiralny płytowy wymiennik ciepła
Spiralny płytowy wymiennik ciepła jest rodzajem płytowego wymiennika ciepła, który jest wykonany z dwóch równoległych metalowych płyt, tworzących wewnątrz dwa koncentryczne spiralne kanały. Pośrodku wymiennika ciepła umieszczona jest przegroda oddzielająca kanały spiralne, a między dwiema płytami przyspawana jest kolumna dystansowa, aby zachować odstęp między kanałami.
Spiralny płytowy wymiennik ciepła
Zalety spiralnych płytowych wymienników ciepła to:
◆Wysoki współczynnik przenikania ciepła;
◆ Niełatwe do skalowania i blokowania;
◆ Możliwość wykorzystania źródła ciepła o niższej temperaturze;
◆Kompaktowa konstrukcja.
Wady spiralnych płytowych wymienników ciepła to:
◆Ciśnienie robocze i temperatura nie powinny być zbyt wysokie;
◆Remont nie jest łatwy.
9
wymiennik ciepła typu heat-pipe
Rura cieplna jest tworzona przez napełnienie pewnej ilości określonej cieczy roboczej szczelną metalową rurką, która usuwa nieskraplający się gaz. Ciecz robocza pochłania ciepło na gorącym końcu, wrze i odparowuje. Wytworzona para przepływa do zimnego końca, gdzie skrapla się i uwalnia utajone ciepło. Kondensat powraca do gorącego końca, ponownie wrze i odparowuje. Ten cykl jest powtarzany, a ciepło jest w sposób ciągły przenoszone z gorącego końca do zimnego końca.
wymiennik ciepła typu heat-pipe
Zalety wymienników ciepła z rurkami cieplnymi to:
◆Prosta konstrukcja, długa żywotność i niezawodne działanie;
◆Wyjątkowo wysoka przewodność cieplna i dobre właściwości izotermiczne;
◆ Powierzchnia wymiany ciepła po obu stronach zimnej i gorącej strony może być dowolnie zmieniana, może przenosić ciepło na duże odległości i kontrolować temperaturę.
Jego wady to:
◆ Słaba odporność na utlenianie i odporność na wysoką temperaturę.
Środki ostrożności dotyczące użytkowania wymiennika ciepła:
◆Utrzymuj sieć rurociągów w czystości. Niezależnie od tego, czy jest to przed pracą, czy po jej zakończeniu, sieć rurociągów musi zostać oczyszczona, aby uniknąć zablokowania wymiennika ciepła. Dodatkowo należy zwrócić uwagę na oczyszczenie urządzenia odkażającego oraz filtra, aby cała wymiana ciepła przebiegła bezproblemowo.
◆Ściśle kontroluj zmiękczoną wodę. Przed przystąpieniem do obróbki czynnika grzewczego należy sprawdzić jakość wody w instalacji oraz w zbiorniku zmiękczacza i zatłaczać ją po stwierdzeniu, że jakość wody jest kwalifikowana.
◆ Przetestuj nowy system. W przypadku nowego układu nie można go od razu użytkować na przemian z wymiennikiem ciepła, ale nowy układ musi być eksploatowany przez określony czas, a wymiennik ciepła można włączyć do układu dopiero po zakończeniu próby działania. Ma to na celu zapobieżenie uszkodzeniu wewnętrznych elementów wymiennika ciepła przez zanieczyszczenia w sieci rurociągów
