Спиральные теплообменники принцип работы: Спиральные теплообменники | Справочная информация ГК «Атис»

Спиральные теплообменники | Справочная информация ГК «Атис»

28 июня 2013

Особая конструкция спиральных теплообменников разработана для узкоспециализированного применения. Эти аппараты требуются в тех случаях, когда необходимо организовать эффективный теплообмен между рабочими средами, которые содержат большое количество нерастворимых соединений. Одними из лучших в этом классе являются спиральные теплообменники РоСВЕП (или swep), которые созданы для работы с загрязнёнными, в том числе и химически активными жидкостями.

Условия применения спиральных теплообменников Swep

• Рабочие среды с высокой вязкостью и/или с механическими включениями, склонными к образованию осадков.
• В технологической схеме допускаются только незначительные потери давления.
• Планируется механическая очистка теплообменника для каждой из рабочих сред.

Принцип работы спирального теплообменника

В полном соответствии с названием в данном типе теплообменного оборудования рабочие среды движутся по спирали, при этом в конструкции могут использоваться 2 металлических листа (образуются 2 канала) или 4 листа (4 канала).

Поскольку магистрали, по которым движутся потоки, имеют криволинейную форму, то скорости движения сред постоянно меняются. При этом возникают турбулентные явления, которые увеличивают эффективность теплопередачи и, одновременно, создают эффект самоочищения внутренних поверхностей.

Несмотря на компактные размеры спиральные теплообменники относятся к оборудованию с высокой производительностью, благодаря чему находят применение в том числе для технологических линий, которые не позволяют устанавливать громоздкие аппараты.

Наиболее распространена противоточная схема движения рабочих сред, в меньшей степени встречаются параллельная и перекрёстная схема движения. Кроме того, возможно сконфигурировать теплообменник, в котором различные схемы будут комбинироваться.

Особенности спиральных теплообменников

• Эффективная теплопередача и высокая турбулентность потоков (эффект самоочистки).
• Компактные размеры.
• Низкие эксплуатационные расходы.
• Допускается эксплуатация в широком диапазоне нагрузок.
• Минимальные потери давления.
• Возможность максимально точно оптимизировать оборудование под конкретную технологическую схему.

ГК «Атис» предлагает теплообменники росвеп, tranter и swep — с помощью которых вы сможете организовать процесс теплообмена с максимальной эффективностью для любой технологической схемы при самых низких эксплуатационных расходах.

Вернуться к списку материалов

Спиральные пластинчатые теплообменники

Компания LHE производит пластинчатые спиральные теплообменники LHESpiral серии DSP

Теплообменник спиральный является одним из широко используемых устройств в промышленности и относится к пластинчатым сварным теплообменникам. Теплообменники делятся на два больших типа: разборные теплообменники и сварные. В зависимости от применения, целесообразность выбора падает на один или другой подтип. Но стоит заметить, что сварные теплообменники дороже.

Спиральные теплообменники обладают большим спектром применения. В своем большинстве, теплообменники данного типа, широко применяются в спиртовой, фармацевтической, химической, пищевой и других отраслях. Столь широкое применение, обеспечивает возможность использовать жидкости, которые содержат до 20 процентов примесей.

Спиральные теплообменники принцип работы, которых заключается в теплообмене между двумя жидкостями. Для реализации принципа работы, при обмене между жидкостями, используются вертикальные теплообменники. В случае если есть необходимость произвести теплообмен между паром и жидкостью, используются горизонтальные теплообменники.

Принцип устройства спирального теплообменника, не зависит от подтипа и его разновидностей. Но, напротив, все спиральные теплообменники, в своей основе имеют две пластины, которые и образуют поверхность нагрева. Для придания прочности конструкции, используется специальное, фиксированное расстояние между листами. Расчет спирального теплообменника достаточно сложен, так как при малейшем отклонении или погрешности, значительно уменьшится коэффициент полезного действия. В другом случае, ошибка при проведении расчета теплообменника может привести к уменьшению надежности работоспособности или уменьшению прочности конструкции.

В любом случае, при проектировании и создании спирального теплообменника, стоит учитывать все особенности, как материала, из которого он будет сконструирован, так и особенности применения. Но не стоит забывать, что спроектировать и реализовать теплообменник могут только специалисты, которые в точности могут произвести правильный расчет и выполнить все согласно разработанному проекту.

---

Выбор теплообменного оборудования

Компания LHEngineering обладает пакетом расчётных программ и квалифицированным персоналом для оптимального подбора теплообменного оборудования. Вы можете направить нам ваше задание, выбрав один из следующих способов:

1. Заполнить опросный лист и отправить его на наш электронный адрес: [email protected].
2. Заполнить онлайн опросный лист на нашем сайте в разделе «Расчет оборудования». 

Конструкция

Пластинчатый спиральный теплообменник LHESpiral представляет собой лист металла, с наваренными на него штифтами (для поддержания формы канала), свёрнутый в спираль и заключённый в кожух.

В горизонтальном исполнении конструкция пластинчатого спирального теплообменника является полностью разборной, и проточная часть его доступна для механической чистки.
При вертикальном исполнении конструкции и перекрёстном движении потоков теплообменник доступен для чистки только с одной из сторон.

Принцип работы

В пластинчатом спиральном теплообменнике, в зависимости от конструкции, возможно осуществить движение потоков как в противотоке, так и в перекрёстном токе. В зависимости от процесса используют 4 типа конструкции спиральных теплообменников:

1 тип – классический. Теплоносители движутся в противотоке, каждая из сторон доступна для чистки. Этот тип используется в основном для работы на процессах жидкость-жидкость.

2 тип – спиральный конденсатор. Теплоносители движутся в перекрёстном токе относительно друг друга. По стороне хладагента, который движется по спирали, теплообменник недоступен для механической чистки.

3 тип – спиральный охладитель газа. Рабочий процесс организован так же, как и во втором типе, только имеет отличие в разделительных перегородках по стороне газа.

4 тип – спиральный испаритель. Движение теплоносителей перекрёстное, греющий теплоноситель недоступен для чистки.

Область применения

Пластинчатый спиральный теплообменник незаменим в процессах, при которых создаются условия для забивания проточной части теплообменника включениями содержащимися в теплоносителе. Широкий канал (до 25мм) исключает заторы в проточной части теплообменника. Рабочие параметры пластинчатого спирального теплообменника приведены ниже.

Пластинчатые спиральные теплообменники используются при работе с загрязнёнными средами.

Пластинчатые спиральные теплообменники нашли широкое применение на спиртовых производствах, в добыче нефти, переработке гудрона, мазута, в процессах висбрекинга, используются как шлемовые конденсаторы на колоннах и во множестве других случаев.

Типоразмерный ряд

Компания LHE выпускает широкий типоразмерный ряд пластинчатых спиральных теплообменников LHESpiral серии DSP:

Компания LHE постоянно совершенствует своё оборудование.
Мы можем подобрать оптимальное решение для любой задачи!

Качество и технологии

Мы предлагаем только высококачественное оборудование, прошедшее всесторонний контроль, изготовленное в соответствии со всеми международными требованиями к материалам и качеству изготовления.

Каждая модель предлагаемого оборудования, прежде чем попасть в серийное производство, проходит оптимизацию на специальных программах.

Моделирование движения потоков в канале необходимо, чтобы оптимально турбулизировать поток, уберечь проточную часть от застойных зон и увеличить теплоотдачу.

Производство спиральных теплообменников автоматизировано. Штифты привариваются автоматически по заданной программе.

Затем ленту скручивают в спираль.

Готовую продукцию всесторонне испытывают на стендах и на выдаваемую мощность и на герметичность.

Другой стенд тестирует теплообменники на выдаваемую мощность:

Любая модель теплообменника, прежде чем попасть в серию, проходит прочностные испытания на циклические тепловые и гидравлические нагрузки на специально разработанном стенде.

Эффективность

Пластинчатые спиральные теплообменники LHESpiral серии DSP оптимизированы по площади теплопередачи на специализированных программах.

Конструкция пластинчатого спирального теплообменника не позволяет достигать высоких значений коэффициента теплопередачи: канал широкий, движение сред с включениями по каналам во избежание эрозии поверхности теплообменника должно быть с небольшой скоростью, гидравлически длинный канал предполагает высокие перепады по давлению при высоких скоростях потока. Но спиральные теплообменники это, прежде всего, идеальное решение для грязных сред и любой другой тип теплообменника, который более эффективен по теплопередаче, быстро лишится своих преимуществ из-за загрязнения проточной части. К тому же каналы пластинчатого спирального теплообменника обладают эффектом самоочистки.

Но это обстоятельство не говорит о том, что пластинчатый спиральный теплообменник не нуждается в сервисных чистках. Для более долгого срока службы аппарат необходимо регулярно подвергать чистке. Периодичность этих работ зависит от степени загрязнённости рабочих сред и характера процесса.

Сервис

Наш опыт и мировой опыт эксплуатации пластинчатых спиральных теплообменников LHESpiral говорит о широких возможностях применения теплообменников такой конструкции для любых отраслей промышленности: химия, судостроение, нефтепереработка, пищевая промышленность, металлургия и др.

В разделе «Наши проекты» вы можете видеть фото пластинчатых спиральных теплообменников LHESpiral, эксплуатируемых на предприятиях России и за рубежом.

Мы готовы осуществлять гарантийное и послегарантийное обслуживание наших теплообменников 24 часа в сутки. 

Спиральный теплообменник: описания, технические характеристики, цена

Изделие используется для организации теплообменного процесса между различными рабочими средами, содержащими небольшие по массе и объему твердые частицы и элементы.

Преимущества спиральных теплообменников:

1. работа спирального теплообменника возможна при самых различных значениях по температуре и давлению;
2. сравнительно небольшие габаритные размеры к площади теплообмена;
3. возможно эксплуатировать спиральный теплообменник под большими нагрузками;
4. спиральный теплообменник в процессе работы не загрязняется, что позволяет сэкономить на обслуживании, тем более, что у данного вида теплообменников есть свойство самоочищения, даже при работе с сильно загрязненными веществами;
5. различный расход двух рабочих сред по отношению друг к другу;
6. спиральный теплообменник в работе терпит ничтожно малые потери по давлению;
7. и наконец, при заказе спирального теплообменника есть большой выбор различных видов уплотнений, сечения каналов, их ширины и т.д.

Спиральные теплообменники могут использоваться в таких областях, как нефтеперерабатывающая промышленность, химическая промышленность, целлюлозно-бумажная промышленность, металлургия, текстильная промышленность, горнодобывающая и горноперерабатывающая промышленность, а также на газовых и коксовых месторождениях и в процессах стерилизации.

Функции спиральных теплообменников: от нагрева и охлаждения до рекуперирования тепла, конденсации и испарения. Рабочие среды спирального теплообменника могут быть любыми: суспензии, жидкости, канализационные воды, полимеры и гидросмеси, а также вязкие жидкости и жидкости, в которых присутствуют твердые частицы и элементы.

Устройство спиральных теплообменников

Основным элементом в спиральном теплообменнике является закрученный спиралью стальной лист. В результате чего может быть два либо четыре проточных канала. Стальной лист после помещения в корпус своими концами соединяется с обечайкой посредством сварки. Чтобы вся конструкция спирального теплообменника была надежной и жесткой, на какой-то одной из сторон стального листа крепятся специальные шипы. Перегородка, которая в последствии создает два не сообщающихся друг с другом коллектора, устанавливается внутри осевой (центральной) трубы. Эта центральная труба играет роль основания стальных листов. Также перегородка может иметь различные модификации, но это уже зависит от конкретных условий эксплуатации спирального теплообменника и того, что в результате хочется получить.

Чтобы подсоединить различные входные и выходные патрубки, в стенках канала делают отверстия. Скорость движения рабочей среды по спиральному теплообменнику прямо пропорциональна текущему положению, и в дополнении постоянно изменяется. Рабочая среда, двигаясь по закрученному каналу, сталкивается со специальными разделительными шипами и турбулентность не возникает. Отсутствие турбулентности благоприятно влияет на весь теплообменный процесс даже на сравнительно низких скоростях рабочей среды. Также в результате чего снижается общая загрязненность спирального теплообменника.

В спиральном теплообменнике рабочая среда может двигаться по трем основным схемам движения: противоточная, перекрестная или параллельная. Чаще всего используется противоточная схема движения, но есть возможность соединить эти схемы в комбинацию.

Протечка в спиральных теплообменниках исключена.  Надежность обеспечивает целостность каналов, по которым течет рабочая среда. Целостность же напрямую зависит от качества соединительного шва между стальными листами и корпусом теплообменника, но в 100% случаях этот шов еще надежнее, чем просто стенка стального листа.

Спиральный теплообменник устанавливается на опорную раму, которая в свою очередь придает устойчивость всей конструкции и возможность установки в любом удобном положении. Также к теплообменнику возможно подцеплять дополнительное оборудование, типа устройств, обеспечивающих спуск излишнего давления и атмосферного воздуха.

Подобрать нужный Вам спиральный теплообменник можно в нашей компании. В результате в кратчайшее время Вы получите грамотный расчет спирального теплообменника, его чертеж, технические характеристики и конкретный срок изготовления. 

Предлагаем Вам посмотреть несколько снимков с нашего производства.

1. Сваренные спирали теплообменника

2. Спиральный теплообменник, подготовленный к сборке

3. Спиральный теплообменник в процессе производства

4. Спиральный теплообменник небольших размеров

5. Спиральный теплообменник, подготовленный к транспортировке

6. Транспортировка спиральных теплообменников

Полезно будет почитать — Обслуживание и чистка спиральных теплообменников

Спиральные теплообменники — это… Что такое Спиральные теплообменники?

распределение сред внутри спирального теплообменника

Спиральный теплообменник — устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Применяется в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой, энергетике и других отраслей промышленности.

История

Спиральный теплообменник был изобретен в двадцатых годах прошлого века шведским инженером Розенбладом для использования в целлюлозно-бумажной промышленности. Эти теплообменники впервые позволили обеспечить надежную теплопередачу между средами, содержащими твердые включения. В начале семидесятых конструкция спиральных теплообменников была радикально изменена и улучшена, и приобрела значительные преимущества по сравнению с конструкцией Розенблада.

Конструкция и принцип работы

Два или четыре длинных металлических листа укладываются спиралью вокруг центральной трубы, образуя два или четыре однопроточных канала. Для того, чтобы обеспечить постоянную величину зазоров к одной стороне листов привариваются разделительные шипы. Центральная труба при помощи специальной перегородки разделена на две камеры, которые образуют входной и выходной коллектора. Скрученные спирали помещаются в цилиндрический кожух. Внешние концы спиральных листов привариваются вдоль образующей обечайки. Для выхода каналов наружу в местах фиксации краев каналов в кожухе просверливаются отверстия, которые герметично закрываются входным и выходным коллекторами с присоединительными патрубками.

Движение потоков в спиральных теплообменниках происходит по криволинейным каналам близким по форме к концентрическим окружностям. Направление векторов скоростей движения потоков постоянно претерпевают изменение. Геометрия каналов и разделительные шипы создают значительную турбулентность уже при низких скоростях потоков, при этом улучшается теплопередача и уменьшается загрязнение. Все это обуславливает компактность конструкции спиральных теплообменников, которые могут быть интегрированы с любой технологической линией, что значительно сокращает затраты на установку.

Благодаря прочной и жесткой цельносварной конструкции, а так же тому, что спиральные теплообменники мало подвержены загрязнению, затраты на их обслуживание сведены до минимума. Спиральные теплообменники часто являются наиболее оптимальным и экономичным решением задач теплообмена.

Поскольку геометрия каналов может быть изменена в широких пределах, спиральные теплообменники действительно оптимально адаптируются к требованиям Заказчика. Несмотря на изменяющиеся массовые расходы и различия в требуемых температурах, спиральный теплообменник зачастую позволяет осуществлять теплопередачу в одном и том же устройстве на разных режимах и неполной нагрузке. По сути, спиральные теплообменники представляют собой длинные щелевые однопроточные каналы, свернутые в спираль. Таким образом, в спиральных теплообменниках может быть достигнута практически любая тепловая длина взаимодействия двух сред, а значит и разность температур потоков меньше 3°С. При этом, в спиральных теплообменниках возможен нагрев или охлаждение «проблемных» технологических сред, для которых недопустимы резкие повороты потоков, провоцирующие блокировку каналов. В спиральных теплообменниках существует большое разнообразие вариантов изготовления разделительных перегородок центральной трубы. Каждый адаптирован к выполнению определенных задач и позволяет выбрать оптимальное решение для любого применения.

Важная особенность конструкции предлагаемых спиральных теплообменников — это использование непрерывных (цельных) металлических листов от центральной трубы до кожуха, что позволяет практически полностью исключить сварные швы и внутри, и в труднодоступных местах теплообменников.

Задачи, решаемые помощью спиральных теплообменников:

• Охлаждение;
• Нагрев;
• Рекуперация тепла;
• Конденсация;
• Испарение;
• Термосифон;
• Ребойлер.

Преимущество

• Высокий коэффициент теплообмена достигающий 3820 ккал/м2 ? ч ? oС, что в 2-3 раза выше, чем у трубчатых теплообменников.
• Надежная конструкция, благодаря герметизации каждого из двух проходов, встречные потоки не смешиваются.
• Спиральные таплообменники (СТ) занимают гораздо меньшую площадь по сравнению с трубчатыми теплообменниками.
• Спиральные теплообменники отличаются компактностью, малыми гидравлическими сопротивлениями и значительной интенсивностью теплообмена при повышенных скоростях теплоносителей.
• Возможность самоочистки. Их легко обслуживать.
• Пониженная загрязняемость;
• Меньшее количество остановов на обслуживание;

Области применения

• Нефтепереработка (Тяжелые масла, промывочные масла)

• Химическая промышленность (ПВХ, Латекс, Акрилацетат, TiO2 и.т.д.)

• Целлюлозно-бумажная промышленность (Отработанные сульфатные и сульфитные растворы, водные растворы SO2, дезодорация при конденсировании)

• Очистка муниципальных и химических сточных вод (Сброженный ил, термическая стерилизация, сточные и сбросные воды)

• Горнодобывающая промышленность (Алюминатные щелоки, бокситные суспензии, окислы магния)

• Сталелитейные, газоперерабатывающие и коксовые заводы (Бензол, промывные масла, раствор Nh4, оросительный конденсаторы)

• Текстильная промышленность (Рекуперация тепла красителей и промывочных жидкостей)

• Сахарная и пищевая промышленность, пивоварение (Прессовая вода, сырой сок, сточные воды, растительное масло, спирт, картофельные, зерновые или кукурузные пасты)

Источники

Wikimedia Foundation.
2010.

Спиральный теплообменник | Тепло-Полис

Спиральный теплообменник— это аппарат, в котором теплообменная поверхность образуется металлическими листами, скрученными в спираль. Они расположены в цилиндрическом кожухе. Использование цельных металлических листов от центральной трубы до кожуха позволяет практически полностью исключить сварные швы и внутри, и в труднодоступных местах теплообменника.

Средами, участвующими в процессе теплообмена, могут быть  различные газы, пары и жидкости.

Спиральные теплообменники обладают тремя важнейшими преимуществами: они компактны, имеют широкий канал и обладают эффектом самоочистки. Эти факторы делают спиральные теплообменники универсальным оборудованием. Они используются в работе с жидкими неоднородными и высоковязкими средами, склонными к образованию отложений на теплопередающих поверхностях. Так же спиральные теплообменники применяются при конденсации пара или газа в условиях высокого вакуума.

Они широко применяются в целлюлозно-бумажной, спиртовой, нефтеперерабатывающей, металлургии, горнодобывающей и других отраслях промышленности.

История создания спирального теплообменника

Спиральный теплообменник был изобретен в двадцатых годах прошлого века шведским инженером с фамилией Розенблад. Спиральные теплообменники впервые начали использовать в целлюлозно-бумажной промышленности для работы со средами, содержащими волокнистые включения.

Эти теплообменники смогли обеспечить надежную теплопередачу между средами, содержащими твердые включения. В начале семидесятых конструкция спиральных теплообменников была существенно изменена и улучшена относительно первоначальной конструкции Розенблада.

Конструкция и принцип работы спирального теплообменника

Два длинных металлических листа укладываются спиралью вокруг центральной трубы, образуя два однопроточных канала. Для того, чтобы обеспечить постоянную величину зазоров к одной стороне листов привариваются разделительные шипы. Центральная труба при помощи специальной перегородки разделена на две камеры, которые образуют входной и выходной коллектора. Скрученные спирали помещаются в цилиндрический кожух. Внешние концы спиральных листов привариваются вдоль образующей обечайки. Для выхода каналов наружу в местах фиксации краев каналов в кожухе просверливаются отверстия, которые герметично закрываются входным и выходным коллекторами с присоединительными патрубками. 

Между торцами спиралей и крышками размещают уплотнительные прокладки из резины, паронита или мягкого металла. Наиболее часто фиксирование и закрытие торцов спиральных каналов осуществляется путем одностороннего приваривания спиральных металлических листов к металлической прокладке аналогичного профиля. Такой способ уплотнения предотвращает смешение теплоносителей в случае неплотности соединения на прокладке, так как наружу может проходить только один из теплоносителей.

Движение потоков в спиральных теплообменниках происходит по изогнутым каналам, похожим по форме на концентрические окружности. Направление векторов скоростей движения потоков постоянно изменяется. Две жидкости в противотоке проходят через теплообменник по отдельным каналам. Одна жидкость поступает в центральную часть аппарата и течет к периферии. Другая жидкость движется в обратном направлении, от периферии к центру.

Каналы имеют одинаковое поперечное сечение. Благодаря равномерному изгибу канала, внутри потока жидкости возникает турбулентность. Высокая турбулентность жидкости в спиральных теплообменниках достигается при скорости движения значительно меньшей, чем в прямых трубчатых теплообменниках. Благодаря турбулетности твердые частицы перемещаются во взвешенном состоянии вместе с потоком и не оседают на теплопередающие поверхности, поэтому вероятность образования застойных зон внутри канала теплообменника исключается.

В спиральных теплообменниках существует большое разнообразие вариантов изготовления разделительных перегородок центральной трубы. Каждый адаптирован к выполнению определенных задач и позволяет выбрать оптимальное решение для любого применения. В спиральном теплообменнике, в зависимости от конструкции, возможно осуществить движение потоков как в противотоке, так и в перекрёстном токе. В зависимости от процесса используют 4 типа конструкции спиральных теплообменников:

• 1 тип – классический. Теплоносители движутся в противотоке, каждая из сторон доступна для чистки. Этот тип используется в основном для работы на процессах жидкость-жидкость.
• 2 тип – спиральный конденсатор. Теплоносители движутся в перекрёстном токе относительно друг друга. По стороне хладагента, который движется по спирали, теплообменник недоступен для механической чистки.
• 3 тип – спиральный охладитель газа. Рабочий процесс организован так же, как и во втором типе, только имеет отличие в разделительных перегородках по стороне газа.
• 4 тип – спиральный испаритель. Движение теплоносителей перекрёстное, греющий теплоноситель недоступен для чистки.

Эффект самоочищения делает спиральный теплообменник исключительно удобным в эксплуатации и сервисном обслуживании. Там, где теплообменники других типов нуждаются в регулярной чистке, разборке, ремонте и техническом обслуживании, спиральный теплообменник надежно выполняет свои функции и не требует сложного сервисного обслуживания.

Спиральные теплообменники от Нексан | NEXSON RUSSIA — НЕКСАН РОССИЯ

Спирально-пластинчатый теплообменный аппарат (SPHE). Тип 1

Применение

Переработка нефти/газа, нефтехимия, коксохимическое производство, металлургия, добыча нефти/газа, целлюлозно-бумажная промышленность, очистка сточных вод. Работает со всеми видами загрязнений включая волокна, частицы, шламы и другие абразивные среды.

Это позволяет применять спиральные теплообменники данного типа в качестве:

• Конденсатор
• Испаритель
• Охладитель
• Нагреватель

Описание

Главные преимущества:

• Самоочищающийся
• Компактный
• Без застойных зон в каналах
• Устойчив к высокому давлению и температурам
• Работа в тяжелых условиях, разрушающих нагрузок и засорения, обладает высокой усталостной прочностью
• Низкие эксплуатационные издержки

Принцип работы Спирально-пластинчатого теплообменника типа Жидкость/Жидкость: две среды, циркулируя противотоком, дают возможность сближения температур рабочих сред до 3°C. Благодаря уникальному дизайну теплообменник может работать с двумя вязкими, загрязненными средами. Оба канала легко доступны для инспекции и чистки.

Технические характеристики

Температура: от -40°C до 450°C

Давление: 60 Бар

Материал:

Может быть изготовлен из любого материала пригодного для механической обработки и сварки (углеродистая сталь, нержавеющая сталь, дюплексные и супердюплексные сплавы, никелевые сплавы и т. п.): SA 516 gr60, SA 516 gr70, 304/304L, 316/316L, UNS S32205, UNS S32750, 904L, 254 SMO, C276, C22, C2000, Титан.

Преимущества

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

Спиральная конструкция и оптимальные условия движения рабочих сред в обоих каналах теплообменника обеспечивают высокую теплопередачу и снижают затраты, обычно необходимые для изменения температур рабочих сред.

РАЗРАБОТКА С УЧЕТОМ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ТРЕБОВАНИЙ ЗАКАЗЧИКА

NEXSON Group гарантирует внимательный сконцентрированный подход к пожеланиям клиента.

НИЗКИЕ ЗАТРАТЫ НА УСТАНОВКУ В СИЛУ КОМПАКТНОСТИ

Наш продукт создан с целью максимально увеличить поверхность передачи тепла в минимально возможном пространстве. Он может быть установлен как вертикально, так и горизонтально. Минимальные затраты на монтаж гарантированы в любом варианте.

НИЗКИЕ ЗАТРАТЫ НА ОБСЛУЖИВАНИЕ
Легкий доступ для инспекций и чистки.

НИЗКИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ЗАТРАТЫ НА СОДЕРЖАНИЕ ЗА СЧЕТ ЭФФЕКТА САМООЧИСТКИ
Мультиканальные аппараты позволяют рабочей среде выбирать канал с наименьшим сопротивлением, засоренные каналы становятся нерабочими. Спиральная одноканальная конструкция позволяет не снижать интенсивность протока, а наоборот увеличивать, до тех пор пока засор или отложения не очистятся самим потоком.

ЭФФЕКТ САМОЧИСТКИ СПИРАЛЬНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА НЕКСАН

Теплообменное оборудование от Нексан | NEXSON RUSSIA — НЕКСАН РОССИЯ

Спирально-пластинчатый теплообменный аппарат GreenSpiral™. Тип 3

Двухфазный теплообменник Конденсатор/Испаритель

Главные преимущества:

• Самоочищающийся
• Компактный
• Без застойных зон в каналах
• Устойчив к высокому давлению и температурам
• Работа в тяжелых условиях разрушающих нагрузок и засорения, обладает высокой усталостной прочностью

Этот тип спиральных теплообменников обычно применяется для подогрева паром неочищенных, вязких, склонных к отложениям сред. Пар циркулирует в открытом канале по всей ширине теплообменника перекрестным током, а вязкая жидкая среда циркулирует по закрытому спиральному каналу, что позволяет достичь наилучшего эффекта самоочистки. Осуществить визуальный осмотр и, в случае необходимости, механическую чистку, можно просто сняв крышку аппарата.

Применение

Переработка нефти/газа, нефтехимия, коксохимическое производство, металлургия, добыча нефти/газа, целлюлозно-бумажная промышленность, очистка сточных вод. Работает со всеми видами загрязнений включая волокна, частицы, шламы и другие абразивные среды.
Возможно использовать в качестве аппарата для нагревания загрязнённых вязких сред при помощи пара, циркулирующего в пространстве кожуха.

Технические характеристики

Температура: от -48°C до 450°C
Давление: FV / 60 Бар

Материалы
Может быть изготовлен из любого материала пригодного для механической обработки и сварки (углеродистая сталь, нержавеющая сталь, дюплексные и супердюплексные сплавы, никелевые сплавы и т.п.): SA 516 gr60, SA 516 gr70, 304/304L, 316/316L, UNS S32205, UNS S32750, 904L, 254 SMO, C276, C22, C2000, Титан.

Принцип работы спирального теплообменника

Преимущества

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

Спиральная конструкция и оптимальные условия движения рабочих сред в обоих каналах теплообменника обеспечивают высокую теплопередачу и снижают затраты обычно необходимые для изменения температур рабочих сред.

РАЗРАБОТКА С УЧЕТОМ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ТРЕБОВАНИЙ ЗАКАЗЧИКА

NEXSON Group гарантирует внимательный сконцентрированный подход к пожеланиям клиента.

НИЗКИЕ ЗАТРАТЫ НА УСТАНОВКУ В СИЛУ КОМПАКТНОСТИ
Наш продукт создан с целью максимально увеличить поверхность передачи тепла в минимально возможном пространстве. Он может быть установлен как вертикально, так и горизонтально. Минимальные затраты на монтаж гарантированы в любом варианте.

НИЗКИЕ ЗАТРАТЫ НА ОБСЛУЖИВАНИЕ
Легкий доступ для инспекций и чистки

НИЗКИЕ ЗАТРАТЫ НА СОДЕРЖАНИЕ ЗА СЧЕТ ЭФФЕКТА САМООЧИСТКИ
Мультиканальные аппараты позволяют рабочей среде выбирать канал с наименьшим сопротивлением, засоренные каналы становятся нерабочими. Спиральная одноканальная конструкция позволяет не снижать интенсивность протока, а наоборот увеличивать, до тех пор пока засор или отложения не очистятся самим потоком.

ЭФФЕКТ САМОЧИСТКИ СПИРАЛЬНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА НЕКСАН

СПИРАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Распространено заблуждение, что спиральные теплообменники — это недавняя разработка. Фактически, концепция спирали была впервые предложена еще в 19 веке. Только отсутствие подходящих материалов и технологий производства задержало его превращение в полноценный продукт до 1930-х годов. С тех пор применение спирали постоянно растет, и этот тип теплообменника сегодня используется во многих отраслях промышленности, включая химическую, сталелитейную и целлюлозно-бумажную.

Первый спиральный теплообменник был чрезвычайно прост по концепции. Он состоял из двух металлических полос, изогнутых в почти круглую форму, чтобы образовать два концентрических канала, через которые среда будет течь в противоположных направлениях. Расстояние между каналами было достигнуто с помощью стального стержня по длине.

Теплопроводность теплообменника определялась шириной каналов. Вплоть до 1960-х годов это фактически означало максимальную вместимость 200 м ² , поскольку стальная полоса была доступна только относительно узкой ширины.Попытки увеличить пропускную способность за счет изготовления больших площадей имели лишь ограниченный успех, так как они приводили к образованию длинных и тонких каналов со слишком высокими перепадами давления. Однако, когда стали доступны более широкие материалы и можно было сформировать более широкие каналы, способность теплопередачи постепенно увеличивалась. Сегодня практическая максимальная вместимость стандартного спирального теплообменника составляет 400-600 м ² . В настоящее время спираль изготавливается методом намотки с использованием D-образного сердечника, при этом две полосы привариваются к центральной пластине, а распорные шпильки заменяют стальные стержни.Альтернативно трубчатые центры становятся все более распространенными.

Обычно чередующиеся края каналов закрываются, и крышки устанавливаются с обеих сторон спирального узла.

Взаимосвязи теплопередачи

Турбулентный поток (Re> приблизительно 500) в спиральных каналах

Данные о теплопередаче для спиральных теплообменников эмпирически коррелированы с использованием обычного соотношения типа Диттуса-Боелтера для турбулентного потока. Добавлен компонент кривизны канала, чтобы учесть несколько улучшенную теплопередачу, создаваемую эффектами вторичного потока.Уравнение принимает следующий вид:

(1)

где Nu — число Нуссельта, Pr — число Прандтля, η — объемная вязкость жидкости, η _w — вязкость жидкости у стенки, d _H — гидравлический диаметр канала, D — диаметр спирали, а Re — число Рейнольдса.

Член d _H / D представляет локальную кривизну канала, которая для канала с постоянным расстоянием будет варьироваться от максимума в центре тела до минимума на периферии.

Нетурбулентный поток (Re

<приблизительно 500) в спиральных каналах

Данные испытаний и, в некоторой степени, результаты установленных устройств указывают на наличие двух областей для спирального потока:
Чистый ламинарный поток:

(2)

Переходно-ламинарный поток:

(3)

Следовательно, для нетурбулентного потока применимо большее из двух значений Nu, полученных из приведенных выше уравнений.

Основная особенность теплообменника этого типа заключается в том, что для каждой жидкости предусмотрен отдельный канал. В реальной работе холодная жидкость входит по периферии и течет к центру, где выходит через крышку. Горячая жидкость движется в противоположном направлении, создавая противоток (см. Рисунок 1). Единый канал делает установку хорошо подходящей для обработки загрязняющих жидкостей с оригинальной конструкцией, известной как Тип I. На рисунке показана установка на Novo Nordisk A / S в Дании, где холодный необработанный ил нагревается горячим обработанным илом по двум спиралям.Еще одна установка используется для окончательного охлаждения обработанного ила.

Другая типичная установка находится в C. Davidson and Sons, Mugiemoss Mill в Абердине, Шотландия. Здесь спиральные теплообменники охлаждают уплотняющую воду для вакуумных насосов бумагоделательных и картоноделательных машин.

Спираль типа II была разработана для удовлетворения растущего спроса на возможности испарения и конденсации в обрабатывающих отраслях промышленности. Хотя он работает по тому же основному принципу, что и Тип I, он наиболее существенно отличается с точки зрения геометрии канала.У него только одна среда, текущая по спирали. Другой поток течет поперек, параллельно оси спирального элемента. Спиральный канал закрыт с обеих сторон, и жидкость с поперечным потоком течет через спиральное кольцевое пространство (см. Рисунок 2).

Спирали типа II используются при работе с большими объемами пара, пар / газ или смесей пар / жидкость. Геометрия канала позволяет сочетать высокую скорость жидкости в спиральном канале с очень низким перепадом давления на стороне пара / смеси. Они также иногда используются в системах жидкость / жидкость, где одна сторона должна справляться с гораздо большим объемом жидкости, чем другая, например, в некоторых охлаждающих корпусах ферментеров.

Когда тип II используется в качестве конденсатора, достигается очень небольшое переохлаждение паров или конденсата. Для приложений, где это является необходимой частью процесса, необходимо было разработать другой тип спирали — тип III.

Агрегат состоит из (обычно) попеременно сварных каналов. Нижняя поверхность корпуса снабжена крышкой, а верхняя поверхность снабжена распределительным конусом, так что внешние витки закрыты, а внутренние витки открыты для перетока жидкости, поступающей в агрегат.На периферии агрегата имеется верхний патрубок для отвода остаточного газа / пара и нижний патрубок для конденсата. Сторона охлаждающей среды имеет спиральный поток.

Функция устройства заключается в конденсации пара или смеси паров с неконденсирующимся газом или без него, в которой требуется охладить остаточную смесь пара / газа до как можно более низкой температуры и, таким образом, получить максимально возможную конденсацию. Второстепенная особенность заключается в том, что конденсат эффективно переохлажден, а наружные витки идут противотоком к хладагенту.То, что поток находится в спиральном режиме во внешних витках, приводит к более высоким коэффициентам тепломассопереноса, чем можно было бы получить только с паром в поперечном потоке. SHE типа III лучше всего подходит для паровых смесей при умеренном давлении, содержащих небольшое или умеренное количество неконденсируемого газа. Работа при очень низком абсолютном давлении («высокий вакуум») редко возможна из-за чрезмерного падения давления во внешних витках.

Рисунок 1.

Рисунок 2.

В перерабатывающей промышленности широко используются колонны и реакторы, и спираль типа G была разработана для удовлетворения потребности в специализированном блоке, который будет вертикально установлен на колонну или реактор. Преимущество такой конструкции состоит в том, что она устраняет необходимость в отдельном конденсаторе и, что более важно, во всех связанных с ним крупных паропроводах и обратном барабане.

В этой модели пар входит через открытую центральную трубу, а затем поднимается вверх. В верхней части оболочки направление потока меняется на противоположное, и он конденсируется вниз поперечным потоком в спиральном элементе. При этом охлаждающая жидкость прокачивается через периферийное соединение, течет по спиральному каналу к центру и, наконец, выходит через трубу в верхнем удлинении кожуха.

Для минимального переохлаждения конденсат может попадать в нижнюю надставку кожуха. Однако, когда требуется переохлаждение, перегородка, установленная на нижней поверхности спирального элемента, заставляет конденсат течь в нижних частях каналов противотоком к хладагенту.

Количество просмотров: 52525
Статья добавлена: 2 февраля 2011 г.
Последнее изменение статьи: 8 февраля 2011 г.
© Авторские права 2010-2021
К началу

Принцип работы | Теплообменник

Теплообменник статического смесителя предотвращает большие перепады температур в продукте

Охлаждение и нагрев вязких продуктов обычно затруднено по сравнению с водянистыми продуктами.Это в первую очередь потому, что отсутствует принудительная конвекция, структура потока находится в ламинарной области, и поэтому адекватное пополнение продукта на теплообменной поверхности не удается. Это может привести к большим перепадам температуры продукта и может отрицательно сказаться на качестве конечного продукта.

Теплообменник в соответствии с основными принципами статического смесителя

Поскольку статические смесители целенаправленно нарушают структуру потока в трубе, можно улучшить теплопередачу с помощью статических смесителей при охлаждении и / или нагреве .Этот принцип лег в основу разработки теплообменников, производимых PRIMIX.

Конструкция теплообменника

Встроенный теплообменник PRIMIX состоит из одной или нескольких параллельно установленных труб. Теплообменная среда течет по этим трубам; это может быть холодная или горячая вода, а также горячее масло или пар. Вязкий продукт течет по трубкам теплообменника и передает тепло более холодной или более теплой поверхности трубки.Спиральные смесительные элементы, которые размещены в этих трубках теплообменника, нарушают ламинарный режим потока, обеспечивая лучшую скорость обновления продукта на теплообменной поверхности и, таким образом, более эффективный процесс охлаждения или нагрева.

С повышенной теплопередачей ACT на 20% — 100%

Усовершенствованная технология соединения (ACT), используемая в теплообменниках PRIMIX, обеспечивает дополнительную контактную поверхность и улучшает теплопередачу на 20–100%.С помощью этой техники смешивающие элементы плавно впаиваются в трубку. Щель между спиралевидным элементом и внутренней стенкой трубки полностью заполняется припоем. Обеспечивая оптимальные условия во время этого процесса пайки, это соединение между трубкой и элементом работает как проводник тепла. В результате поверхность смесительного элемента также участвует в процессе теплообмена, что приводит к более компактной и эффективной конструкции теплообменника.

Минимизация разброса времени пребывания в теплообменнике

В конструкции теплообменника минимизация разброса времени пребывания достигается за счет дополнительного использования специальных адаптеров с острыми краями. Таким образом, плоская входная поверхность трубного полотна была полностью скрыта, что привело к значительному улучшению структуры потока. Конструкция используется в качестве стандартной для вязких и быстро реагирующих жидкостей, где важно минимизировать разброс времени пребывания.Дальнейшая минимизация разброса времени пребывания достигается за счет обеспечения элементов теплообменника с очень гладкими поверхностями в местах, где охлаждаемый продукт входит в контакт с поверхностью теплообменника. Надежность теплообменника статического смесителя, сконструированного PRIMIX, зарекомендовала себя в важнейших областях применения в химической, нефтехимической, фармацевтической и пищевой промышленности. Таким образом, взрывоопасные и токсичные технологические среды надежно смешиваются и подвергаются термической обработке.

Теплообменник с ламинарным потоком — система неподвижного смесителя

Вязкость текущего продукта имеет большое влияние на структуру потока через пустую трубу.Этот режим течения в основном ламинарный и на самом деле не турбулентный. Ламинарный или многослойный режим потока означает, что теоретически жидкость в центре трубки течет быстрее всего, а жидкость, ближайшая к стенке трубки, является неподвижной. Промежуточные слои жидкости ведут себя как круги равного потока; они представляют собой слои потока или структуру ламинарного потока. При использовании неподвижной смесительной системы или статического смесителя эта картина потока нарушается. Жидкость на внутренней стенке трубки складывается, и жидкость в середине снова течет к стенке трубки, позволяя большему количеству жидкости контактировать с внутренней стенкой.В трубчатом теплообменнике эта внутренняя стенка трубки используется для теплообмена; статический смеситель значительно улучшает этот процесс.

Тепловой расчет спиральных теплообменников и тепловых труб с использованием лучшего в мире алгоритма

1.

Sanaye S, Modarrespoor D (2014) Многоцелевая термоэкономическая оптимизация теплообменника с тепловыми трубками для рекуперации энергии в системах ОВК с использованием генетического алгоритма. Therm Sci 18: 375–391

Статья

Google Scholar

2.

Озкол И., Комургоз Г. (2005) Определение оптимальной геометрии корпуса теплообменника с помощью генетического алгоритма. Int J Heat Mass Transf 48: 283–296

Google Scholar

3.

Гильберт Р., Янига Г., Барон Р., Тевенин Д. (2006) Оптимизация формы теплообменника с несколькими целями с использованием параллельного генетического алгоритма. Int J Heat Mass Transf 49: 2567–2577

Статья
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

4.

Xie GN, Sunden B, Wang QW (2008) Оптимизация расчета кожухотрубного теплообменника с помощью генетического алгоритма. Appl Therm Eng 28: 895–906

Статья

Google Scholar

5.

Sun S, Lu Y, Yan C (1993) Оптимизация расчета кожухотрубного теплообменника. Int Commun Heat Mass 20: 675–685

Артикул

Google Scholar

6.

Понсе-Ортега Дж. М., Серна-Гонсалес М., Хименес-Гутьеррес А. (2009) Использование генетических алгоритмов для оптимального проектирования кожухотрубных теплообменников.Appl Therm Eng 29: 203–209

Статья

Google Scholar

7.

Вильди-Тремблей П., Госселинг Л. (2007) Сведение к минимуму стоимости кожухотрубных теплообменников с помощью генетических алгоритмов и рассмотрения возможности технического обслуживания. Int J Energy Res 31: 867–885

Статья

Google Scholar

8.

He D, Wang F, Mao Z (2008) Подход на основе гибридного генетического алгоритма, основанный на дифференциальной эволюции для экономической диспетчеризации с эффектом точки клапана.Int J Electr Power 30: 31–38

Статья

Google Scholar

9.

Бабу Б.В., Мунавар С.А. (2007) Стратегии дифференцированной эволюции для оптимальной конструкции кожухотрубного теплообменника. Chem Eng Sci 62: 3720–3739

Статья

Google Scholar

10.

Thuy NTP, Pendyala R, Marneni N (2014) Оптимизация сети теплообменников с использованием дифференциальной эволюции с разделением потока.Appl Mech Mater 625: 373–377

Артикул

Google Scholar

11.

Ayala HVM, Keller P, Morais MF, Mariani VC, Coelho LS, Rao RV (2016) Проектирование теплообменников с использованием новой многоцелевой парадигмы дифференциальной эволюции свободного поиска. Appl Therm Eng 94: 170–177

Артикул

Google Scholar

12.

Рао Р.В., Патель В.К. (2011) Оптимизация мокрой градирни с механической тягой и противотоком с использованием искусственного алгоритма пчелиной семьи. Energy Conversat Manag 52: 2611–2622

Статья

Google Scholar

13.

Шахин А.Г., Кылыч Б., Кылыч У. (2011) Дизайн и экономическая оптимизация кожухотрубных теплообменников с использованием алгоритма искусственной пчелиной семьи (ABC). Energy Conversat Manag 52: 3356–3362

Статья

Google Scholar

14.

Лабби Ю., Аттоус Д. Б., Махдад Б. (2014) Оптимизация искусственных пчелиных семей для экономичного диспетчеризации с эффектом точки клапана.Front Energy 8: 449–458

Статья

Google Scholar

15.

Ким К., Ли К.Х., Бэк С.В. (2013) Исследование оптимизации тепловых труб с использованием PSO. IJCEE 5: 291–293

Статья

Google Scholar

16.

Рао Р.В., Патель В. (2010) Термодинамическая оптимизация пластинчато-ребристого теплообменника с поперечным потоком с использованием алгоритма оптимизации скопления частиц. Int J Therm Sci 49: 1712–1721

Статья

Google Scholar

17.

Патель В.К., Рао Р.В. (2010) Оптимизация конструкции кожухотрубного теплообменника с использованием метода оптимизации скопления частиц. Appl Therm Eng 30: 1417–1425

Артикул

Google Scholar

18.

Джалилирад С., Черагали М. Х., Аштиани Х. Д. (2015) Оптимальная конструкция кожухотрубного теплообменника на основе метода оптимизации скопления частиц. J Comput Appl Mech 46: 21–29

Google Scholar

19.

Блюм С., Роли А. (2003) Метаэвристика в комбинаторной оптимизации: обзор и концептуальное сравнение. ACM Comput Surv 35: 268–308

Статья

Google Scholar

20.

Egner MW, Burmeister LC (2005) Теплопередача в спиральных воздуховодах с ламинарным потоком прямоугольного сечения. J Heat Transf 127: 352–356

Статья

Google Scholar

21.

Trom L (1995) Используйте спиральные пластинчатые теплообменники для различных применений.Hydrocarb Process 74: 73–81

Google Scholar

22.

Wilhelmsson B (2005) Рассмотрим спиральные теплообменники для приложений загрязнения. Hydrocarb Process 84: 81–83

Google Scholar

23.

Пикон-Нунес М., Канисалес-Давалос Л., Мартинес-Родригес Дж., Полли Г.Т. (2007) Подход к сокращенному проектированию спиральных теплообменников. Food Bioprod Process 85: 322–327

Статья

Google Scholar

24.

Picon-Núnez M, Canizalez-Davalos L, Medina-Flores JM (2009) Альтернативная методика определения размеров компактных теплообменников спирального типа. Heat Transf Eng 30: 744–750

Статья

Google Scholar

25.

Naphon P, Wongwises S (2002) Экспериментальное исследование коэффициента внутритрубной конвективной теплопередачи в теплообменнике со спиральным змеевиком. Int Commun. Heat Mass Transf 29: 797–809

Статья

Google Scholar

26.

Bes Th, Roetzel W (1992) Распределение плотности теплового потока в спиральных теплообменниках. Int J Heat Mass Transf 35: 1331–1347

Статья

Google Scholar

27.

Li H, Nagano K, Lai Y (2012) Новая модель и решения для спирального теплообменника и ее экспериментальная проверка. Int J Heat Mass Transf 55: 4404–4414

Статья

Google Scholar

28.

Burmeister LC (2006) Эффективность спирально-пластинчатого теплообменника с равной емкостью.J Heat Transf 128: 295–301

Статья

Google Scholar

29.

Лу X, Du X, Zeng M, Zhang S, Wang Q (2014) Теплогидравлические характеристики многослойных спирально-навитых теплообменников со стороны кожуха при различных тепловых граничных условиях стенки. Appl Therm Eng 70: 1216–1227

Артикул

Google Scholar

30.

де Соуза Ф.Л., Власов В., Рамос Ф.М. (2004) Обобщенная экстремальная оптимизация: применение в конструкции тепловых труб.Appl Math Model 28: 911–931

Статья
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

31.

Рао Р.В., Мор К.К. (2015) Оптимальная конструкция тепловой трубы с использованием алгоритма TLBO (оптимизация на основе обучения). Энергия 80: 535–544

Статья

Google Scholar

32.

Саид С.А., Акаш Б.А. (1999) Экспериментальные характеристики тепловой трубы. Int Commun. Heat Mass Transf 26: 679–684

Статья

Google Scholar

33.

Kim SJ, Seo JK, Do KH (2003) Аналитическое и экспериментальное исследование эксплуатационных характеристик и тепловой оптимизации миниатюрной тепловой трубы с рифленой структурой. Int J Heat Mass Transf 46: 2051–2063

Статья

Google Scholar

34.

Ши П.З., Чуа К.М., Вонг Ю.М., Тан Ю.М. (2006) Оптимизация конструкции и производительности миниатюрных тепловых трубок в LTCC. J Phys: Conf Ser 34: 142–147

Google Scholar

35.

Власов В.В., Соуза Ф.Л., Такахаши В.К. (2006) Комплексная оптимизация радиатора в сборе с тепловыми трубками, заполненного аммиаком или ацетоном. Int J Heat Mass Transf 49: 4584–4595

Статья
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

36.

Махешкумар П., Муралидхаран С. (2011) Минимизация генерации энтропии в плоской тепловой трубе. Int J Heat Mass Transf 54: 645–648

Статья
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

37.

Agha SR (2011) Оптимизация производительности тепловых труб: подход Тагучи. J Res Mech Eng Technol 31: 3410–3419

Google Scholar

38.

Lips S, Lefevre F (2011) Общая аналитическая модель для проектирования обычных тепловых труб. Int J Heat Mass Transf 72: 288–298

Статья

Google Scholar

39.

Cui X, Zhu Y, Li Z, Shun S (2014) Комбинированное исследование рабочих характеристик и механизма теплопередачи для пульсирующей тепловой трубы.App Therm Eng 65: 394–402

Статья

Google Scholar

40.

Nithyanandam K, Pitchumani R (2011) Анализ и оптимизация системы хранения скрытой тепловой энергии со встроенными тепловыми трубками. Int J Heat Mass Transf 54: 4596–4610

Статья
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

41.

Моравиц К., Герман М. (2014) Комплексная разработка и моделирование солнечных коллекторов с тепловыми трубками.Энергетические процедуры 48: 157–162

Статья

Google Scholar

42.

Roper CS (2011) Многоцелевая оптимизация для проектирования многофункциональных тепловых труб сэндвич-панелей с микроархитектурными сердцевинами ферм. Int J Heat Fluid Flow 32: 239–248

Артикул

Google Scholar

43.

Zhang C, Chen Y, Shi M, Peterson GP (2009) Оптимизация тепловой трубы с осевыми микроканавками в форме «Ω» на основе нишевого генетического алгоритма Парето (NPGA).Appl Therm Eng 29: 3340–3345

Статья

Google Scholar

44.

Бидабади М., Садагиани А.К., Вахдат Азад А. (2013) Оптимизация спирального теплообменника с использованием генетического алгоритма. Sci Iran 20: 1445–1454

Google Scholar

45.

Сторн Р., Прайс К. (1997) Дифференциальная эволюция — простая и эффективная эвристика для глобальной оптимизации в непрерывных пространствах. J Glob Optim 11: 341–359

Статья
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

46.

Moretta AA (2010) Спиральные пластинчатые теплообменники: калибровочные устройства для охлаждения неньютоновских шламов. Chem Eng 5: 44–49

Google Scholar

47.

де Соуза Ф.Л., Власов В.В. (2004) Расчет тепловых труб путем обобщенной экстремальной оптимизации. Heat Transf Eng 25: 34–45

Статья

Google Scholar

48.

Моримото Э., Хотта К. (1988) Исследование геометрической структуры и характеристик теплопередачи спирального пластинчатого теплообменника.Heat Transf Jpn Res 17: 53–71

Google Scholar

49.

Perry RH, Green DW (1997) Справочник инженеров-химиков Перри. McGraw-Hill, Нью-Йорк

Google Scholar

50.

Minton PE (1970) Проектирование спиральных теплообменников. Chem Eng 4: 103–112

Google Scholar

51.

Холл С.Г. (1990) Целевые показатели капитальных затрат для сетей теплообменников, включающих смешанные материалы конструкции, номинальное давление и типы теплообменников.Comput Chem Eng 14: 319–325

Статья

Google Scholar

52.

May R (1976) Простые математические модели с очень сложной динамикой. Nature 261: 459–467

Статья

Google Scholar

53.

Brest J, Greiner G, Boscovic B, Mernik M, Zumer V (2006) Параметры самоадаптивного управления в дифференциальной эволюции: сравнительное исследование численных задач эталонного тестирования.IEEE Trans Evol Comput 10: 646–657

Статья

Google Scholar

54.

Опиц Д., Маклин Р. (1999) Популярные ансамблевые методы: эмпирическое исследование. J Artif Intell Res 11: 169–198

MATH

Google Scholar

55.

Civicioglu P (2013) Алгоритм искусственного кооперативного поиска для задач численной оптимизации. Inf Sci 229: 58–76

Статья
МАТЕМАТИКА

Google Scholar

56.

Ядав П., Кумар Р., Панда С.К., Чанг С.С. (2012) Интеллектуальный настроенный алгоритм поиска гармонии для оптимизации. Inf Sci 196: 47–72

Статья

Google Scholar

57.

Sun J, Feng B, Xu W. (2004) Оптимизация роя частиц с частицами, имеющими квантовое поведение. В: Труды конгресса по эволюционным вычислениям, Портленд, Орегон, США, стр. 325–331

58.

Сан Дж., Сюй В., Фэн Б. (2005) Адаптивное управление параметрами для оптимизации роя частиц с квантовым поведением на индивидуальном уровне.В: Материалы международной конференции IEEE по системам, человеку и кибернетике, Биг-Айленд, Гавайи, США, стр. 3049–3054

59.

Ахмади М.Х., Сайяди Х., Дехгани С., Хоссейнзаде Х. (2013). тепловой двигатель основан на нескольких критериях: максимальная тепловая эффективность и мощность. Energy Convers Manag 75: 282–291

Статья

Google Scholar

60.

Кумар Р., Кошик С.К., Кумар Р., Ханс Р. (2016) Многоцелевая термодинамическая оптимизация необратимого регенеративного цикла Брайтона с использованием эволюционного алгоритма и принятия решений.Ain Shams Eng J 7: 741–753

Статья

Google Scholar

Заводская инженерия | Основы теплообменника

Теплообменники обычно используются в различных производственных процессах для передачи энергии от одной жидкости или газа к другой без смешивания этих двух веществ. Являясь неотъемлемой частью систем комфортного и технологического обогрева и охлаждения, они в большинстве случаев работают эффективно и без усилий в течение многих лет. Однако, поскольку они являются частями более крупных систем, их часто устанавливают и забывают, что приводит к проблемам в будущем или к неоптимальным характеристикам.Небольшие знания о теплообменниках и их работе могут помочь инженерам предприятия сделать лучший выбор, а также установить и обслуживать эти устройства более подходящим образом и с меньшими затратами.

Каждый из основных типов — кожухотрубный, спиральный и пластинчатый — описывается и обсуждается здесь. Включены иллюстрации, принципы работы и приложения. Для получения более подробной информации о многочисленных конструкциях, стилях и конфигурациях теплообменников, которые доступны, посетите некоторые из веб-сайтов, описанных в руководстве по ресурсам в конце этой статьи.

Журнал

Plant Engineering с признательностью отмечает особый вклад в эту статью компаний Alfa Laval Thermal Inc., Ричмонд, штат Вирджиния, и ITT Heat Transfer, Буффало, штат Нью-Йорк. Заголовок любезно предоставлен ITT Heat Transfer.

Кожухотрубные теплообменники

Кожухотрубный теплообменник, вероятно, является наиболее распространенным типом, применяемым в промышленности. Он широко используется в обрабатывающей промышленности, а также во многих типах оборудования HVAC. Использование этих рабочих лошадок для передачи тепла включает отвод тепла в чиллерах, конденсаторах и ребойлерах, охлаждение технологического потока, а также в качестве критических частей испарительных систем охлаждения и охлаждения.

Кожухотрубные агрегаты состоят из круглых труб, установленных в цилиндрических кожухах. Компоненты включают головку, пучок труб и кожух. Их можно изготовить любого диаметра и длины. Пучки труб обычно подвергаются гидростатическим испытаниям. Многие из них обозначены ASME как сосуды под давлением. Оболочка представляет собой цилиндр из бесшовных или катаных и сварных труб с фланцами на болтах на каждом конце. Тщательно расположенные отверстия в трубных решетках подходят для трубок. Перегородки помогают создавать турбулентность, необходимую для передачи тепла.

Кожухотрубная технология теплопередачи практически не изменилась на протяжении многих лет. Самые последние разработки включают улучшенные поверхностные трубы, которые позволяют устройствам достигать температуры приближения всего 2-3 градуса F. В настоящее время обычно используется конструкция с истинным противотоком, чтобы избежать точек защемления, ограничивающих теплопередачу. Наконец, некоторые агрегаты имеют конструкцию с двойными стенками, по сути, по второй трубе в каждой трубе. Конструкция с двойными стенками обеспечивает значительную защиту от протечек и безопасность, но при более высокой стоимости.

Оборудование поставляется во многих вариантах дизайна. Популярны конфигурации с прямой и U-образной трубой. Компактные блоки с U-образной трубкой экономят место, имеют съемные заменяемые связки и чаще встречаются в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (хотя сегодня некоторые из них находят применение в технологических процессах). Конструкции с фиксированными прямыми трубами чаще используются в технологических ситуациях, поскольку они могут выдерживать более высокие давления и их легче чистить механически. Среди других конфигураций — прямая трубка, блок с плавающей трубной решеткой, который имеет съемный трубный пучок, неподвижную трубную решетку на одном конце и плавающую головку на другом конце для компенсации дифференциального расширения и снятия напряжений.

Спиральные теплообменники

Спиральный теплообменник конструируется путем наматывания двух относительно длинных металлических полос вокруг оправки с образованием двух концентрических спиральных каналов. Каналы поочередно привариваются к противоположным концам, образуя горячий и холодный канал. Сварка каналов исключает возможность перекрестного загрязнения жидкостей и аналогична сварке трубы с трубной решеткой в ​​кожухотрубном теплообменнике.

С одной стороны, горячая жидкость входит в центральное сопло горячей крышки и по спирали течет наружу к соплу на периферийном коллекторе. Холодная жидкость одновременно поступает в периферийный коллектор и течет противотоком горячей жидкости к центральному соплу на крышке холодной стороны. Съемные крышки с полнолицевыми прокладками используются для герметизации открытого конца каналов и предотвращения обхода соответствующей жидкости от периферийного коллектора к центральным соплам. Головки легко снимаются, обеспечивая доступ ко всем теплообменным поверхностям.

Противоточные моноканалы обеспечивают исключительно высокие коэффициенты конвективной теплопередачи из-за высокой турбулентности и эффектов вторичного потока (вихревые токи и вихри).Моноканал также сводит к минимуму возможность возникновения отложений, потому что любое накопление в канале приводит к увеличению локальной скорости в этой точке, что приводит к смыванию отложений. Когда спиральный теплообменник требует очистки, все поверхности теплопередачи легко доступны после простого снятия головок.

Спиральные теплообменники особенно эффективны для перекачивания шламов, жидкостей в суспензии, включая шламы, и широкого диапазона вязких жидкостей.Их конструкция и изготовление делают их хорошо подходящими для контроля вязкости, жизненно важного параметра при работе с абразивными или коррозионными жидкостями. Спиральный теплообменник также используется как конденсатор и испаритель.

Пластинчатые теплообменники

Пластинчатый теплообменник состоит из серии тонких гофрированных пластин из сплава, которые герметизированы и сжаты вместе внутри каркаса из углеродистой стали. После сжатия пакет пластин образует систему параллельных проточных каналов. Две жидкости (горячая и холодная) движутся противотоком друг к другу по чередующимся каналам.Каждая пластина снабжена прокладкой для направления потока, уплотнения агрегата и предотвращения перемешивания жидкостей. Пластинчатые теплообменники часто используются в различных системах отопления и охлаждения в химической, нефтехимической, нефтяной, целлюлозно-бумажной и фармацевтической промышленности, а также во многих системах очистки сточных вод.

Правильный выбор материалов прокладок важен для надежной работы пластинчатых теплообменников. В течение почти 60 лет в этих установках в основном использовались эластомерные прокладки для уплотнения агрегата, направления потока и предотвращения перемешивания жидкостей.Обычно используемые сегодня эластомеры представляют собой разновидности трех основных материалов: нитрила, этиленпропилендиенового тройного сополимера (EPDM) и витона. Нитрил является наиболее распространенным и подходит для таких жидкостей, как вода, масла и продукты питания. EPDM используется для таких жидкостей, как вода, пар, разбавленные кислоты, амины и сильные щелочи. Витон — самый дорогой материал и обычно используется для агрессивных жидкостей, таких как концентрированные кислоты и некоторые нефтяные масла.

Основная теория теплопередачи

Конструкция любого теплообменника определяется следующими уравнениями.

Q = U 3 A 3 (f 3 LMTD)

Где:

Q = Скорость теплопередачи, британских тепловых единиц / час (в рабочем режиме)

A = Полезная площадь теплопередачи, кв.м (площадь поверхности)

U = Общий коэффициент теплопередачи

(БТЕ / час 3 часа 3 кв. Фута 3 градуса F)

f = поправочный коэффициент LMTD для

неидеальное течение (безразмерное)

LMTD = Средняя логарифмическая разница температур, град F

Цель состоит в том, чтобы минимизировать требования к площади поверхности и, следовательно, стоимость данного теплообменника.

Переформулируя уравнение для поиска A, получаем:

А = Q / U 3 (f 3 LMTD)

Площадь теплопередачи минимизируется за счет максимизации значения U и LMTD для заданного режима теплопередачи. Изучая различные части этого уравнения, требования к теплопередаче или режим работы обычно определяются пользователем. Это выражается в желании нагреть или охладить определенный расход жидкости на заданное количество. Пошлина рассчитывается следующим образом:

Q = M 3 C

_п.

3 ДТ

Где:

M = Расход жидкости, фунт / час

С

_п.

= Удельная теплоемкость жидкости, БТЕ / фунт / град F

DT = Изменение температуры жидкости, град F

LMTD рассчитывается как:

ДТ

₁

— ДТ

₂

разделить на

L

_n

3 ДТ

₁

/ DT

₂

Можно использовать среднее арифметическое, но оно не учитывает эффект уменьшения отдачи, вызванный близкими подходами к температуре (см. Иллюстрацию выше).В общем, противоток дает самые большие значения LMTD, а прямоток дает самые маленькие. В большинстве кожухотрубного оборудования поток фактически представляет собой комбинацию того и другого, и может потребоваться поправка до 30% от рассчитанных идеальных значений противотока.

Общий коэффициент теплопередачи или значение U рассчитывается как сумма различных сопротивлений теплопередаче, которые могут возникнуть. Его основная форма:

1 / Ед = 1 / час

_{горячая}

+ Rf

_{горячая}

+ т / к + Rf

_{холодный}

+ 1 / час

_{холодный}

Где:

h = Коэффициент индивидуальной пленки (насколько эффективно жидкость передает тепло стенке)

Rf = Сопротивление обрастанию, измеряемое как толщина слоя загрязнения, деленная на теплопроводность материала загрязнения

т / к = Сопротивление поверхности теплопередачи, измеренное как толщина стенки, деленная на теплопроводность материала стены, все единицы — кв. Фут / час / град F / британская тепловая единица

Способ максимизировать общий коэффициент теплопередачи U — это максимизировать отдельные коэффициенты теплопередачи h и минимизировать сопротивление из-за загрязнения Rf. На коэффициенты пленки влияют физические свойства жидкости (вязкость, теплопроводность и удельная теплоемкость), а также степень турбулентности жидкости. И пластинчатый, и спиральный теплообменники повышают эффективность теплопередачи за счет создания турбулентности в жидкости (см. Рисунок выше, справа).

Сопротивление обрастанию, Rf, сводится к минимуму за счет ограничения накопления загрязнений на поверхности теплопередачи. Это состояние в первую очередь контролируется напряжением сдвига стенки.Опять же, как пластинчатые, так и спиральные теплообменники имеют более высокие напряжения сдвига стенок, чем обычное трубчатое оборудование. Как правило, при равных перепадах давления пластинчатые и спиральные теплообменники имеют сдвиговое напряжение стенки в 16 и 4 раза соответственно. Кроме того, спирали обладают дополнительным преимуществом, поскольку они представляют собой одноканальное устройство, которое также сводит к минимуму склонность жидкостей к загрязнению.

Благодаря высоким напряжениям сдвига, индуцированной турбулентности и противотоку потока, как пластинчатые, так и спиральные теплообменники хорошо подходят для оптимизации теплопередачи оборудования.

Информация для раздела теории теплопередачи была предоставлена ​​Альфа Лаваль.

Справочник по ресурсам теплообменника

Для получения дополнительной информации о теплообменниках,

посетите указанные здесь веб-сайты.
www.alfalaval.com	Alfa Laval Thermal Inc.
www.baltimoreaircoil.com	Балтимор Эйркойл
www.bellgossett.com	Bell & Gossett
www.brownfintube.com	Браун Финтубе Ко.
www.exothermics.com	Exothermics, Inc.
www.flatplate.com	FlatPlate, Inc.
www.heatcraft.com	Heatcraft, Inc.
www.ittstandard.com	Стандарт ITT
www.kemco.net	Krueger Engineering and Mfg.Co., Inc.
www.modine.com	Modine Mfg. Co.
www.tranter.comTranter, inc.

(PDF) Тепловой расчет спиральных теплообменников и тепловых труб с помощью лучшего в мире алгоритма

Тепломассообмен

1 3

20. Эгнер М.В., Бурмейстер LC (2005) Теплопередача для ламинарных

проточных спиральных воздуховодов прямоугольного сечения. J Heat Transf

127: 352–356

21.Trom L (1995) Используйте спиральные пластинчатые теплообменники для различных применений —

tions. Hydrocarb Process 74: 73–81

22. Wilhelmsson B (2005) Рассмотрим спиральные теплообменники для грязных

приложений. Hydrocarb Process 84: 81–83

23. Пикон-Нунес М., Канисалес-Давалос Л., Мартинес-Родригес

Г., Полли Г.Т. (2007) Краткий подход к проектированию спиральных теплообменников

. Food Bioprod Process 85: 322–327

24. Picon-Núnez M, Canizalez-Davalos L, Medina-Flores JM (2009)

Методология альтернативного определения размеров компактных теплообменников

спирального типа.Heat Transf Eng 30: 744–750

25. Naphon P, Wongwises S (2002) Экспериментальное исследование коэффициента внутритрубной конвективной теплопередачи

в теплообменнике со спиральным змеевиком

. Int Commun. Heat Mass Transf 29: 797–809

26. Bes Th, Roetzel W (1992) Распределение плотности теплового потока в спиральных теплообменниках

. Int J Heat Mass Transf 35: 1331–1347

27. Li H, Nagano K, Lai Y (2012) Новая модель и решения для спирального теплообменника

и ее экспериментальная проверка.Int J Heat

Mass Transf 55: 4404–4414

28. Burmeister LC (2006) Эффективность спирально-пластинчатого теплообменника

с одинаковой емкостью. J Heat Transf

128: 295–301

29. Lu X, Du X, Zeng M, Zhang S, Wang Q (2014) Теплообменник со стороны кожуха

Малогидравлические характеристики многослойного спирально намотанного тепла

теплообменники при различных тепловых граничных условиях стенки.

Appl Therm Eng 70: 1216–1227

30.de Sousa FL, Vlassov V, Ramos FM (2004) Обобщенная оптимизация extre-

mal: применение в конструкции тепловых труб. Appl Math

Model 28: 911–931

31. Рао Р.В., More KC (2015) Оптимальная конструкция тепловой трубы с использованием алгоритма

TLBO (оптимизация на основе обучения).

Energy 80: 535–544

32. Саид С.А., Акаш Б.А. (1999) Экспериментальные характеристики тепловой трубы

. Int Commun. Heat Mass Transf 26: 679–684

33.Kim SJ, Seo JK, Do KH (2003) Аналитическое и экспериментальное исследование

эксплуатационных характеристик и термической оптимизации миниатюрной тепловой трубы с рифленой структурой. Int J

Heat Mass Transf 46: 2051–2063

34. Ши П.З., Чуа К.М., Вонг Ю.М., Тан Ю.М. (2006) Проектирование и оптимизация форм

миниатюрных тепловых труб в LTCC. J Phys:

Conf Ser 34: 142–147

35. Власов В.В., Соуза Ф.Л., Такахаши В.К. (2006) Комплексная оптимизация

радиатора в сборе с тепловыми трубками, заправленного боеприпасами

или ацетоном.Int J Heat Mass Transf 49: 4584–4595

36. Махешкумар П., Муралидхаран С. (2011) Минимизация

генерации энтропии в плоской тепловой трубе. Int J Heat Mass Transf

54: 645–648

37. Agha SR (2011) Оптимизация производительности тепловых труб: подход Taguchi

. J Res Mech Eng Technol 31: 3410–3419

38. Lips S, Lefevre F (2011) Общая аналитическая модель для

конструкции обычных тепловых труб. Int J Heat Mass Transf

72: 288–298

39.Cui X, Zhu Y, Li Z, Shun S (2014) Комбинированное исследование рабочих характеристик

и механизма теплопередачи для пульсирующей тепловой трубы

. App Therm Eng 65: 394–402

40. Nithyanandam K, Pitchumani R (2011) Анализ и оптимизация системы хранения скрытой тепловой энергии со встроенными

тепловыми трубками. Int J Heat Mass Transf 54: 4596–4610

41. Моравиц К., Герман М. (2014) Комплексная разработка

и моделирование солнечных коллекторов с тепловыми трубками.Энергетические процедуры

48: 157–162

42. Roper CS (2011) Многоцелевая оптимизация проектирования мультифункциональных тепловых труб сэндвич-панелей

с микроархитектурными ядрами фермы

. Int J Heat Fluid Flow 32: 239–248

43. Zhang C, Chen Y, Shi M, Peterson GP (2009) Оптимизация

тепловой трубы с осевыми микроканавками в форме «Ω» на основе

нишевого генетического материала Парето. алгоритм (NPGA). Appl Therm Eng

29: 3340–3345

44.Бидабади М., Садагиани А.К., Вахдат Азад А. (2013) Оптимизация спирального теплообменника

с использованием генетического алгоритма. Sci Iran

20: 1445–1454

45. Сторн Р., Прайс К. (1997) Дифференциальная эволюция — простая и эффективная эвристика

для глобальной оптимизации в непрерывных пространствах.

J Glob Optim 11: 341–359

46. Moretta AA (2010) Спиральные пластинчатые теплообменники: калибровочные блоки для

охлаждающих неньютоновских суспензий. Chem Eng 5: 44–49

47.де Соуза Ф.Л., Власов В.В. (2004) Расчет тепловых труб посредством обобщенной экстремальной оптимизации. Heat Transf Eng 25: 34–45

48. Моримото Э., Хотта К. (1988) Изучение геометрической структуры

и характеристик теплопередачи спирального пластинчатого теплообменника.

Heat Transf Jpn Res 17: 53–71

49. Perry RH, Green DW (1997) Книга инженеров-химиков Перри —

. Макгроу-Хилл, Нью-Йорк

50. Минтон П.Е. (1970) Проектирование спиральных теплообменников.Chem Eng

4: 103–112

51. Холл С.Г. (1990) Целевые показатели капитальных затрат для сетей теплообменников

, включающие смешанные материалы конструкции, номинальное давление и типы теплообменников

. Comput Chem Eng 14: 319–325

52. May R (1976) Простые математические модели с очень сложной динамикой. Nature 261: 459–467

53. Брест Дж., Грейнер Дж., Боскович Б., Мерник М., Зумер В. (2006)

Самоадаптивные управляющие параметры в дифференциальной эволюции: сравнительное исследование

задач численного эталонного теста.IEEE Trans

Evol Comput 10: 646–657

54. Опиц Д., Маклин Р. (1999) Популярные ансамблевые методы: эмпирическое исследование

. J Artif Intell Res 11: 169–198

55. Civicioglu P (2013) Алгоритм искусственного кооперативного поиска для

задач численной оптимизации. Inf Sci 229: 58–76

56. Ядав П., Кумар Р., Панда С.К., Чанг К.С. (2012) Интеллигентный алгоритм поиска гармонии

с мягкой настройкой для оптимизации. Inf Sci

196: 47–72

57.Sun J, Feng B, Xu W. (2004) Оптимизация роя частиц с помощью

частиц, имеющих квантовое поведение. В: Proceedings of congress

по эволюционным вычислениям, Портленд, Орегон, США, стр. 325–331

58. Sun J, Xu W., Feng B (2005) Адаптивное управление параметрами для

Оптимизация роя частиц с квантовым поведением на индивидуальном

уровень. В: Материалы Международной конференции IEEE по системам

, человек и кибернетика, Биг-Айленд, Гавайи, США, стр. 3049–3054

59.Ахмади М.Х., Сайяди Х., Дехгани С., Хоссейнзаде Х. (2013)

Разработка теплового двигателя Стирлинга на солнечной энергии на основе нескольких критериев

: максимальная тепловая эффективность и мощность. Energy Con-

vers Manag 75: 282–291

60. Kumar R, Kaushik SC, Kumar R, Hans R (2016) Multi-objec-

Активная термодинамическая оптимизация необратимой регенерации

Цикл Брайтона с использованием эволюционного алгоритма и постановление мак-

инж. Ain Shams Eng J 7: 741–753

Альфа Лаваль — Как работает пластинчатый теплообменник

Разборные пластинчатые теплообменники (GPHE) оптимизируют теплообмен. Гофрированные пластины обеспечивают легкий перенос тепла от одного газа или жидкости к другому.

Пластины для разборного пластинчатого теплообменника с эластомерными прокладками. Они закрывают каналы и направляют среду в альтернативные каналы. Пакет пластин находится между пластиной рамы и прижимной пластиной. Затем он сжимается болтами между пластинами. Верхняя несущая планка поддерживает канал и прижимную пластину. Затем они фиксируют в этом положении с помощью нижней направляющей планки на опорной стойки.Эту конструкцию легко чистить и модифицировать (удаляя или добавляя пластины).

Вот три этапа сборки пластинчатого теплообменника с разборкой:

Зона теплопередачи пластинчатого теплообменника с разборками состоит из гофрированных пластин. Они находятся между рамой и прижимными пластинами. Прокладки действуют как уплотнения между пластинами.

Жидкости проходят через теплообменник в противотоке. Это дает наиболее эффективные тепловые характеристики.Это также позволяет очень близко подходить к температуре. Например, разница температур между входящей и выходящей рабочей средой.

Для термочувствительных или вязких сред холодная жидкость сочетается с горячей. Это сводит к минимуму риск перегрева или замерзания носителя.

Пластины доступны с различной глубиной прессования, с шевронным углом и гофрированной формой. Все создано для оптимальной работы. В зависимости от области применения каждый ассортимент продукции имеет свои особенности пластины.

Зона распределения обеспечивает поток жидкости ко всей поверхности теплопередачи. Это помогает избежать застойных зон, которые могут вызвать засорение.

Высокая турбулентность потока между пластинами приводит к более высокой теплопередаче и перепаду давления. Температурные расчеты Альфа Лаваль можно настраивать. Подходит для различных областей применения, обеспечивая максимальные тепловые характеристики при минимальном падении давления.

Типы теплообменников

— Engg Cyclopedia

Типы теплообменников

Оборудование для теплопередачи находит применение во многих отраслях промышленности.В широком смысле их можно определить как оборудование, используемое для передачи тепла от горячей среды к холодной. Конструкция и конструкция теплообменника сильно различаются в зависимости от области применения, в которой они используются, и используемых теплоносителей.

Оборудование для теплопередачи можно классифицировать по различным типам в зависимости от конструкции, фаз жидкости и принципа действия.

Пластинчатые и рамные теплообменники

Пластинчатые теплообменники имеют компактную конструкцию и намного дешевле кожухотрубных теплообменников.Как показано на схеме ниже, эти теплообменники состоят из ряда гофрированных металлических пластин, параллельных друг другу, удерживаемых вместе прокладками, расположенными в углах каждой прямоугольной пластины (обозначены отверстиями на следующей схеме). Эти прокладки также содержат горячие и холодные жидкости, обозначенные на схеме красным и синим цветами соответственно. Эта серия пластин образует камеры, которые поочередно заполняются горячими и холодными жидкостями, так что каждая гофрированная пластина разделяет горячую и холодную жидкости, обеспечивая большую площадь для передачи тепла между этими жидкостями.Пространство между двумя пластинами определяет коэффициенты теплопередачи, а также стоимость перекачки. Хотя можно ожидать, что падение давления для проталкивания жидкости через это пространство будет довольно большим, обычно падение давления на единицу теплообмена оказывается ниже, чем в кожухотрубных теплообменниках.

Эти теплообменники могут использоваться для жидкостей при низком или среднем давлении и очень эффективны для приложений, требующих ограниченного пространства.

Спиральные теплообменники

Спиральные теплообменники очень просты по своей конструкции. Они состоят из двух отдельных спиральных камер, как показано на схеме ниже. Эти две камеры содержат горячие и холодные жидкости, отделенные друг от друга спиральным металлическим листом. Коэффициенты теплоотдачи с обеих сторон высокие. На всем пути через теплообменники потоки горячей и холодной жидкости движутся противотоком друг к другу. Эти факторы приводят к гораздо более низким требованиям к площади поверхности, чем кожухотрубные теплообменники. Эти теплообменники могут использоваться для высоковязких жидкостей при низких и средних давлениях.

Пластинчато-ребристые теплообменники

В принципе, эти теплообменники аналогичны пластинчатым и рамным теплообменникам, в них используются чередующиеся камеры горячей и холодной жидкости, разделенные тонкими металлическими листами.Разница в том, что два металлических листа, которые образуют одну камеру, разделены волнистыми перфорированными металлическими ребрами, которые образуют каналы для прохождения жидкости. Две противоположные стороны каждой камеры герметичны, а две другие стороны допускают приток и отток жидкости. Герметичные стороны повернуты на 90 градусов для чередования камер. Таким образом, потоки горячей и холодной жидкости всегда находятся под углом 90 градусов друг к другу. Эти теплообменники могут эффективно использоваться в широком диапазоне применений, в широком диапазоне условий температуры и давления.

Воздухоохладители

Воздухоохладители

используют окружающий воздух для охлаждения жидкостей, температура которых значительно выше температуры окружающего воздуха (около 15 ⁰ C). Горячая жидкость течет по ребристым трубам, через которые воздух обдувается вентиляторами. В зависимости от того, расположены ли вентиляторы над трубами или под ними, охладители можно разделить на охладители с вытяжкой или охладители с принудительной тягой соответственно. Охладители с принудительной тягой вытягивают поток воздуха по трубкам. Охладители с принудительной тягой с вентиляторами, расположенными под трубками, проталкивают поток воздуха через трубки. Для достаточно высоких тепловых нагрузок может быть более экономичным использовать охлаждающую воду вместо охлаждающего воздуха при условии наличия достаточного количества воды.

Двухтрубный теплообменник

Эти теплообменники имеют конструкцию «теплообменник труба в трубе», которая дала им такое название. Часто двойные трубы в этих теплообменниках имеют форму «U-образная труба или шпилька» . Причина создания этой конструкции состоит в том, чтобы в основном компенсировать тепловое расширение труб без использования компенсаторов.Эти теплообменники могут использоваться в условиях высокого давления, высоких температур и вязких сред. Обычно более агрессивная жидкость проталкивается через внутреннюю трубку, которая может быть оборудована скребками для облегчения очистки. Внутренняя труба теплообменника может быть оребрена на внешней поверхности для увеличения площади для улучшения теплопередачи.

Кожухотрубные теплообменники

— это теплообменники, наиболее широко используемые в различных отраслях промышленности. Это привело к появлению определенных стандартов для конструкции кожухотрубных теплообменников.Стандарты TEMA (Ассоциация производителей трубчатых теплообменников) являются наиболее широко признанными стандартами проектирования теплообменников. Конструкция этих теплообменников состоит из кожуха и нескольких труб меньшего размера, проходящих через кожух. Оболочка может содержать перегородки для создания турбулентности и увеличения теплопередачи за счет поперечного потока жидкостей. Трубки удерживаются вместе трубными решетками на обоих концах. В любом теплообменнике может быть несколько проходов со стороны кожуха и трубы.

Возможная гибкость конструкции этих теплообменников в основном обуславливает их широкое использование в различных областях применения.Эти теплообменники не имеют конструктивных ограничений по температуре и давлению. Эти теплообменники просты в обслуживании. Эти теплообменники могут быть легко сконструированы с учетом термических нагрузок.