Εναλλάκτες θερμότητας κελύφους και σωλήνωνέρχονται σε πολλές μορφές. Είναι εξαιρετικά ευέλικτα, προσαρμόσιμα και αποτελεσματικά για εφαρμογές σε πολλούς κλάδους. Ως αποτέλεσμα, υπάρχουν αρκετά διαφορετικά που μπορείτε να τα κατηγοριοποιήσετε ή να τα ταξινομήσετε.
Σε αυτό το άρθρο, συνοψίζουμε τους κύριους τύπους εναλλάκτη θερμότητας κελύφους και σωλήνων, τι τους διαφοροποιεί, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του καθενός και μερικά από τα πράγματα που λαμβάνουμε υπόψη όταν επιλέγουμε ένα σχέδιο εναλλάκτη θερμότητας για τους πελάτες μας.
Οι τύποι
Στις ευρείες διαδρομές, υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι εναλλάκτη θερμότητας κελύφους και σωλήνα:
- σταθερός σωλήνας,
- U-σωλήνας και
- αιωρούμενο κεφάλι.
Όπως συμβαίνει με όλους τους εναλλάκτες θερμότητας, μπορείτε επίσης να τους ταξινομήσετε ανάλογα με το αν συμβαίνει αλλαγή φάσης (υγρό σε αέριο ή αέριο σε υγρό) ή όχι.
Ας δούμε αναλυτικότερα τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα κάθε τύπου. Θα δούμε πώς χειρίζονται τις διαφορές θερμοκρασίας, το κόστος τους και πόσο εύκολο είναι να συντηρηθεί και να καθαριστεί το καθένα.
Σταθερός εναλλάκτης θερμότητας σωλήνα
Σε έναν εναλλάκτη θερμότητας σταθερού σωλήνα, το κέλυφος και το φύλλο σωλήνα συγκολλούνται μεταξύ τους. Αυτό σημαίνει ότι η δέσμη του σωλήνα δεν μπορεί να αφαιρεθεί (εξ ου και το όνομα).
Με αυτή τη λύση, όλοι οι σωλήνες στον εναλλάκτη θερμότητας είναι ίσιοι. Διευκολύνει τη συντήρηση: ο χειριστής μπορεί να καθαρίσει τους σωλήνες με βούρτσα ή ράβδο (μηχανικός καθαρισμός).
Ωστόσο, αυτό το πλεονέκτημα δεν επεκτείνεται στην πλευρά του κελύφους του εναλλάκτη θερμότητας, η οποία δεν μπορεί να καθαριστεί μηχανικά. Αντίθετα, στην πλευρά του κελύφους, πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένα χημικό καθαριστικό υγρό ή χειροκίνητο πλυντήριο πίεσης, το οποίο απαιτεί περισσότερο χρόνο και προσπάθεια.
Μια άλλη αδυναμία είναι πώς ένα διάλυμα σταθερού σωλήνα αντιμετωπίζει τις διαφορές θερμοκρασίας μεταξύ του σωλήνα και του κελύφους. Πάρτε αυτό το παράδειγμα. Αν έχουμε ζεστό ρευστό στη μία πλευρά του εναλλάκτη θερμότητας και κρύο ρευστό από την άλλη, υπάρχει διαφορετική θερμική διαστολή των σωλήνων και του κελύφους. ο εναλλάκτης θερμότητας μπορεί να αποτύχει. Η λύση είναι μια φυσούνα επέκτασης στην πλευρά του κελύφους, δίνοντας στους ζεστούς, επεκτεινόμενους σωλήνες χώρο για να επεκταθούν.
Γενικά, ένας σταθερός σωλήνας είναι ο φθηνότερος εναλλάκτης θερμότητας κελύφους και σωλήνα (αν και μια φυσούνα επέκτασης θα αυξήσει το κόστος) και παραμένει μια δημοφιλής επιλογή.
Με έναν κατά παραγγελία σχεδιασμό εναλλάκτη θερμότητας σωλήνων που αντιμετωπίζει τα μειονεκτήματα αυτού του τύπου (π.χ. προσθήκη φυσούνας διαστολής), μπορούν να είναι μια πολύ αποτελεσματική και οικονομική επιλογή.
U{0}}εναλλάκτης θερμότητας σωλήνα
Σε μια σταθερή δέσμη σωλήνων, εάν οι σωλήνες πρέπει να αφεθούν να διαστέλλονται, τότε πρέπει να επεξεργαστείτε μια φυσούνα διαστολής στον εναλλάκτη θερμότητας. Σε ένα σωλήνα U-, αυτό δεν είναι απαραίτητο. Οι σωλήνες δεν συνδέονται σε κανένα είδος σταθερής άρθρωσης, πράγμα που σημαίνει ότι οι σωλήνες μπορούν εύκολα να επεκταθούν εντός του κελύφους. Η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του κελύφους και του σωλήνα δεν είναι πρόβλημα.
Ωστόσο, μια εύκρατη διαφορά στο φύλλο σωλήνα είναι διαφορετικό θέμα. Ας δούμε ένα άλλο παράδειγμα. Για τη διαδικασία σας, θέλετε να ψύξετε το αέριο 300 μοιρών στους 20 βαθμούς. Η κατανομή θερμοκρασίας σε όλο το φύλλο σωλήνα είναι 280 μοίρες. Το αποτέλεσμα είναι ότι το φύλλο σωλήνα θα παραμορφωθεί. Τυχόν παρεμβύσματα εκεί δεν θα μπορούν να σφραγιστούν και ο εναλλάκτης θερμότητας θα αποτύχει.
Σε τέτοιες περιπτώσεις, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σωλήνας U. Ο σωλήνας U-είναι κατάλληλος μόνο για μικρότερες διαφορές θερμοκρασίας μεταξύ εισόδου και ψυχρής εξόδου (έως 100 μοίρες).
Όσον αφορά τον καθαρισμό, ένας-σωλήνας U είχε παραδοσιακά το αντίθετο πρόβλημα από μια σταθερή-δέσμη σωλήνων: ενώ η πλευρά του κελύφους μπορεί να καθαριστεί μηχανικά, οι κυρτές σωλήνες δεν μπορούν να καθαριστούν. Ήταν ένας από τους λόγους για τους οποίους οι εταιρείες επέλεξαν να μην χρησιμοποιούν εναλλάκτες θερμότητας U-σωλήνων στο παρελθόν. Αυτό άλλαξε πρόσφατα, καθώς η τεχνολογία μηχανικού καθαρισμού έχει προχωρήσει ώστε να επιτρέπει τον καθαρισμό των σωλήνων.
Υπάρχουν μερικά άλλα μειονεκτήματα στην καμπύλη του σωλήνα σε αυτόν τον τύπο εναλλάκτη θερμότητας. Δεν μπορείτε να τοποθετήσετε τόσους σωλήνες στο ίδιο μέγεθος κελύφους όπως με ένα σταθερό φύλλο. Απαιτείται επιπλέον χώρος για την κάμψη (χρειάζεστε τουλάχιστον 3 φορές τη διάμετρο του σωλήνα για να τον λυγίσετε). Σημαίνει ότι υπάρχει λιγότερη σωληνοειδής επιφάνεια, που οδηγεί σε έναν εναλλάκτη θερμότητας που είναι λιγότερο αποδοτικός για το μέγεθός του σε σύγκριση με ένα σχέδιο σταθερού σωλήνα.
Οι σωλήνες κάμψης αυξάνουν το κόστος κατασκευής του εναλλάκτη θερμότητας σωλήνων U-. Μπορεί να αυξήσει το κόστος έως και 30% σε σύγκριση με τους ευθύγραμμους σωλήνες ενός σταθερού-εναλλάκτη σωλήνων.
Εναλλάκτης θερμότητας με πλωτή κεφαλή
Το κύριο χαρακτηριστικό του σχεδίου της πλωτής κεφαλής είναι ότι μπορείτε να αφαιρέσετε τη δέσμη από το κέλυφος. Από εκεί, το κέλυφος και οι σωλήνες μπορούν να επιθεωρηθούν ξεχωριστά. Αυτό είναι χρήσιμο εάν θέλετε να εξετάσετε τον εναλλάκτη θερμότητας για τυχόν διάβρωση.
Επειδή μπορείτε να αποσυναρμολογήσετε το σχέδιο της πλωτής κεφαλής, ο καθαρισμός είναι απλός: μπορείτε να καθαρίσετε την πλευρά του κελύφους, την πλευρά του σωλήνα και να καθαρίσετε το εσωτερικό και το εξωτερικό των σωλήνων. Όλα είναι προσβάσιμα για καθαρισμό.
Τα σχέδια πλωτής κεφαλής είναι το πρότυπο σε πολλές βιομηχανίες, συμπεριλαμβανομένου του πετρελαίου και του φυσικού αερίου. Ο λόγος είναι ότι πρέπει να χειρίζονται βρώμικο νερό για να κρυώσουν το βρώμικο λάδι. Ως εκ τούτου, τα πλεονεκτήματα καθαρισμού των εναλλάκτη κελύφους και σωλήνων πλωτής κεφαλής είναι εξαιρετικά πολύτιμα και έχουν γίνει το πρότυπο στη βιομηχανία.
Μπορείτε να δείτε ότι ο εναλλάκτης θερμότητας με πλωτή κεφαλή είναι ένας κοινός τύπος, επειδή, στο λογισμικό σχεδιασμού που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία εναλλάκτη θερμότητας, τα σχέδια αιωρούμενης κεφαλής είναι συχνά η προεπιλεγμένη επιλογή.
Οι εναλλάκτες θερμότητας με πλωτή κεφαλή πρέπει να σχεδιάζονται σύμφωνα με τις θερμικές προκλήσεις που αντιμετωπίζουν. Εάν υπάρχει ένα μόνο πέρασμα στην πλευρά του σωλήνα, όπως μια σταθερή δέσμη σωλήνα, τότε θα χρειαστεί ενδεχομένως να εγκαταστήσουμε μια φυσούνα επέκτασης.
Αν και έχουν πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα σχέδια σταθερού σωλήνα και σωλήνων U-, αυτά τα πλεονεκτήματα έχουν επιπλέον κόστος.
Ταξινόμηση ανά διαδικασία και αλλαγή φάσης
Όπως με όλους τους εναλλάκτες θερμότητας, μπορείτε επίσης να τους ομαδοποιήσετε ανάλογα με τη διαδικασία στην οποία εμπλέκονται.
Ψύκτες και θερμάστρες: Όταν υπάρχει αλλαγή θερμοκρασίας αλλά όχι αλλαγή φάσης (π.χ. υγρό σε αέριο, αέριο σε υγρό). Για παράδειγμα, όταν έχετε ζεστό νερό από τη μια πλευρά και κρύο νερό από την άλλη, δεν αλλάζουν φάση. Ομοίως, όταν χρησιμοποιείτε ζεστό αέρα για να ψύξετε τον κρύο αέρα ή νερό από τη μία πλευρά για να κρυώσετε αργό.
Συμπυκνωτές: Όπου το ρευστό διεργασίας θα συμπυκνωθεί, η φάση αλλάζει από αέριο σε υγρό.
Reboilers: Όπου υπάρχει ζεστό υγρό (ατμός, για παράδειγμα) που θα συμπυκνωθεί στη μία πλευρά, και στην άλλη πλευρά έχετε υγρό που θα βράσει. Με άλλα λόγια, υπάρχει υγρό που έρχεται στο ένα άκρο, και στο άλλο άκρο θα έχετε 100% ατμούς (βραστήρας βραστήρας) ή μίγμα ατμού/υγρού (αναβραστήρες θερμοσυφώνων).
Όσον αφορά τις συγκεκριμένες διαστάσεις, την ονομαστική πίεση, τα πρότυπα αντίστασης στη διάβρωση και τις παραμέτρους απόδοσης μεταφοράς θερμότητας των εναλλάκτη θερμότητας, μπορείτε να επικοινωνήσετε απευθείας μαζί μας για να αποκτήσετε ένα προσαρμοσμένο σχέδιο προδιαγραφών, βοηθώντας σας να ταιριάξετε με ακρίβεια τις απαιτήσεις παραγωγής ή διαδικασίας.
E-mail:global@gneesteels.com