Var och en av oss har stött på de enklaste värmeväxlarna. Ett slående exempel på detta är designen av "pipe in pipe" eller något liknande. Det skulle vara svårt att föreställa sig vårt liv om inte värmeväxlaren hade uppfunnits. Idag finns det ett stort antal värmeväxlare. De skiljer sig från varandra inte bara i tekniska egenskaper, utan också i omfattning, design etc. Låt oss prata mer i detalj om detta ämne och ta itu med intressanta punkter.
En del allmän information
En värmeväxlare är en enhet som används för att överföra värme från ett medium till ett annat. Samtidigt måste du förstå att själva värmeväxlaren, utan värmeutrustning, är helt värdelös, men i komplexet kan du få underbara resultat och framgångsrikt värma även mycket stora och kalla rum. Dessutom har forskare ständigt försökt att minimera förlusten av värme när den överförs till en annan miljö. Idag är det inte möjligtskryta med 100% effektivitet, men vi kan lugnt tala om effektiviteten på 90-95%. Produktens operativa såväl som tekniska egenskaper ökas genom användning av speciellt förberedda material, såväl som kylvätska. Allt detta ökar naturligtvis priset på utrustningen något, men det är det värt.
När de designar möter ingenjörer ständigt motstridiga krav som måste kombineras till en flaska. Till exempel är det nödvändigt att minska det hydrauliska motståndet och samtidigt öka värmeöverföringskoefficienten. Värmeväxlaren måste vara motståndskraftig mot korrosion, men inte för svår att underhålla. Allt detta ledde till att många typer av värmeväxlare dök upp. Den som passar situationen bäst används.
Klassificering av värmeväxlare
Som nämnts ovan finns det för närvarande ett stort antal värmeväxlare. Först och främst måste de separeras enligt metoden för värmeöverföring till mediet. Här är värmeväxlarna indelade i följande grupper:
- recuperative;
- regenerative;
- mixing;
- elektriskt uppvärmd.
Låt oss ta en närmare titt på återvinningsvärmeväxlare. Produktens utformning innebär närvaron av en enskikts- eller flerskiktsvägg genom vilken värme överförs. Vanligtvis sker detta redan i stadig rörelse. Det är intressant att i sådana anordningar utförs värmeöverföring med tvångsrörelse utan att ändra fasenstater. Men detta gäller endast permanenta värmeväxlare. Om vi pratar om enheter med ett periodiskt driftläge, utförs under en viss tidsperiod uppvärmning, förångning och kylning, och allt detta är i sekventiellt läge. Sådana anordningar tillhör värmeväxlare med ostadig termisk rörelse. Detta beror på det faktum att temperaturen på kylvätskan vid inloppet och utloppet är väsentligt annorlunda. Ofta finns sådana aggregat i form av spolar och är lamellära, räfflade och andra former. Lite senare ska vi titta på flera typer. Men klassificeringen av värmeväxlare slutar inte där.
Regenereringsenheter och elvärme
I det här fallet, precis som i det föregående, används värmeväxlarytan för att överföra värmeenergi. Denna yta är dock ett slags munstycke. Det spelar rollen som ett mellanliggande ackumulerande medel som ackumulerar värme. I stort sett kan hela processen delas upp i flera steg. I det första steget uppfattar munstycket en viss mängd värme. Sedan sker en övergång till det andra steget, och kylvätskan överförs över munstyckets yta. Detta händer när man ändrar kylvätskeflödet. I detta skede svalnar munstycket gradvis och den ackumulerade värmen släpps ut i den uppvärmda miljön, som kan vara ditt rum.
Regeneratorer är icke-stationära enheter. Munstycket är ofta orörligt och termiska processer upprepas synkront. Enheter av denna typ kallas ofta scrubbers ellerkyltorn.
Kärnan i elektriskt uppvärmda värmeväxlare är att elektricitet används som den huvudsakliga värmekällan. Elbågsinstallationer används för att omvandla elektrisk energi till termisk energi. De kan vara både direkt och indirekt uppvärmning. De vanligaste värmeväxlarna inom industrin är induktions- och motståndsvärmare. Som du kan se kan värmeväxlarutrustning vara annorlunda, nu ska vi titta närmare på varje typ, dess omfattning och designegenskaper.
Spiralvärmeväxlare
Enheten är ett par spiralkanaler. De slingrar sig vanligtvis runt den centrala skiljeväggen. För att göra detta är de gjorda av rullat material. Det är värt att notera att spiralvärmeväxlare är väl lämpade för att värma och kyla vätskor med hög viskositet.
I stort sett bildas värmeytan av två metallplåtar, som fästs i kärnan med hjälp av en svets. Själva enheten består av endast 2 kanaler, vanligtvis rektangulära, gjorda i form av en spiral. Spiralens ände (inre) har en skiljevägg och är fixerad med stift. Värmeväxlare kan göras både vertik alt och horisontellt. Om det inte är möjligt att installera en typ på grund av otillräckligt utrymme eller en komplex konfiguration av rummet, används den andra, mer att föredra. Det är också intressant att konsumenten kan välja spiralvärmeväxlare med olika spiralbredder, från 20 till 150 centimeter. Samtidigt kan värmeytan variera från 3,2 till 100 kvadratmeter med ett maxim alt systemtryck på 1 MPa.
Det bör noteras att denna värmeväxlarutrustning har ett antal betydande fördelar. För det första är det ett minskat hydrauliskt motstånd. För det andra, kompakthet och hög effektivitet och värmeöverföringsintensitet. Men allt detta bidrog till att det fanns nackdelar i form av en komplex design och reparation.
Om plattvärmeväxlare
För närvarande tillverkas hopfällbara och icke-separerbara plattvärmeväxlare. Naturligtvis är den första typen mer att föredra på grund av många skäl. För det första är det lätt att underhålla. Sådan utrustning demonteras och monteras mycket snabbt, så eventuella haverier elimineras på kort tid. Icke-separerbara modeller repareras vanligtvis inte, och om de är det, mycket längre.
Faktiskt antyder namnet att den här utrustningen består av ett paket prefabricerade plattor. De kan tillverkas av olika material som koppar, titan, grafit, etc. Nästan alltid, för att förbättra prestandaegenskaperna, är plattorna korrugerade. I plattvärmeväxlare passerar flödena av kall och varm kylvätska i lager.
Utrustningen i sig är bra eftersom den har en kompetent layout. Detta gjorde det möjligt att öka arean på värmeväxlingsytan och passa in allt detta i relativt små dimensioner. I alla fall, innan du köper, utförs en beräkning av värmeväxlare, vilket gör att du kan få information om hur mycket kraft enheten behöver i ett visst fall. Det måste förstås att alla plattor som dras ihop i en förpackning bildar kanaler mellan sig på grund av samma form. Vätska rinner genom dem. Nåväl, nu ska vi titta på några fler intressanta detaljer som relaterar till den här utrustningen.
Använda packningar
Som nämnts ovan är huvudelementet för värmeöverföring plattor. De är kallstämplade. För detta används korrosionsbeständiga legeringar, vilket avsevärt kan öka enhetens hållbarhet och effektivitet. Tjockleken på plattorna, beroende på modell, kan variera från 0,4 till 1,0 mm. I arbetsläge pressas plattorna hårt mot varandra. I detta fall bildas små slitsade kanaler. På framsidan finns ett speciellt spår, en gummipackning (tätning) är installerad där. Dessutom har packningarna hål som är nödvändiga för tillförsel och avlägsnande av vätska. Om ett av hålen bryter igenom finns ett system med dräneringsspår för att förhindra blandning av kalla och varma medier.
På grund av skapandet av en motström mellan de två medierna var det möjligt att uppnå inte bara en förbättring av temperaturinställningen, utan också snabbare värmeöverföring med relativt små hydrauliska motstånd. Det skulle inte vara överflödigt att säga att den grundläggande principen för drift är baserad på motström, det vill säga rörelsen av uppvärmning ochvärmevätska i olika riktningar. För att förhindra blandning installeras en dubbel gummitätning eller en metallplatta. Antalet plattor och kanaler kan variera beroende på utrustningens driftskrav. Före skapandet utförs en termisk beräkning av värmeväxlare, vilket gör det möjligt att bestämma det optimala driftsättet. Ibland används dyra legeringar som inte är rädda för långvarig drift i en aggressiv miljö.
Plåt-Fin Värmeväxlare
PRT används för att överföra värme i icke-aggressiva och gasformiga medier i ett brett temperaturområde, från -270 till +200 grader Celsius. I detta fall kan trycket i systemet nå 100 atmosfärer och starta från ett vakuum. Designen bygger på idén att applicera en räfflad yta på båda sidor av plattorna. Själva produkten består av flera ribbor, tack vare vilka värmeöverföring mellan media utförs. Det är värt att notera att det är den flänsade plattvärmeväxlaren som har en mängd olika fenformer. Detta gör att du kan ändra de operativa och tekniska egenskaperna något. Oftast kan man se kontinuerliga och vågiga revben. Men utöver dessa finns det också mer exotiska, som perforerade och fjällande. Plåt används vanligtvis som material. Deras tjocklek är justerbar beroende på trycket i systemet och vätskan som används.
Ofta tillverkas dessa typer av värmeväxlare med olika typer av flöde. Oftast används motström, men det finns ocksårakt igenom och tvärkretsar. Om vi kort pratar om styrkorna hos sådan utrustning, så finns det många av dem. För det första handlar det om driftsegenskaper, såsom snabb och intensiv värmeöverföring. För det andra är den liten i storleken. Idag säger många att det är lamellvärmeväxlare som är de mest avancerade. Oftast används PRT inom industrier som energi, oljeraffinering, kemisk industri och flygindustri. Allt detta beror på ett stort antal fördelar, såväl som ett brett utbud av vätskor och tryck som används i systemet.
Shell-och-rörvärmeväxlare: design och funktioner
Utrustning för värmeväxlare av yttyp, som vi redan har granskat, är inte lika populär som skal- och rörenheter. Det här är bara enheterna som nämndes i början, i den enklaste versionen - det här är systemet "rör i rör". En värmeväxlare av denna typ är ett system (bunt) av rör som placeras i ett hölje. Rören rullas och svetsas till produktens kropp. I vissa fall skållas de dessutom. Detta görs för att säkerställa 100 % täthet. Kroppen är försedd med extra munstycken. Vissa behövs för att tillföra ånga, andra för borttagning av kondensat. Dessutom finns det tvärgående galler i höljet, som används för att stödja värmeväxlarrören längs hela enhetens längd. Intressant nog används skal- och rörvärmeväxlare vid temperaturer från 190 grader Celsius ellermättad ångtryck över 15 bar.
Alla system som involverar flytande rörelser kan utsättas för vattenslag. Detta fenomen kan helt eller delvis avaktivera utrustningen. För att förhindra att detta inträffar används olika slags lagringselement, de så kallade expansionstanken. Men i vårt fall är detta inte nödvändigt, eftersom skal-och-rörvärmeväxlare är mycket resistenta mot dem. Dessutom finns det inga strikta krav på renlighet i miljön. En betydande nackdel med sådan utrustning är att alla typer av värmeväxlare av denna typ är mycket metallintensiva, vilket påverkar den slutliga kostnaden och dimensionerna.
Värmeväxlare för gasutrustning
Det är ingen hemlighet att alla fastbränsle- eller gaspanna har en värmeväxlare i sin design, de kallas även värmare. Vi har redan övervägt huvudtyperna. Som du säkert har märkt används dessa eller dessa typer i olika branscher. Vissa enheter har fått bredare tillämpning, andra används i vissa branscher och passar inte andra. I vårt fall sker användningen av rör- och plattvärmeväxlare. I det första fallet har vi att göra med ett system av rör, i det andra - med plattor. I princip, oavsett typ, måste en värmeväxlare till en gejser uppfylla ett antal krav. För det första att ha en hög värmeöverföringskoefficient, och för det andra att vara hållbar och beständig mot höga temperaturer. De mest populära materialen är koppar, aluminium ochstål. Det senare alternativet är mindre att föredra, eftersom en sådan metall är tung, vilket minskar effektiviteten. Värmeväxlaren för gejsern måste i alla fall fungera i minst 5 år.
Slutsats
Så vi granskade huvudtyperna av värmeväxlare. Sådana arter som skal-och-platta lämnades utan uppmärksamhet. I princip skiljer de sig något från den klassiska lamell eller räfflade. Men du kan ofta hitta badspisar med värmeväxlare med hölje. Det viktigaste är dock att utrustningen är resistent mot höga temperaturer och driftstryck. Huset kan vara tillverkat av material som titan, rostfritt stål eller kolstål. Det är intressant att badkaminer med en skal-och-platta värmeväxlare är väl reglerade för ånga eller kondensat, vilket utan tvekan är en betydande fördel. I princip kan detta fullborda historien, eftersom du nu vet allt du behöver om värmeväxlare.
