Топлообменникът е енергоспестяващо устройство, което пренася топлина между два или повече флуида при различни температури. За отопление на голяма площ наличието на топлообменник е от съществено значение.
Според метода на пренос на топлина на топлообменника, топлообменникът може да бъде разделен на три категории:
Топлообменник с директен контакт, наричан още хибриден топлообменник, е устройство, в което горещи и студени течности са в пряк контакт и обменят топлина. Обикновено двете течности в пряк контакт са газ и течност с по-ниско налягане на изпарение;
Принципът на работа на топлообменника за съхранение на енергия е да използва топлопроводимостта на твърди вещества. По-конкретно, топлинната среда първо загрява твърдото вещество до определена температура, а студената среда след това получава топлина от твърдото вещество. Чрез този процес може да се осъществи пренос на топлина. ;
Топлообменникът на преградната стена също използва топлопроводимостта на посредника, а студената и горещата среда са разделени от твърда преградна стена и обменят топлина през преградната стена. За отоплителните предприятия най-широко използвани са топлообменниците за преградни стени. Според различните структури, той може също да бъде разделен на тръбни топлообменници, пластинчати топлообменници и топлообменници с топлинни тръби.
1
Кожухотръбен топлообменник
Кожухотръбните топлообменници се наричат още кожухотръбни топлообменници. Това е топлообменник с преградна стена, който използва стената на тръбния сноп, затворена в корпуса, като повърхност за пренос на топлина. Този вид топлообменник има относително проста структура и надеждна работа. Може да бъде изработен от различни структурни материали (главно метални материали) и може да се използва при висока температура и високо налягане. Това е най-широко използваният тип в момента.
Кожухотръбен топлообменник
Съгласно приетите компенсационни мерки, кожухотръбните топлообменници могат да бъдат разделени на четири типа: топлообменници с фиксирана тръбна плоча, топлообменници с плаваща глава, U-тръбни топлообменници и топлообменници с уплътнителна кутия.
2
Топлообменник с фиксиран тръбен лист
Фиксираният тръбен топлообменник е тип кожухотръбен топлообменник. Тръбните листове в двата края на топлообменника с неподвижен тръбен лист са свързани към корпуса чрез заваряване и се състоят главно от корпус, тръбен лист, тръбен сноп, горен капак (глава) и други компоненти.
Топлообменник с фиксиран тръбен лист
Предимствата на фиксираните топлообменници с тръбни листове са:
◆Опростена структура;
◆При един и същ диаметър на корпуса броят на тръбите е най-голям и байпасът е най-малък;
◆Всяка топлообменна тръба може да се смени, а вътрешността на тръбата се почиства лесно.
Недостатъците на фиксираните топлообменници с тръбни листове са:
◆ Страната на черупката не може да се почиства механично;
◆ Когато температурната разлика между топлообменната тръба и корпуса е голяма (по-голяма от 50 градуса), ще се генерира напрежение от температурната разлика. Решението е да се монтира разширителна фуга върху корпуса, така че натискът от страната на корпуса да не може да бъде твърде висок поради ограничението на якостта на разширителната фуга;
◆ Подходящ е само за работни случаи, когато течността е чиста и не е лесна за мащабиране и температурната разлика между двете течности е малка или температурната разлика е голяма, но налягането от страната на черупката не е високо.
3
топлообменник с плаваща глава
Топлообменникът с плаваща глава е вид кожухотръбен топлообменник. Той има един край на тръбната плоча, който не е свързан с корпуса и може да се движи свободно в аксиална посока. Нарича се още плаваща глава. Плаващата глава се състои от плаваща тръбна плоча, пръстен с кука и капак на края на плаващата глава, който е разглобяема връзка и тръбният сноп може да бъде изваден от черупката.
топлообменник с плаваща глава
Предимствата на топлообменниците с плаваща глава са:
◆Ако има температурна разлика между топлообменната тръба и обвивката, т.е. когато обвивката или топлообменната тръба се разширяват, няма да има температурна разлика;
◆Тръбният сноп може да се издърпа от корпуса, което е удобно за почистване отвътре и между тръбите.
Недостатъците на топлообменниците с плаваща глава са:
◆ Сложна структура, голямо количество материали и висока цена;
◆Ако уплътнението между плаващия капак на главата и плаващия тръбен лист не е плътно, ще възникне вътрешно изтичане, което ще доведе до смесване на двете среди.
4
U-тръбен топлообменник
U-образният тръбен топлообменник е вид кожухово-тръбен топлообменник, който се състои от тръбни листове, черупки, тръбни снопове и други компоненти. Всяка тръба на U-тръбния топлообменник е огъната в U-образна форма, а входът и изходът са съответно монтирани от двете страни на един и същи тръбен лист. Главата е разделена на две камери с преграда, така че всяка тръба може свободно да се разширява и свива. , независимо от другите тръби и корпуси.
U-тръбен топлообменник
Предимствата на U-тръбните топлообменници са:
◆Тръбният сноп може да се движи свободно, без да се отчита напрежението от температурната разлика, и може да се използва в случаи с голяма температурна разлика;
◆ Има само една тръбна плоча, по-малко фланци, по-малко точки на изтичане и проста структура;
◆U-образният тръбен топлообменник е надежден при работа и ниска цена.
Недостатъците на U-тръбните топлообменници са:
◆ Трудно е да се почисти вътрешността на тръбата. Тъй като тръбата трябва да има определен радиус на огъване, степента на използване на тръбния лист е ниска;
◆Разстоянието между тръбите в най-вътрешния слой на тръбния сноп е голямо и страната на корпуса е лесна за късо съединение. Когато скоростта на потока в тръбата е твърде висока, това ще причини сериозна ерозия на U-образната секция на огъната тръба и ще повлияе на нейния експлоатационен живот;
◆Ако вътрешната гума е повредена, тя не може да бъде заменена, така че процентът на скрап е висок.
5
Спрей топлообменник
Спрей топлообменникът е вид тръбен топлообменник, който фиксира топлообменните тръби върху стоманената рамка в редове, горещата течност тече в тръбите, а охлаждащата вода се излива равномерно надолу от горното устройство за пръскане, така че е наричан още Спрей охладител. Външната страна на тръбата на спрей топлообменника е слой от течен филм с висока степен на турбулентност, а коефициентът на топлопреминаване извън тръбата е много по-голям от този на потопения топлообменник. В допълнение, топлообменникът за пръскане се поставя най-вече на мястото, където циркулира въздухът, а изпарението на охлаждащата вода също отнема част от топлината, което може да намали температурата на охлаждащата вода и да увеличи движещата сила на преноса на топлина . В сравнение с потопяемия топлообменник, ефектът на топлопредаване на топлообменника със спрей е значително подобрен.
Спрей топлообменник
Предимствата на спрей топлообменниците са:
◆Опростена структура и ниска цена;
◆ Може да намали температурата на охлаждащата вода и да увеличи движещата сила на преноса на топлина;
◆Издържа на високо налягане;
◆ Лесен за поддръжка и почистване, ниски изисквания за качество на водата.
Недостатъците на спрей топлообменниците са:
◆Неравномерното пръскане на охлаждаща вода ще повлияе на ефекта на пренос на топлина;
◆Може да се инсталира само на открито.
6
Тръбен топлообменник
Корпусният топлообменник е вид тръбен топлообменник, който представлява концентричен кръгъл корпус, свързан с две стандартни тръби с различни размери. Външната се нарича страна на черупката, а вътрешната се нарича страна на тръбата. Две различни среди могат да текат в обратна посока (или в една и съща посока) в страната на корпуса и страната на тръбата, за да се постигне ефектът на топлообмен. Тръбно-тръбните топлообменници обикновено се състоят от обвивка (включително вътрешна обвивка и външна обвивка), U-образно коляно, уплътнителна кутия и други подобни.
Тръбен топлообменник
Предимствата на корпусните топлообменници са:
◆Опростена структура, способна да издържа на високо налягане;
◆Площта на топлообмен може да бъде увеличена или намалена според нуждите, което е удобно за приложение.
Недостатъците на корпусните топлообменници са:
◆Има много фуги между тръбите, които лесно пропускат;
◆Голяма подова площ и голяма консумация на метал за единица топлообменна повърхност.
7
Топлообменник с кожух
Топлообменникът с кожух е вид пластинчат топлообменник, който се прави чрез монтиране на кожух върху външната стена на контейнера и има проста структура; но неговата нагревателна повърхност е ограничена от стената на контейнера и коефициентът на топлопреминаване не е висок. За да се подобри коефициентът на топлопреминаване и да се направи течността в чайника равномерно загрята, в чайника може да се монтира бъркалка. Когато охлаждаща вода или нагревателен агент без смяна на фазите се пропуска в кожуха, спираловидни прегради или други мерки за увеличаване на турбулентността също могат да бъдат зададени в кожуха, за да се увеличи коефициентът на топлопреминаване от едната страна на кожуха. За да се компенсира липсата на топлообменна повърхност, намотките могат да бъдат монтирани и вътре в чайника. Топлообменниците с кожух се използват широко за отопление и охлаждане на реакционни процеси.
Топлообменник с кожух
Предимствата на топлообменниците с кожух са:
◆Опростена структура;
◆ Лесен за обработка.
Недостатъците на топлообменниците с кожух са:
◆ Малка площ за пренос на топлина и ниска ефективност на пренос на топлина.
8
Спирален пластинчат топлообменник
Спиралният пластинчат топлообменник е вид пластинчат топлообменник, който е направен от две успоредни метални пластини, образуващи два концентрични спирални канала вътре. В центъра на топлообменника е поставена преграда за разделяне на спиралните канали и дистанционна колона е заварена между двете плочи за поддържане на разстоянието между каналите.
Спирален пластинчат топлообменник
Предимствата на спиралните пластинчати топлообменници са:
◆Висок коефициент на топлопреминаване;
◆ Не е лесно за мащабиране и блокиране;
◆ Възможност за използване на източник на топлина с по-ниска температура;
◆ Компактна структура.
Недостатъците на спиралните пластинчати топлообменници са:
◆ Работното налягане и температура не трябва да са твърде високи;
◆ Не е лесен за основен ремонт.
9
топлообменник на топлинна тръба
Топлинната тръба се образува чрез напълване на определено количество определена работна течност в запечатана метална тръба, която отстранява некондензиращ газ. Работната течност абсорбира топлина в горещия край и кипи и се изпарява. Генерираната пара тече към студения край, за да кондензира и да освободи латентна топлина. Кондензатът се връща в горещия край и отново кипи и се изпарява. Този цикъл се повтаря и топлината непрекъснато се прехвърля от горещия към студения край.
топлообменник на топлинна тръба
Предимствата на топлообменниците с топлинни тръби са:
◆Опростена структура, дълъг експлоатационен живот и надеждна работа;
◆Изключително висока топлопроводимост и добро изотермично свойство;
◆Площта на топлопредаване от двете страни на студената и горещата страна може да се променя произволно, може да пренася топлина на голямо разстояние и може да контролира температурата.
Недостатъците му са:
◆ Слаба устойчивост на окисляване и устойчивост на висока температура.
Предпазни мерки при използване на топлообменник:
◆ Поддържайте тръбопроводната мрежа чиста. Независимо дали е преди или след работа, тръбната мрежа трябва да бъде почистена, за да се избегне блокиране на топлообменника. Освен това трябва да се обърне внимание на почистването на устройството за обеззаразяване и филтъра, така че цялата работа по топлообмен да може да бъде завършена гладко.
◆ Контролирайте стриктно омекотената вода. Преди да обработите нагревателната среда, проверете качеството на водата в системата и в резервоара за омекотяване и я инжектирайте, след като потвърдите, че качеството на водата е квалифицирано.
◆ Тествайте новата система. За новата система тя не може да се използва незабавно алтернативно с топлообменника, но новата система трябва да работи в рамките на определен период от време, а топлообменникът може да бъде включен в системата само след приключване на теста за работа. Целта на това е да се предотврати примесите в тръбопроводната мрежа да повредят вътрешното оборудване на топлообменника
