Izmjenjivač topline je uređaj za uštedu energije koji prenosi toplinu između dva ili više fluida na različitim temperaturama. Za grijanje velikih površina neophodno je postojanje izmjenjivača topline.
Prema načinu prijenosa topline izmjenjivača topline, izmjenjivač topline se može podijeliti u tri kategorije:
Izmjenjivač topline s direktnim kontaktom, koji se naziva i hibridni izmjenjivač topline, je uređaj u kojem su topli i hladni fluidi u direktnom kontaktu i razmjenjuju toplinu. Obično su dva fluida u direktnom kontaktu gas i tečnost sa nižim pritiskom isparavanja;
Princip rada izmjenjivača topline za skladištenje energije je korištenje toplinske provodljivosti čvrstih tvari. Konkretno, toplotni medij prvo zagrijava čvrstu tvar do određene temperature, a hladni medij zatim dobiva toplinu od čvrste tvari. Kroz ovaj proces može se ostvariti prijenos topline. ;
Razmjenjivač topline pregradnog zida također koristi provodljivost topline posrednika, a hladni i topli medij su odvojeni čvrstim pregradnim zidom i razmjenjuju toplinu kroz pregradni zid. Za preduzeća za grejanje, pregradni zidni izmenjivači toplote su najčešće u upotrebi. Prema različitim strukturama, može se podijeliti i na cijevne izmjenjivače topline, pločaste izmjenjivače topline i toplinske izmjenjivače topline.
1
Izmjenjivač topline sa školjkom i cijevi
Izmjenjivači topline s ljuskom i cijevi se također nazivaju izmjenjivači topline s ljuskom i cijevi. To je pregrađeni zidni izmjenjivač topline koji koristi zid snopa cijevi zatvorenog u školjku kao površinu za prijenos topline. Ovaj izmjenjivač topline ima relativno jednostavnu strukturu i pouzdan rad. Može se izraditi od različitih konstrukcijskih materijala (uglavnom metalnih materijala), a može se koristiti pod visokim temperaturama i visokim pritiskom. To je trenutno najraširenija vrsta.
Izmjenjivač topline sa školjkom i cijevi
Prema usvojenim mjerama kompenzacije, ljuskasto-cijevni izmjenjivači topline se mogu podijeliti na četiri tipa: fiksni cijevni izmjenjivači topline, izmjenjivači topline s plutajućim glavama, U-cijevni izmjenjivači topline i izmjenjivači topline sa punilom.
2
Izmjenjivač topline s fiksnim cijevima
Izmjenjivač topline s fiksnim cijevima je vrsta izmjenjivača topline s ljuskom i cijevi. Cijevni listovi na oba kraja izmjenjivača topline s fiksnim cijevima spojeni su na školjku zavarivanjem, a uglavnom se sastoje od školjke, cijevnog lista, snopa cijevi, gornjeg poklopca (glave) i drugih komponenti.
Izmjenjivač topline s fiksnim cijevima
Prednosti izmjenjivača topline s fiksnim cijevima su:
◆ Jednostavna struktura;
◆U istom promjeru školjke, broj cijevi je najveći, a premosnica najmanji;
◆Svaka cijev za izmjenu topline se može zamijeniti, a unutrašnjost cijevi se lako čisti.
Nedostaci izmjenjivača topline s fiksnim cijevima su:
◆Strana školjke se ne može čistiti mehanički;
◆Kada je temperaturna razlika između cijevi za izmjenu topline i ljuske velika (veća od 50 stepeni), stvara se napon temperaturne razlike. Rješenje je ugraditi dilatacijski spoj na školjku, tako da pritisak na strani ljuske ne može biti prevelik zbog ograničenja čvrstoće dilatacije;
◆Pogodan je samo za radne prilike u kojima je tekućina čista i nije lako za skalu, a temperaturna razlika između dvije tekućine je mala ili je temperaturna razlika velika, ali pritisak na strani ljuske nije visok.
3
izmjenjivač topline s plivajućom glavom
Izmjenjivač topline s plutajućom glavom je vrsta izmjenjivača topline sa školjkom i cijevi. Ima jedan kraj cijevne ploče koji nije povezan sa školjkom i može slobodno plutati u aksijalnom smjeru. Naziva se i plutajuća glava. Plutajuća glava se sastoji od plutajuće cijevne ploče, kukastog prstena i plivajućeg poklopca glave, koji je odvojivi spoj, a snop cijevi se može izvući iz školjke.
izmjenjivač topline s plivajućom glavom
Prednosti izmjenjivača topline s plutajućom glavom su:
◆ Ako postoji temperaturna razlika između cijevi za izmjenu topline i ljuske, to jest, kada se školjka ili cijev za izmjenu topline šire, neće biti naprezanja temperaturne razlike;
◆ Svežanj cijevi se može izvući iz kućišta, što je pogodno za čišćenje unutar i između cijevi.
Nedostaci izmjenjivača topline s plutajućom glavom su:
◆ Komplikovana struktura, velika količina materijala i visoka cijena;
◆Ako zaptivka između poklopca plutajuće glave i plutajućeg cijevnog lista nije čvrsto, doći će do unutrašnjeg curenja, što će rezultirati miješanjem dva medija.
4
U-cijevni izmjenjivač topline
Izmjenjivač topline u obliku slova U je vrsta izmjenjivača topline sa školjkom i cijevi, koji se sastoji od cijevnih listova, školjki, snopova cijevi i drugih komponenti. Svaka cijev izmjenjivača topline U-cijevi je savijena u U-oblik, a ulaz i izlaz su postavljeni na obje strane istog cijevnog lista. Glava je pregradom podijeljena na dvije komore, tako da se svaka cijev može slobodno širiti i skupljati. , bez obzira na druge cijevi i kućišta.
U-cijevni izmjenjivač topline
Prednosti U-cijevnih izmjenjivača topline su:
◆ Snop cijevi može slobodno plutati bez obzira na naprezanje temperaturne razlike i može se koristiti u slučajevima s velikom temperaturnom razlikom;
◆ Ima samo jednu cijevnu ploču, manje prirubnica, manje mjesta curenja i jednostavnu strukturu;
◆ Izmjenjivač topline u obliku slova U pouzdan je u radu i jeftin.
Nedostaci izmjenjivača topline u obliku slova U su:
◆Unutar cijevi je teško očistiti. Budući da cijev mora imati određeni radijus savijanja, stopa iskorištenja cijevnog lima je niska;
◆Razmak između cijevi u unutrašnjem sloju snopa cijevi je velik, a strana školjke lako dolazi do kratkog spoja. Kada je brzina protoka u cijevi previsoka, to će uzrokovati ozbiljnu eroziju na dijelu cijevi u obliku slova U i utjecati na njegov vijek trajanja;
◆Ako je unutrašnja cijev oštećena, ne može se zamijeniti, tako da je stopa otpada velika.
5
Izmjenjivač topline u spreju
Sprej izmjenjivač topline je vrsta cijevastog izmjenjivača topline, koji fiksira cijevi za izmjenu topline na čelični okvir u redovima, vrući fluid struji u cijevima, a rashladna voda se ravnomjerno slijeva iz gornjeg uređaja za raspršivanje, tako da je takođe se zove Rashladni sprej. Vanjska strana cijevi izmjenjivača topline u spreju je sloj tečnog filma s visokim stupnjem turbulencije, a koeficijent prijenosa topline izvan cijevi je mnogo veći nego kod potopljenog izmjenjivača topline. Osim toga, sprej izmjenjivač topline se uglavnom postavlja na mjesto gdje kruži zrak, a isparavanjem rashladne vode se oduzima i dio topline, što može smanjiti temperaturu rashladne vode i povećati pokretačku snagu prijenosa topline. . U poređenju sa imerzionim izmenjivačem toplote, efekat prenosa toplote sprej razmenjivača toplote je znatno poboljšan.
Izmjenjivač topline u spreju
Prednosti izmjenjivača topline u spreju su:
◆ Jednostavna struktura i niska cijena;
◆ Može smanjiti temperaturu rashladne vode i povećati pokretačku snagu prijenosa topline;
◆Može izdržati visok pritisak;
◆ Jednostavan za održavanje i čišćenje, niski zahtjevi za kvalitetom vode.
Nedostaci izmjenjivača topline u spreju su:
◆Neravnomjerno prskanje rashladne vode će utjecati na učinak prijenosa topline;
◆Može se instalirati samo na otvorenom.
6
Cjevasti izmjenjivač topline
Izmjenjivač topline kućišta je vrsta cijevastog izmjenjivača topline, koji je koncentrično kružno kućište povezano s dvije standardne cijevi različitih veličina. Vanjski se zove strana školjke, a unutrašnji se zove strana cijevi. Dva različita medija mogu teći u obrnutom smjeru (ili u istom smjeru) na strani školjke i na strani cijevi kako bi se postigao efekat izmjene topline. Izmjenjivači topline sa cijevima i cijevima obično se sastoje od školjke (uključujući unutrašnju i vanjsku ljusku), koljena u obliku slova U, kutije za punjenje i slično.
Cjevasti izmjenjivač topline
Prednosti kućišta izmjenjivača topline su:
◆ Jednostavna struktura, sposobna izdržati visoki pritisak;
◆ Područje prijenosa topline može se povećati ili smanjiti prema potrebama, što je pogodno za primjenu.
Nedostaci kućišta izmjenjivača topline su:
◆Postoji mnogo spojeva između cijevi, koji lako propuštaju;
◆Velika površina poda i velika potrošnja metala po jedinici površine za prijenos topline.
7
Izmjenjivač topline sa omotačem
Izmjenjivač topline sa omotačem je vrsta pločastog izmjenjivača topline, koji se izrađuje ugradnjom omotača na vanjski zid kontejnera, a ima jednostavnu strukturu; ali je njegova površina grijanja ograničena zidom posude, a koeficijent prijenosa topline nije visok. Kako bi se poboljšao koeficijent prijenosa topline i tečnost u kotliću ravnomjerno zagrijala, u kotlić se može ugraditi miješalica. Kada se rashladna voda ili sredstvo za grijanje bez promjene faze ubaci u plašt, spiralne pregrade ili druge mjere za povećanje turbulencije također se mogu postaviti u omotač kako bi se povećao koeficijent prijenosa topline na jednoj strani plašta. Kako bi se nadoknadio nedostatak površine za prijenos topline, unutar kotla se mogu ugraditi i zavojnice. Izmjenjivači topline s omotačem se široko koriste za grijanje i hlađenje reakcionih procesa.
Izmjenjivač topline sa omotačem
Prednosti izmjenjivača topline s omotačem su:
◆ Jednostavna struktura;
◆ Jednostavan za obradu.
Nedostaci izmjenjivača topline s omotačem su:
◆Mala površina prijenosa topline i niska efikasnost prijenosa topline.
8
Spiralni pločasti izmjenjivač topline
Spiralni pločasti izmjenjivač topline je vrsta pločastog izmjenjivača topline, koji je napravljen od dvije paralelne metalne ploče, koje unutar sebe formiraju dva koncentrična spiralna kanala. Pregrada je postavljena u sredini izmjenjivača topline kako bi se odvojili spiralni kanali, a između dvije ploče je zavaren razmak kako bi se održao razmak kanala.
Spiralni pločasti izmjenjivač topline
Prednosti spiralnih pločastih izmjenjivača topline su:
◆ Visok koeficijent prijenosa topline;
◆Nije lako skalirati i blokirati;
◆Mogućnost korištenja izvora topline sa nižom temperaturom;
◆Kompaktna struktura.
Nedostaci spiralnih pločastih izmjenjivača topline su:
◆ Radni pritisak i temperatura ne bi trebalo da budu previsoki;
◆Nije ga lako popraviti.
9
toplotni izmjenjivač topline
Toplotna cijev se formira punjenjem određene količine određene radne tekućine u zapečaćenu metalnu cijev koja uklanja plin koji se ne kondenzira. Radna tečnost apsorbuje toplotu na vrućem kraju i ključa i isparava. Stvorena para teče do hladnog kraja kako bi se kondenzirala i oslobodila latentnu toplinu. Kondenzat se vraća na vrući kraj i ponovo ključa i isparava. Ovaj ciklus se ponavlja, a toplota se kontinuirano prenosi sa toplog na hladni kraj.
toplotni izmjenjivač topline
Prednosti izmjenjivača topline toplotnih cijevi su:
◆ Jednostavna struktura, dug radni vijek i pouzdan rad;
◆Izuzetno visoka toplotna provodljivost i dobra izotermna svojstva;
◆ Područje prijenosa topline na obje strane hladne i tople strane može se proizvoljno mijenjati, može prenositi toplinu na velike udaljenosti i može kontrolirati temperaturu.
Njegovi nedostaci su:
◆ Slaba otpornost na oksidaciju i otpornost na visoke temperature.
Mere opreza pri upotrebi izmenjivača toplote:
◆Održavajte cijevnu mrežu čistom. Bilo da se radi o prije ili nakon završetka rada, cijevna mreža se mora očistiti kako bi se izbjeglo začepljenje izmjenjivača topline. Osim toga, treba obratiti pažnju na čišćenje uređaja za dekontaminaciju i filtera, kako bi se cjelokupni radovi na razmjeni topline mogli nesmetano završiti.
◆Strogo kontrolišite omekšanu vodu. Prije obrade grijaćeg medija provjerite kvalitet vode u sistemu i u spremniku za omekšavanje i ubrizgajte ga nakon što potvrdite da je kvalitet vode kvalifikovan.
◆ Testirajte novi sistem. Za novi sistem, ne može se odmah koristiti naizmjenično sa izmjenjivačem topline, ali novi sistem mora raditi unutar određenog vremenskog perioda, a izmjenjivač topline se može ugraditi u sistem tek nakon što je test rada završen. Svrha ovoga je spriječiti nečistoće u cijevnoj mreži da oštete unutrašnju opremu izmjenjivača topline
