Plášťový a trubkový výměník tepla je třída konstrukcí výměny tepla. Tento typ výměníku tepla se skládá z pláště (velké tlakové nádoby) se svazkem trubek uvnitř. Jedna tekutina protéká trubicemi a další tekutina protéká trubkami (skrze pouzdro) k přenosu tepla mezi dvěma tekutinami. Výměníky tepla jsou navrženy k rekuperaci tepla mezi dvěma procesními proudy.
Obecně existuje několik typů výměníků tepla, zde jsme již hovořili o deskovém výměníku tepla.
V tomto článku budeme hovořit o výměníku tepla typu plášť-trubka nebo plášť-trubka.
Výměníky tepla jsou široce používány v elektrárnách, chladicích a klimatizačních systémech, leteckém chemickém, jaderném, petrochemickém a kryogenním průmyslu. Výměníky tepla se dodávají v různých tvarech a velikostech. Mohou být obrovské jako kondenzátor elektrárny, který přenáší stovky megawattů tepla, nebo tak malé jako chladič elektronických čipů, který přenáší jen pár wattů tepelné energie.
Výměníky tepla jsou jedním z nejčastěji používaných produktů ve zpracovatelském průmyslu. Výměníky tepla se používají k přenosu tepla mezi dvěma procesními proudy.
Jakýkoli proces, který zahrnuje chlazení, ohřev, kondenzaci, vaření nebo odpařování, bude pro tento účel vyžadovat výměník tepla.
Plášťové a trubkové výměníky tepla se skládají ze série trubek. Jedna sada těchto trubic obsahuje kapalinu, kterou je třeba buď zahřát, nebo zchladit. Teplo se přenáší z jedné tekutiny do druhé stěnami potrubí, buď ze strany potrubí na stranu pláště nebo naopak. Tento systém pracuje s kapalinami při různých tlacích; Kapalina s vyšším tlakem je typicky vedena potrubím, zatímco kapalina s nižším tlakem cirkuluje skrz plášť.
Sada trubek se nazývá svazek trubek a může se skládat z několika typů trubek: hladkých, podélně žebrovaných atd. Skořepinové a trubkové výměníky tepla se obvykle používají pro vysokotlaké aplikace (tlaky vyšší než 30 bar a teploty vyšší než 260 0 C
Plášť je vyroben buď z trubkového nebo válcovaného a svařovaného plechu. Z ekonomických důvodů je standardem měkká ocel, ale často se používají jiné materiály vhodné pro extrémní teploty nebo odolnost proti korozi. Použití běžně dostupných trubek snižuje náklady a zjednodušuje výrobu, částečně proto, že jsou obvykle dokonaleji kulaté než válcované a svařované pláště. Kulatost a konstantní vnitřní průměr pláště jsou nezbytné pro minimalizaci prostoru mezi vnějším okrajem ozvučnice a pláštěm, protože nadměrný prostor umožňuje odtok kapaliny a snižuje výkon.
Trubky se obvykle vyrábějí bezešvé nebo svařované. Bezešvé trubky se vyrábějí vytlačováním (proces tavení). Svařované trubky se vyrábějí svinutím pásu do válce a svařením švu.
Trubky jsou vyrobeny z měkké oceli, nerezové oceli, titanu, inconelu, mědi atd. Tloušťka trubky musí vydržet:
1) Tlak uvnitř a vně trubky
2) Teplota na obou stranách
3) Tepelné namáhání v důsledku rozdílné roztažnosti pláště a svazku trubek.
Delší trubka zmenšuje průměr pláště v důsledku vyššího tlaku na plášť. Trubky o větším průměru se někdy používají buď k usnadnění mechanického čištění nebo ke snížení poklesu tlaku. Maximalizace počtu trubek v plášti zvyšuje turbulenci, což zvyšuje rychlost přenosu tepla. Žebrované trubky se také používají, když v mezikruží proudí tekutina s nízkým koeficientem přenosu tepla.
Trubkové plechy jsou vyrobeny z kulatého plochého kusu kovu s vyvrtanými otvory pro konce trubek v přesném umístění a vzoru vůči sobě navzájem. Obecně je materiál trubkovnice stejný jako materiál trubice. Trubky jsou řádně připevněny k trubkovnici tak, aby se kapalina na straně pláště nemíchala s kapalinou na straně trubice. Trubky jsou vloženy skrz otvory v trubkovnicích a pevně drženy na místě svařováním, mechanickým nebo hydraulickým rozpínáním.
Oddíly plní následující funkce:
- 1) Při montáži a provozu potrubí podepřete.
- 2) Zabránění vibracím z turbulencí způsobených prouděním a udržení vzdálenosti mezi trubkami.
- 3) Nasměrujte tok kapaliny v požadovaném vzoru skrz pouzdro.
Existují 3 hlavní typy trubkových výměníků tepla.
- Pevné trubkové výměníky tepla – trubkovnice je v plášti upevněna přivařením, proto se používá termín „pevná trubkovnice“. Tato jednoduchá a ekonomická konstrukce umožňuje čištění otvorů potrubí mechanickými nebo chemickými prostředky.
- Výměník tepla ve tvaru U – jsou trubkové výměníky tepla, jejichž svazek tvoří průběžné trubky ohýbané do tvaru U. Strana ohybu je volně plovoucí, což podporuje tepelnou roztažnost bez použití dilatačních spár. Takové vývody se však obtížně čistí.
- Výměníky tepla s plovoucí hlavou – zde může zadní mřížka plavat nebo se pohybovat, protože není přivařena ke karoserii. Svazek trubek lze snadno vyjmout kvůli údržbě.
Výměníky s pevnou hlavou jsou navrženy tak, aby zvládly teplotní rozdíly až do 93,33 ° C. Tepelná roztažnost brání výměníku s pevnou hlavou překročit tento teplotní rozdíl. Nejlépe se hodí pro provoz kondenzátoru nebo topení.
Výměníky tepla s plovoucí hlavou jsou navrženy tak, aby vydržely vysoké teplotní rozdíly nad 93,33°C.
Plášťové a trubkové výměníky tepla jsou navrženy tak, aby pracovaly při vysokých průtocích v nepřetržitém provozu.
Procesní tekutina, kterou je třeba ohřát nebo ochladit ve výměníku tepla, se obvykle nazývá „servírovaná“. Provoz může být jednofázový (plyn nebo kapalina) nebo dvoufázový (směs plynu a kapaliny).
Na druhé straně může být jednou z tekutin (na straně pláště nebo potrubí) neprocesní tekutina, která se používá pouze k ohřevu nebo chlazení procesní tekutiny. Tento stream je známý jako stream služby. Síť může být také jednofázová nebo dvoufázová.
Existují následující typy výměníků:
- Výměník tepla: kapaliny na obou stranách jsou jednofázové procesní kapaliny
- Chladivo: Jeden proud je procesní tekutina, druhý je chladnější proud, jako je vzduch nebo chladicí voda.
- Ohřívač: Jeden proud je procesní tekutina a druhý je horké pomocné zařízení, jako je pára nebo horký olej.
- Kondenzátor: Na jedné straně máme dvoufázové proudění s plynem v rosném bodě. Tento plyn kondenzuje pomocí studeného chladiva na druhé straně, jako je vzduch nebo studená voda.
- Chladič: Jeden proud je procesní tekutina, která kondenzuje při nižších než atmosférických teplotách, a druhý je vroucí chladivo nebo procesní proud.
- Reboiler: Jeden proud je spodní proud z destilační kolony a druhý je horký pomocný (pára nebo horký olej) nebo procesní proud.
Konstrukce trubkového výměníku tepla je určena na základě řady faktorů, jako jsou:
- povaha procesních tekutin na obou stranách
- rychlost proudění na obou stranách
- očekávaný charakter provozu a údržby
- rozdíl teplot na obou stranách a požadovaná teplosměnná plocha
Plášťové a trubkové výměníky tepla jsou klasifikovány a vyráběny v souladu s široce používanými normami TEMA (Sdružení výrobců trubkových výměníků) a dalšími normami v Evropě a dalších zemích, stejně jako kotle ASME (American Society of Mechanical Engineers). TEMA vyvinula systém pro identifikaci hlavních typů trubkových výměníků tepla. V tomto systému je každý výměník tepla identifikován kombinací tří písmen, přičemž první písmeno je typ přední hlavy, druhé je typ krytu a třetí je typ zadní hlavy.
Použití standardu TEMA v ruské výrobě je komplikováno některými rozdíly ve velikostech v důsledku rozdílných metrických systémů. Obecně však platí, že domovní výměníky tepla vyráběné podle technických specifikací VNIINeftemash (přední výzkumný a konstrukční ústav chemického a ropného strojírenství. Ústav je autorem státních norem, normativní a technické dokumentace pro sériově vyráběná zařízení, jakož i jako vodicí dokumenty pro výběr materiálového provedení zařízení) lze korelovat s normou TEMA.
Jelikož je Krym náš, máme odtud i partnery.
Mezi výrobci trubkových výměníků tepla se neustále mluví, že SECESPOL JAD, polský výrobce výměníků tepla (jsou také našimi partnery), působící na mezinárodních trzích téměř 30 let, obdržel technický vývoj od armády ze sovětské éry. ústavu před rozpadem SSSR. Moderní výměníky tepla vyráběné touto společností byly vytvořeny na základě konstrukčních projektů pro ponorky, až do 90. let minulého století byly informace považovány za tajné a poté bylo rozhodnuto o jejich sdílení s Poláky.
Velkou výhodou našich partnerů je vlastní konstrukční kancelář a kompletní výrobní cyklus trubkových výměníků tepla.
Trubkové výměníky tepla se používají v jednotkách pro ohřev chemických kapalin, v systémech s velkým objemem vody, mycích stanicích SIP a v jednotkách pro odvod kondenzátu v potravinářském průmyslu.
Přihlaste se k odběru našeho kanálu Telegram, vždy je tam spousta užitečných a zajímavých věcí.
