מחליף חום הוא מכשיר בו מועבר חום בין נוזלי קירור.

עקרון הפעולה

מחליפי חום של מעטפת וצינורות הם מהסוג ההחלמה, כאשר אמצעי התקשורת מופרדים על ידי קירות. עבודתם כרוכה בתהליכים של חילופי חום בין נוזלים. במקרה זה, עשוי להתרחש שינוי במצב הצבירה שלהם. חילופי חום יכולים להתרחש גם בין נוזל לקיטור או גז.

יתרונות וחסרונות

מחליפי חום מעטפת וצינורות נפוצים בשל התכונות החיוביות הבאות:

• עמידות בפני מתח מכני ופטיש מים;
• דרישות נמוכות לניקיון סביבתי;
• אמינות גבוהה ועמידות;
• מגוון רחב של דגמים;
• אפשרות שימוש בסביבות שונות.

לחסרונות מהסוג הזההדגמים כוללים:

• מקדם העברת חום נמוך;
• ממדים משמעותיים וצריכת מתכת גבוהה;
• מחיר גבוה עקב צריכת מתכת מוגברת;
• הצורך להשתמש במכשירים עם מרווח גדול בקשר עם סתימת צינורות פגומים במהלך תיקונים;
• תנודות ברמת הקונדנסט משנות באופן לא ליניארי את העברת החום במכשירים אופקיים.

מחליפי חום מעטפת וצינורות הם בעלי מקדם העברת חום נמוך. זה נובע חלקית מהעובדה ששטח המארז גדול פי 2 מהסך הכל חתך רוחבצינורות השימוש בבלבול מנחים מאפשר להגביר את מהירות הנוזל ולשפר את העברת החום.

נוזל הקירור עובר דרך חלל בין הצינורות, והמדיום המחומם מסופק דרך הצינורות. כמו כן, ניתן גם לקרר. היעילות של חילופי החום מובטחת על ידי הגדלת מספר הצינורות או יצירת זרם צולב של נוזל הקירור החיצוני.

פיצוי על התרחבות תרמית

הטמפרטורה של נוזלי הקירור שונה וכתוצאה מכך מתרחשת דפורמציה תרמית של אלמנטים מבניים. מחליף החום של המעטפת והצינור עשוי עם או בלי פיצוי התארכות. הידוק קשיח של הצינורות מותר כאשר הפרש הטמפרטורה בינו לבין הגוף הוא עד 25-30 0 C. אם הוא חורג מגבולות אלה, נעשה שימוש במפצי הטמפרטורה הבאים.

1. ראש "צף" - לאחת הרשתות אין קשר עם המעטפת והיא נעה בחופשיות בכיוון הצירי עם התארכות הצינורות. העיצוב הוא האמין ביותר.
2. לגוף יש מפצה עדשה בצורת גלי, שיכול להתרחב או להתכווץ.
3. מפצה ארגז המלית מותקן בחלק התחתון העליון, אשר יש לו את היכולת לנוע יחד עם הסורג במהלך התפשטות תרמית.
4. צינורות בצורת U משתרעים בחופשיות בסביבת נוזל הקירור. החיסרון הוא מורכבות הייצור.

סוגי מחליפי חום של מעטפת וצינורות

העיצוב של המכשירים פשוט תמיד יש להם ביקוש. הגוף הגלילי הוא מעטפת פלדה קוטר גדול. בקצוות שלו יש אוגנים שעליהם מותקנים כיסויים. ביריעות צינור, צרורות צינור מאובטחים על ידי ריתוך או התלקחות בתוך הגוף.

החומרים לצינורות הם פלדה, נחושת, פליז, טיטניום. לוחות פלדה מחוברים בין האוגנים או מרותכים למארז. בינם לבין הגוף שבתוכו נוצרים חדרים שדרכם עוברים נוזלי קירור. ישנם גם בפלונים שמשנים את תנועת הנוזלים העוברים דרך מחליפי חום של מעטפת וצינור. העיצוב מאפשר לך לשנות את המהירות והכיוון של הזרימה העוברת בין הצינורות, ובכך להגביר את עוצמת העברת החום.

התקנים יכולים להיות ממוקמים בחלל אנכית, אופקית או משופעת.

סוגים שונים של מחליפי חום של מעטפת וצינור נבדלים זה מזה במיקום המחיצות ובעיצוב המפצים הרחבות טמפרטורה. עם מספר קטן של צינורות בחבילה, למעטפת יש קוטר קטן, ומשטחי העברת החום קטנים. כדי להגדיל אותם, מחליפי חום מחוברים בסדרה לקטעים. הפשוט ביותר הוא עיצוב "צינור בצינור", אשר נעשה לעתים קרובות באופן עצמאי. כדי לעשות זאת, יש צורך לבחור את הקוטרים הנכונים של הפנימי ו צינור חיצוניומהירות זרימת נוזל הקירור. קלות הניקוי והתיקון מובטחת על ידי המרפקים המחברים בין חלקים סמוכים. עיצוב זה משמש לעתים קרובות כמחליפי חום של מעטפת מים וצינורות קיטור.

מחליפי חום ספירליים הם ערוצים שנעשו צורה מלבניתומרותך מיריעות שלאורכן נעים נוזלי קירור. היתרון הוא משטח המגע הגדול עם נוזלים, אך החיסרון הוא הלחץ הנמוך המותר.

עיצובים חדשים של מחליף חום

כיום מתחיל להתפתח ייצור מחליפי חום קומפקטיים בעלי משטחים בעלי מרקם ותנועה אינטנסיבית של נוזלים. כתוצאה מכך, המאפיינים הטכניים שלהם קרובים להתקני צלחת. אבל גם הייצור של האחרונים מתפתח, וקשה להדביק אותם. החלפת מחליפי חום של מעטפת וצינורות במחליפי חום פלטות מומלצת בשל היתרונות הבאים:

החיסרון הוא הזיהום המהיר של הצלחות בשל גודלם הקטן של הפערים ביניהן. אם תסנן היטב נוזלי קירור, מחליף החום יעבוד לאורך זמן. חלקיקים קטניםאינם נשמרים על צלחות מלוטשות, ומערבולת של נוזלים גם מונעת שקיעת מזהמים.

הגדלת חילופי החום של מכשירים

מומחים יוצרים ללא הרף מחליפי חום חדשים של מעטפת וצינור. מפרטיםמשופר על ידי שימוש בשיטות הבאות:

טורבוליזציה של זרימות נוזלים מפחיתה באופן משמעותי משקעי אבנית על קירות הצינור. בשל כך, אין צורך באמצעי ניקוי, הנחוצים למשטחים חלקים.

ייצור מחליפי חום של מעטפת וצינור עם כניסת שיטות חדשות מאפשר להגביר את יעילות העברת החום פי 2-3.

בהתחשב בצריכת האנרגיה והעלות הנוספת, יצרנים מנסים לעתים קרובות להחליף את מחליף החום במחליף חום צלחות. בהשוואה למערכות מעטפת וצינורות קונבנציונליות, הן טובות יותר ב-20-30% בהעברת חום. זה קשור יותר לשליטה בייצור של ציוד חדש, שעדיין עובר קשיים.

תפעול מחליפי חום

המכשירים דורשים בדיקה תקופתית ומעקב אחר הפעולה. פרמטרים, כגון טמפרטורה, נמדדים לפי ערכי הקלט והפלט שלהם. אם יעילות העבודה ירדה, אתה צריך לבדוק את מצב המשטחים. משקעי מלח משפיעים במיוחד על הפרמטרים התרמודינמיים של מחליפי חום שבהם הפערים קטנים. משטחים מנוקים מבחינה כימית, כמו גם באמצעות תנודות קוליות וערבול של זרימות נוזל קירור.

תיקון של מכשירי מעטפת וצינור מורכב בעיקר מאיטום צינורות דולפים, מה שמחמיר את המאפיינים הטכניים שלהם.

מַסְקָנָה

מחליפי חום אופטימליים של מעטפת וצינור מתחרים עם מחליפי חום צלחות וניתן להשתמש בהם בתחומי טכנולוגיה רבים. לעיצובים חדשים יש מימדים וצריכת מתכת קטנים משמעותית, מה שמאפשר לצמצם את שטחי העבודה ולהפחית את עלויות היצירה והתפעול.

מחליפי חום הם מכשירים המשמשים להעברת חום מנוזל קירור (חומר חם) לחומר קר (מחומם). גז, אדים או נוזל יכולים לשמש כנוזל קירור. כיום, מחליפי חום של מעטפת וצינור הם הנפוץ ביותר מבין כל סוגי מחליפי החום. עקרון הפעולה של מחליף חום של מעטפת וצינור הוא שנוזלי קירור חמים וקרים עוברים דרך שני ערוצים שונים.

תהליך חילופי החום מתרחש בין קירות הערוצים הללו.

יחידת החלפת חום

סוגים וסוגים של מחליפי חום של מעטפת וצינור

• מחליף חום הוא מכשיר מורכב למדי, וישנם סוגים רבים שלו. מחליפי חום של מעטפת וצינורות הם סוג של מחליף חום מתאושש. מחליפי חום מחולקים לסוגים בהתאם לכיוון התנועה של נוזל הקירור. הם:
• זרימה צולבת;
• זרם נגדי;

זרימה ישירה.

מחליפי חום של מעטפת וצינור קיבלו את השם הזה מכיוון שהצינורות הדקים שדרכם עובר נוזל הקירור ממוקמים באמצע הקליפה הראשית. המהירות שבה החומר ינוע תלויה בכמה צינורות נמצאים באמצע המעטפת. מקדם העברת החום, בתורו, יהיה תלוי במהירות התנועה של החומר.
לייצור מחליפי חום של מעטפת וצינור, נעשה שימוש בפלדות סגסוגת ובעלי חוזק גבוה. סוגים אלה של פלדות משמשים כי מכשירים אלה, ככלל, פועלים בסביבה אגרסיבית ביותר שעלולה לגרום לקורוזיה.

• מחליפי חום מחולקים גם לסוגים. הסוגים הבאים של מכשירים אלה מיוצרים:
• עם מפצה מעטפת טמפרטורה;
• עם צינורות קבועים;
• עם צינורות בצורת U;

עם ראש צף.

היתרונות של מחליפי חום מעטפת וצינור

ליחידות מעטפת וצינורות יש לאחרונה ביקוש גבוה, ורוב הצרכנים מעדיפים יחידות מסוג זה. בחירה זו אינה מקרית - ליחידות של מעטפת וצינור יש יתרונות רבים.

מחליף חום

היתרון העיקרי והמשמעותי ביותר הוא העמידות הגבוהה של יחידות מסוג זה בפני פטיש מים. לרוב סוגי מחליפי החום המיוצרים כיום אין איכות זו.
היתרון המשמעותי השלישי של מחליפי חום של מעטפת וצינור הוא שלהם יעילות גבוהה. מבחינת יעילות אפשר להשוות איתו מחליף חום צלחות, שהוא היעיל ביותר ברוב המובנים.

לפיכך, אנו יכולים לומר בביטחון כי מחליפי חום מעטפת וצינור הם אחת מהיחידות האמינות, העמידות והיעילות ביותר.

חסרונות של יחידות מעטפת וצינור

למרות כל היתרונות, למכשירים הללו יש גם כמה חסרונות, שגם אותם כדאי להזכיר.

החיסרון הראשון והמשמעותי ביותר הוא מידות גדולות. במקרים מסוימים, יש לנטוש את השימוש ביחידות כאלה דווקא בגלל הממדים הגדולים שלהן.

החיסרון השני הוא צריכת המתכת הגבוהה, וזו הסיבה למחירם הגבוה של מחליפי חום מעטפת וצינור.

מחליפי חום, כולל מחליפי מעטפת וצינור, הם מכשירים קפריזיים למדי. במוקדם או במאוחר הם צריכים תיקונים, וזה כרוך בתוצאות מסוימות. החלק ה"חלש" ביותר של מחליף החום הוא הצינורות. לרוב הם מקור הבעיה. בעת ניצוח עבודות תיקוןיש לקחת בחשבון שכתוצאה מכל התערבות, העברת החום עלולה לרדת.

בהכרת תכונה זו של היחידות, רוב הצרכנים המנוסים מעדיפים לרכוש מחליפי חום עם "רזרבה".

מחליפי חום מעטפת וצינורות הם מחליפי חום משטחים מהסוג ההחלמה. התפוצה הרחבה של מכשירים אלו נובעת בעיקר מאמינות העיצוב וממגוון גדול של אפשרויות עיצוב עבור תנאים שוניםמִבצָע:

זרימות חד פאזיות, רתיחה ועיבוי;

ביצוע אנכי ואופקי;

מגוון רחב של לחצי נוזל קירור, מוואקום ועד 8.0 MPa;

שטחי משטח חילופי חום נעים בין קטן (1 מ"ר) לגדול במיוחד (1000 מ"ר או יותר);

אפשרות לשימוש בחומרים שונים בהתאם לדרישות עלות המכשירים, אגרסיביות, תנאי טמפרטורה ולחץ נוזל קירור;

השימוש בפרופילי משטח שונים של חילופי חום הן בתוך ומחוץ לצינורות ומטורבולטורים שונים;

אפשרות להוצאת צרור הצינורות לניקוי ותיקון.

ניתן להבחין בין הסוגים הבאים של מעטפת וצינור: מחליפי חום:

מחליפי חום עם יריעות צינור קבועות (מחליפי חום צינורות קשיחים);

מחליפי חום עם יריעות צינור קבועות ומפצה עדשה על המעטפת;

מחליפי חום עם ראש צף;

מחליפי חום עם צינורות בצורת U.

מחליפי חום של מעטפת וצינור עם יריעות צינור קבועות נבדלים על ידי העיצוב הפשוט שלהם, ולכן, עלות נמוכה יותר (איור 1).

אוֹרֶז. 1. מחליף חום של מעטפת וצינור עם יריעות צינור קבועות:

1 - תא חלוקה; 2 - מעטפת; 3 - צינור חילופי חום; 4 - מחיצה רוחבית; 5 - רשת צינור; 6 - כיסוי מארז אחורי; 7 - תמיכה; 8- צינור מרחוק; 9-אביזרי; 10-מחיצה בתא החלוקה; 11 - פגוש

מחליף חום של מעטפת וצינור הוא צרור של צינורות חילופי חום הממוקמים במארז גלילי (מארז). אחד מנוזלי הקירור נע בתוך צינורות חילופי החום, והשני שוטף את פני השטח החיצוניים של הצינורות. קצוות הצינורות מאובטחים על ידי גלגול, ריתוך או הלחמה ליריעות צינור. מחיצות מותקנות במעטפת של מחליף החום באמצעות צינורות מרווחים. המחיצות תומכות בצינורות מפני צניחתן ומארגנות את זרימת נוזל הקירור בחלל הבין-צינורית, ומעצימות את העברת החום. אביזרים מרותכים למעטפת של מחליף החום כדי לאפשר לנוזל הקירור להיכנס ולצאת מחלל הבין-צינור. במקרים מסוימים, בכניסת נוזל הקירור לתוך הטבעת, מותקנים פגושים, הנחוצים כדי להפחית את הרטט של צרור הצינורות, לפזר באופן אחיד את זרימת נוזל הקירור בטבעת ולהפחית שחיקה של הצינורות הקרובים ביותר לאביזר הכניסה. תא הפצה ומכסה אחורי עם אביזרי כניסה ויציאה של המוצר מחלל הצינור מחוברים למעטפת של מחליף החום באמצעות חיבור אוגן.

בהתאם למיקום צינורות חילופי החום, נבדלים מחליפי חום מסוגים אופקיים ואנכיים.

בהתאם למספר המחיצות בתא החלוקה ובכיסוי האחורי, מחליפי חום של מעטפת וצינור מחולקים למעבר יחיד, כפול ורב מעבר בחלל הצינור.

בהתאם למספר המחיצות האורכיות המותקנות בטבעת, מחליפי חום של מעטפת וצינור מחולקים למעבר יחיד ורב-מעבר בטבעת.

מחליפי חום עם יריעות צינור קבועות משמשים אם ההבדל המרבי בטמפרטורות נוזל הקירור אינו עולה על 80 0 C, ועם אורך קצר יחסית של המנגנון. מגבלות אלו מוסברות על ידי מתחי טמפרטורה המתעוררים במארז ובצינורות חילופי החום, אשר עלולים לשבש את אטימות מבנה המכשיר.

כדי לפצות חלקית על מתחי הטמפרטורה במעטפת ובצינורות חילופי החום, משתמשים באלמנטים גמישים מיוחדים (מרחיבים, מפצים) המותקנים על מעטפת המכשיר. מחליפי חום כאלה נקראים מחליפי חום עם מפצה טמפרטורה על המעטפת (איור 2) .

אוֹרֶז. 2. מחליף חום אנכי של מעטפת וצינור עם יריעות צינור קבועות ומפיצוי טמפרטורה על המעטפת:

תא חלוקה 1; 2 - יריעות צינור; 3 - מפצה; 4 - מעטפת; 5 - תְמִיכָה; 6 - צינור חילופי חום; 7 - מחיצה רוחבית; 8 - כיסוי מארז אחורי; 9 - צינור מרחוק; 10 - אביזרי

במכשירים סוג דומההשתמש במפצי עדשות חד- ורב-אלמנטים.

מחליפי חום של מעטפת וצינור עם ראש צף (עם יריעת צינור נע) הם הסוג הנפוץ ביותר של מחליפי חום של מעטפת וצינור (איור 3). יריעת הצינור הניידת מאפשרת לצרור הצינורות לנוע בחופשיות ללא תלות במארז, מה שמפחית באופן משמעותי את הלחץ התרמי הן במארז והן בצינורות חילופי החום.

אוֹרֶז. 3. מחליף חום של מעטפת וצינור עם ראש צף:

1 - כיסוי תא החלוקה; 2 - תא חלוקה; 3 - גיליון צינור קבוע; 4 - מעטפת; 5 - צינור חילופי חום; 6 - מחיצה רוחבית; 7 - גיליון צינור נע; 8 - כיסוי מארז אחורי; 9 - כיסוי ראש צף; 10 - תְמִיכָה; תמיכת צרור צינור 11 גלילים

מחליפי חום מסוג זה מיוצרים עם שתיים או ארבע פעימות דרך חלל הצינור.

התקנים עם ראש צף מיוצרים לרוב במעבר יחיד בחלל הטבעתי. במכשירים עם שני מעברים, מחיצה אורכית מותקנת בחלל בין הצינורות.

מחליפי חום של מעטפת וצינור עם צינורות בצורת U (איור 4) יש יריעת צינור אחת שלתוכה מגולגלים שני הקצוות של צינורות חילופי החום בצורת U. היעדר חיבורים נוקשים אחרים בין צינורות חילופי החום בצורת U לבין המעטפת מבטיח התארכות חופשית של הצינורות כאשר הטמפרטורה שלהם משתנה. בנוסף, היתרון של מחליפי חום עם צינורות בצורת U הוא שאין חיבור מתנתק בתוך המעטפת (בניגוד למחלפי חום עם ראש צף), מה שמאפשר שימוש מוצלח בהם. לחץ דם גבוהנוזלי קירור נעים בחלל הצינור. החיסרון של מכשירים כאלה הוא הקושי לנקות את המשטחים הפנימיים והחיצוניים של צינורות, כתוצאה מכך הם משמשים בעיקר למוצרים נקיים.

אוֹרֶז. 4. מחליף חום מעטפת וצינור עם צינורות חילופי חום בצורת U:

1 - תא חלוקה; רשת 2 צינורות; 3 - מעטפת; 4 - צינור חילופי חום; 5 - מחיצה רוחבית; 6 - כיסוי מעטפת; 7 - תמיכה; תמיכת צרור צינור 8 גלילים

היעילות של מחליפי חום של מעטפת וצינור עולה עם המהירות הגוברת של זרימת נוזל הקירור ומידת הטורבוליזציה שלהם. כדי להגביר את מהירות הזרימה בחלל בין הצינורות וערבולם, לשפר את איכות שטיפת משטח חילופי החום, מותקנות מחיצות רוחביות מיוחדות בחלל הבין-צינוריות של מחליפי חום של מעטפת וצינור. הם גם משמשים כתומכים לצרור הצינורי, מקבעים את הצינורות במצב נתון ומפחיתים את הרטט של הצינורות.

באיור. 5 מציג מחיצות רוחביות מסוגים שונים. מחיצות מגזריות נפוצות ביותר (איור 5א).

אוֹרֶז. 5. מחיצות רוחביות של התקני מעטפת וצינור:

a - עם גזרה מפולחת; ב - עם מגזרת מגזר; c - מחיצות "טבעת דיסק"; g - עם גזרה מחוררת; ד - "מוצק"

מחיצות רוחביות עם חתך מגזר (איור 5b) מצוידות במחיצה אורכית נוספת השווה בגובהה למחצית הקוטר הפנימי של מעטפת המנגנון. גזרת מגזר, עם שטח השווה לרבע מקטע המנגנון, ממוקמת במחיצות סמוכות בתבנית דמקה. במקרה זה, נוזל הקירור בחלל הבין-צינור מסתובב בכיוון השעון או נגד כיוון השעון.

מכשירים עם מחיצות "מוצקות" (איור 5ד ) משמש בדרך כלל לנוזלים טהורים. במקרה זה, הנוזל זורם דרך הרווח הטבעתי בין צינורות חילופי החום לחורים במחיצות.

כדי להגדיל את הכוח התרמי של מחליפי חום עם אורכי צינור קבועים וממדי מחליף חום, נעשה שימוש בסנפירים על פני השטח החיצוניים של צינורות חילופי החום. צינורות חילופי חום מצוידים משמשים במקרים בהם קשה להבטיח מקדם העברת חום גבוה מאחד מנוזלי הקירור (נוזל קירור גזי, נוזל צמיג, זרימה למינרית וכו'). באיור. 6 מציג אפשרויות לסנפירים חיצוניים של צינורות חילופי חום.

אוֹרֶז. 6. צינורות מקוננים:

א - עם צלעות "בצורת שוקת" מרותכות; b-עם צלעות מגולגלות; c - עם צלעות מקובעות בורג; מר עם צלעות סחוטות; d - עם צלעות subulate מרותכות

כדי להעצים את העברת החום בחלל הצינור, נעשה שימוש בשיטות להשפעה על הזרימה עם מכשירים המעוררים את נוזל הקירור בצינורות חילופי החום. למטרה זו הם משמשים סוגים שוניםתוספות טורבוליות, שאפשרויות העיצוב שלהן מוצגות באיור. 7.

אוֹרֶז. 7. צינורות חילופי חום עם טורבולטורים:

a - מערבולות בורג; b - מערבולות קלטת; c - צינורות דיאפרגמה עם חריצים אנכיים; g - צינורות דיאפרגמה עם חריצים משופעים; d - טורבולטורים תיל; מוסיף e-turbulizing

במחלפי חום של מעטפת וצינור, נוזל הקירור הנכנס לחלל הצינור מחולק למספר זרימות בשל תכונות עיצוב (איור 8):

א - זרימה רוחבית ראשית;

ב' - זורם בסדקים בין החורים במחיצות הרוחביות לבין צינורות חילופי החום;

C - זורם בין קצוות המחיצות והמעטפת;

D - זרימה עוקפת דרך הרווח בין צרור הצינור למעטפת.

החלוקה של זרימת נוזל הקירור הנכנסת לטבעת למספר זרמים מסבכת משמעותית את התמונה ההידרודינמית של תנועת נוזל הקירור בהשוואה לזרימה הרוחבית של צרורות צינורות ויש לה השפעה משמעותית הן על העברת החום ההסעה והן על ירידת הלחץ של נוזל הקירור. חלוקת הזרימות בחלל בין הצינורות תלויה במאפייני העיצוב של מחליף החום, שהאופטימיזציה שלו היא המשימה העיקרית בעת יצירת מחליפי חום חדשים.

אוֹרֶז. 8. תרשים של זרימת נוזל קירור בחלל בין הצינורות של מחליף חום של מעטפת וצינור:

A - זרימת צולב ראשי; B - זורם במרווחים בין החורים במחיצות לצינורות C - זורם בין קצה המחיצה למעטפת D - זרימה עוקפת דרך הרווח בין צרור הצינורות;

יש צורך לקחת בחשבון את חלוקת זרימות נוזל הקירור בטבעת, שכן אחרת תיתכן שגיאות משמעותיות בעת קביעת מקדם העברת החום הממוצע  וירידת לחץ נוזל קירור  ע, שיכול לנוע בין 50 ל-150%.

בהתאם לשלמות העיצוב של מחליף החום, גם חלוקת הזרימות בחלל הבין-צינורית משתנה. במשטר זרימה סוערת, הזרימה הראשית (A) אינה עולה על 40% מכלל זרימת נוזל הקירור, ובזרימה למינרית - 25%.

תיאור טכני

מחליפי חום מעטפת וצינורות המיוצרים על ידי Geoclimaהוא מכשיר מורכב למדי, ויש הרבה סוגים שלו. הם שייכים לסוג ההחלמה. מחליפי חום מחולקים לסוגים בהתאם לכיוון התנועה של נוזל הקירור.

סוגי מחליפי חום של מעטפת וצינורות:

• מחליף חום הוא מכשיר מורכב למדי, וישנם סוגים רבים שלו. מחליפי חום של מעטפת וצינורות הם סוג של מחליף חום מתאושש. מחליפי חום מחולקים לסוגים בהתאם לכיוון התנועה של נוזל הקירור. הם:
• זרימה צולבת;
• זרם נגדי;

מחליפי חום של מעטפת וצינור קיבלו את השם הזה מכיוון שהצינורות הדקים שדרכם עובר נוזל הקירור ממוקמים באמצע הקליפה הראשית. המהירות שבה החומר ינוע תלויה בכמה צינורות נמצאים באמצע המעטפת. מקדם העברת החום, בתורו, יהיה תלוי במהירות התנועה של החומר. מחליפי חום של מעטפת וצינור CROM / GEOCLIMA משמשים לחימום/קירור, עיבוי/אידוי של מדיות נוזל ואדים שונות בתהליכי ייצור שונים.

הייצור של מחליפי חום של מעטפת וצינור ברוסיה מייצר את סוגי המכשירים הבאים:

• מחליפי חום מסוג Geoclima מעטפת וצינור לגזים דחוסים
• מחליפי חום מסוג Geoclima עם מעטפת וצינור להשבת חום של גזי פליטה
• מחליפי חום מסוג Geoclima מעטפת וצינור לקירור ביוגז
• מחליפי חום מסוג Geoclima מעטפת וצינור - קיטור/מים
• מחליפי חום מסוג Geoclima עם מעטפת וצינור עבור CO 2
• מחליפי חום מסוג Geoclima, עשויים מחומרים מיוחדים (inox 304, 316, 316L, 316Ti, 321, 90Cu10NiFe, 70Cu30NiFe, פלדת פחמן, טיטניום)
• מחליפי חום מסוג Geoclima מעטפת וצינור עם צינורות קואקסיאליים. (משמש לחימום, קירור גזים, שמנים, מדיה אגרסיבית, שחזור חום מפסולת גזי פליטה. תנאי הפעלה של מחליפי חום של מעטפת וצינור עם צינורות קואקסיאליים CROM; לחץ -300ATM, טמפרטורה +600*C.
• מחליפי חום מסוג Geoclima מעטפת וצינור הם מסוג מוצף (זרימת קירור מתרחשת בחלל בין הצינורות, וזרימת מים מתרחשת דרך הצינורות).

מוזרויות

השימוש בפיתוחים וטכנולוגיות מתקדמות ביצירת מחליפי חום מעטפת וצינור מבטיח יעילות העברת חום מקסימלית באותם מידות.

לייצור מחליפי חום של מעטפת וצינור, נעשה שימוש בפלדות סגסוגת ובעלי חוזק גבוה. סוגים אלה של פלדות משמשים מכיוון שהתקנים אלה, ככלל, פועלים בסביבה אגרסיבית ביותר שעלולה לגרום לקורוזיה.

מחליפי חום מחולקים גם לסוגים. הסוגים הבאים של מכשירים אלה מיוצרים:

• מחליפי חום מחולקים גם לסוגים. הסוגים הבאים של מכשירים אלה מיוצרים:
• עם מפצה מעטפת טמפרטורה;
• עם צינורות קבועים;
• עם ראש צף;
• כמו כן, ניתן להשתמש בפתרונות עיצוב שונים בצורה מורכבת, למשל, ניתן להשתמש בראש צף ומפז טמפרטורה בעיצוב אחד.

התקני מעטפת וצינור מסווגים לפי תפקידיהם:

• מחליפי חום אוניברסליים;
• מאיידים;
• קבלים;
• מקררים;

על פי מיקומם, מחליפי חום הם:

• אופקי;
• אֲנָכִי

מאפיינים ייחודיים של הציוד:
היתרון העיקרי והמשמעותי ביותר הוא העמידות הגבוהה של יחידות מסוג זה בפני פטיש מים. לרוב סוגי מחליפי החום המיוצרים כיום אין איכות זו.

היתרון העיקרי והמשמעותי ביותר הוא העמידות הגבוהה של יחידות מסוג זה בפני פטיש מים. לרוב סוגי מחליפי החום המיוצרים כיום אין איכות זו.

היתרון המשמעותי השלישי של מחליפי חום של מעטפת וצינור הוא היעילות הגבוהה שלהם. מבחינת יעילות, ניתן להשוות אותו למחליף חום צלחות, שהוא היעיל ביותר ברוב המובנים.

לפיכך, אנו יכולים לומר בביטחון כי מחליפי חום של מעטפת וצינור הם אחת מהיחידות האמינות, העמידות והיעילות ביותר:

• פרודוקטיביות גבוהה
• צְפִיפוּת
• אֲמִינוּת
• רבגוניות בשימוש.

מחליפי חום מעטפת וצינורותהם בין המכשירים הנפוצים ביותר. הם משמשים לחילופי חום ותהליכים תרמוכימיים ביניהם נוזלים שונים, אדים וגזים - גם ללא שינוי וגם עם שינוי במצב הצבירה שלהם.

מחליפי חום מעטפת וצינורותהופיע בתחילת המאה העשרים בקשר לצרכים של תחנות כוח תרמיות למחלפי חום בעלי שטח פנים גדול, כגון מעבים ומחממי מים הפועלים בלחץ גבוה יחסית. מחליפי חום מעטפת וצינורותמשמש כמעבים, מחממים ומאיידים. נכון לעכשיו, העיצוב שלהם הפך להרבה יותר מתקדם כתוצאה מפיתוחים מיוחדים המתחשבים בניסיון התפעול. באותן שנים, נפוץ יישום תעשייתי V תעשיית הנפט. הפעלה כבדה דרשה תנורי חימום ומצננים המוני, מאיידים ומעבים עבור חלקים שונים של נפט גולמי ונוזלים אורגניים נלווים. מחליפי חום נאלצו לעתים קרובות לעבוד עם נוזלים מזוהמים כאשר טמפרטורות גבוהותולחצים, ולכן היה צריך להיות מתוכנן כך שיהיה קל לתיקון ולניקוי.

במשך השנים מחליפי חום של מעטפת וצינורהפכו לסוג המכשיר הנפוץ ביותר. זה נובע בעיקר מהאמינות של העיצוב, מגוון גדול של אפשרויות עיצוב לתנאי הפעלה שונים, בפרט:

• זרימות חד פאזיות, רתיחה ועיבוי בצדדים חמים וקרים מחליף חוםעם עיצוב אנכי או אופקי
• טווח לחץ בין ואקום לערכים גבוהים
• נפילות לחץ משתנות משני הצדדים בשל מגוון האפשרויות הרחב
• עמידה בדרישות מתח תרמי מבלי להעלות משמעותית את עלות המכשיר
• גדלים מקטן ועד גדול במיוחד (5000 מ"ר)
• אפשרות ליישום חומרים שוניםעל פי הדרישות לעלות, קורוזיה, תנאי טמפרטורהולחץ
• שימוש במשטחי חילופי חום מפותחים בתוך הצינורות ומחוצה להם, מעציצים שונים וכו'.
• אפשרות להסיר את צרור הצינורות לניקוי ותיקון

עם זאת, מגוון כה רחב של תנאי יישום מחליפי חום של מעטפת וצינורוהעיצובים שלהם לא אמורים בשום אופן למנוע את החיפוש אחר פתרונות חלופיים אחרים, כמו שימוש במחלפי חום צלחות, ספירליים או קומפקטיים במקרים בהם המאפיינים שלהם מקובלים והשימוש בהם יכול להוביל לפתרונות מועילים יותר מבחינה כלכלית.

מחליפי חום מעטפת וצינורותמורכבים מצרורות של צינורות קבועים ביריעות צינור, מארזים, כיסויים, תאים, צינורות ותומכים. חללי הצינור והבין-צינור במכשירים אלה מופרדים, וניתן לחלק כל אחד מהם על ידי מחיצות למספר מעברים. סכימה קלאסיתמוצג באיור:

משטח העברת החום של המכשירים יכול לנוע בין כמה מאות סנטימטרים רבועים לכמה אלפים מטרים רבועים. כָּך, קַבָּל טורבינת קיטורעם קיבולת של 150 MW הם מורכבים מ-17 אלף צינורות עם משטח חילופי חום כולל של כ-9000 מ"ר.

דיאגרמות של התקני מעטפת וצינור מהסוגים הנפוצים ביותר מוצגים באיור:

מארז (דיור) מחליף חום של מעטפת וצינורהוא צינור מרותך מאחד או יותר יריעות פלדה. הבתים נבדלים בעיקר באופן חיבורם ליריעת הצינור ולכיסויים. עובי דופן המעטפת נקבע על ידי לחץ סביבת עבודהואת קוטר המעטפת, אבל הוא נחשב לפחות 4 מ"מ. אוגנים מרותכים לקצוות הגליליים של המעטפת לחיבור עם כיסויים או תחתיות. עַל משטח חיצוניהמעטפת מחוברת לתומכים של המנגנון.

צִנוֹרִי מחליפי חום של מעטפת וצינורעשוי מצינורות ישרים או מעוקלים (בצורת U או בצורת W) בקוטר של 12 עד 57 מ"מ. צינורות פלדה ללא תפרים עדיפים.

שטח הזרימה של חלל ה-interpipe גדול פי 2-3 משטח הזרימה בתוך הצינורות. לכן, בקצבי זרימה שווים של נוזלי קירור עם אותו מצב פאזה, מקדמי העברת החום על פני השטח של חלל בין הצינורות נמוכים, מה שמפחית את מקדם העברת החום הכולל במכשיר. התקנת מחיצות בחלל interpipe מחליף חום של מעטפת וצינורעוזר להגביר את מהירות נוזל הקירור ולהגביר את יעילות העברת החום.

לוחות צינור (רשתות) משמשים לאבטחת צרור צינורות בהם באמצעות התלקחות, חרוזים, ריתוך, איטום או הידוק בלוטות. יריעות צינור מרותכות למארז (איור א, ג), מהודקות עם ברגים בין אוגני המעטפת והכיסוי (איור ב, ד) או מוברגות רק לאוגן של החדר החופשי (איור ה, ו. ). חומר הלוח הוא בדרך כלל פלדה בעובי של 20 מ"מ לפחות.

מחליפי חום מעטפת וצינורותיכולים להיות מבנים קשיחים (איור a, j), לא קשיחים (איור d, e, f, h, i) ומבנים קשיחים למחצה (איור b, c, g), חד-מעבר ורב-מעבר, זרימה ישירה, זרימה נגדית וזרימה צולבת, אופקי, משופע ואנכי.

איור א) מציג חד כיווני מחליף חוםעם צינורות ישרים של עיצוב קשיח. המעטפת והצינורות מחוברים ביריעות צינור ולכן אין אפשרות לפצות על התפשטות תרמית. מכשירים כאלה הם פשוטים בעיצובם, אך ניתן להשתמש בהם רק בהפרשי טמפרטורה קטנים יחסית בין הגוף לצרור הצינורות (עד 50 מעלות צלזיוס). יש להם מקדמי העברת חום נמוכים בגלל המהירות הנמוכה של נוזל הקירור בחלל הבין-צינור.

IN מחליפי חום של מעטפת וצינורשטח הזרימה של חלל בין הצינורות גדול פי 2-3 משטח הזרימה של הצינורות. לכן, באותם קצבי זרימה של נוזלי קירור בעלי אותו מצב צבירה, מקדמי העברת החום על פני השטח של חלל בין הצינורות נמוכים, מה שמפחית את מקדם העברת החום במכשיר. התקנת מחיצות בחלל בין הצינורות עוזרת להגביר את מהירות נוזל הקירור ולהגדיל את מקדם העברת החום. איור 1,ב מציג מחליף חוםעם מחיצות רוחביות בחלל הטבעתי ופיצוי קרום קשיח למחצה של התארכות תרמית עקב חופש תנועה מסוים של יריעת הצינור העליון.

בתוך אדי-נוזל מחליפי חוםקיטור עובר בדרך כלל בחלל הבין-צינור, ונוזל דרך הצינורות. הפרש הטמפרטורה בין דופן הבית לצינורות הוא בדרך כלל משמעותי. כדי לפצות על ההבדל בהתארכות התרמית בין המעטפת לצינורות, מותקנים מפצים של עדשה (איור ג'), תיבת מילוי (איור h, i) או מפוח (איור ז').

כדי למנוע מתחים במתכת הנגרמים על ידי התארכות תרמית, חד קאמרית מחליפי חוםעם צינורות כפופים בצורת U ו-W. הם מתאימים ללחצי נוזל קירור גבוהים, שכן ייצור תאי מים והידוק צינורות ביריעות צינור במכשירים לחץ גבוה- הפעולות מורכבות ויקרות. עם זאת, מכשירים עם צינורות כפופים לא יכולים לקבל נָפוֹץבשל הקושי בייצור צינורות בעלי רדיוסי כיפוף שונים, הקושי בהחלפת צינורות ואי הנוחות בניקוי צינורות מכופפים.

מכשירי פיצוי קשים לייצור (ממברנה, מפוח, עם צינורות כפופים) או לא אמינים מספיק בפעולה (עדשה, קופסת סתימה). עיצוב מתקדם יותר מחליף חוםעם הידוק קשיח של צלחת צינור אחת ותנועה חופשית של הלוח השני יחד עם המכסה הפנימי של מערכת הצינורות (איור ה). עלייה מסוימת בעלות המכשיר עקב עלייה בקוטר הגוף וייצור תחתית נוספת מוצדקת על ידי הפשטות והאמינות של הפעולה. מכשירים אלה נקראים מחליפי חום"ראש צף" מחליפי חוםעם זרם רוחבי (איור j) מאופיינים במקדם העברת חום מוגבר על פני השטח החיצוניים בשל העובדה כי נוזל הקירור נע על פני צרור הצינור. עם זרימה צולבת, הפרש הטמפרטורה בין נוזלי הקירור מצטמצם, אולם עם מספר מספיק של קטעי צינור, ההבדל בהשוואה לזרימה נגדית קטן. בכמה עיצובים כאלה מחליפי חוםכאשר גז זורם בחלל בין הצינורות ונוזל בצינורות, צינורות עם צלעות רוחביות משמשים להגדלת מקדם העברת החום.