Šilumokaitis yra įrenginys, kuriame šiluma perduodama tarp aušinimo skysčių.

Veikimo principas

Korpusiniai ir vamzdiniai šilumokaičiai yra rekuperacinio tipo, kai terpės yra atskirtos sienelėmis. Jų darbas susijęs su šilumos mainų tarp skysčių procesais. Tokiu atveju gali pasikeisti jų agregacijos būsena. Šilumos mainai taip pat gali vykti tarp skysčio ir garų ar dujų.

Privalumai ir trūkumai

Korpuso ir vamzdžių šilumokaičiai yra įprasti dėl šių teigiamų savybių:

• atsparumas mechaniniam poveikiui ir vandens plaktukui;
• žemi aplinkos švaros reikalavimai;
• didelis patikimumas ir ilgaamžiškumas;
• platus modelių asortimentas;
• Galimybė naudoti įvairiose aplinkose.

Į trūkumus šio tipo modeliai apima:

• mažas šilumos perdavimo koeficientas;
• dideli matmenys ir didelis metalo suvartojimas;
• didelė kaina dėl padidėjusio metalo suvartojimo;
• būtinybė remonto metu naudoti prietaisus su didele atsarga, kai reikia užkimšti pažeistus vamzdžius;
• Kondensato lygio svyravimai netiesiškai keičia šilumos perdavimą horizontaliuose įrenginiuose.

Korpuso ir vamzdžio šilumokaičiai turi mažą šilumos perdavimo koeficientą. Taip yra iš dalies dėl to, kad korpuso erdvė yra 2 kartus didesnė nei bendra skerspjūvis vamzdeliai Naudojant kreipiamąsias pertvaras, galima padidinti skysčio greitį ir pagerinti šilumos perdavimą.

Aušinimo skystis praeina per tarpvamzdinę erdvę, o šildoma terpė tiekiama per vamzdelius. Taip pat jį galima atvėsinti. Šilumos mainų efektyvumas užtikrinamas didinant vamzdžių skaičių arba sukuriant išorinio aušinimo skysčio skersinę srovę.

Šiluminio plėtimosi kompensacija

Aušinimo skysčių temperatūra yra skirtinga ir dėl to atsiranda konstrukcinių elementų terminė deformacija. Korpuso ir vamzdžio šilumokaitis gaminamas su pailgėjimo kompensavimu arba be jo. Tvirtas vamzdžių tvirtinimas leidžiamas, kai temperatūrų skirtumas tarp jo ir korpuso yra iki 25-30 0 C. Jei viršija šias ribas, naudojami šie temperatūros kompensatoriai.

1. „Plaukiojanti“ galvutė – viena iš grotelių neturi ryšio su korpusu ir vamzdeliams ilgėjant laisvai juda ašine kryptimi. Dizainas yra patikimiausias.
2. Korpusas turi gofruoto lęšio kompensatorių, kuris gali išsiplėsti arba susitraukti.
3. Viršutiniame dugne sumontuotas riebokšlio kompensatorius, kuris šiluminio plėtimosi metu turi galimybę judėti kartu su grotelėmis.
4. U formos vamzdžiai laisvai tęsiasi aušinimo skysčio aplinkoje. Trūkumas yra gamybos sudėtingumas.

Korpusų ir vamzdžių šilumokaičių tipai

Įrenginių dizainas yra paprastas, jiems visada yra paklausa. Cilindrinis korpusas yra plieninis korpusas didelio skersmens. Jos kraštuose yra flanšai, ant kurių sumontuoti dangčiai. Vamzdžių lakštuose vamzdžių ryšuliai tvirtinami suvirinant arba išplečiant korpuso viduje.

Vamzdžių medžiagos yra plienas, varis, žalvaris, titanas. Plieninės plokštės tvirtinamos tarp flanšų arba privirinamos prie korpuso. Tarp jų ir korpuso viduje susidaro kameros, pro kurias praeina aušinimo skysčiai. Taip pat yra pertvarų, kurios keičia skysčių, einančių per korpuso ir vamzdžio šilumokaičius, judėjimą. Konstrukcija leidžia keisti srauto, einančio tarp vamzdžių, greitį ir kryptį, taip padidinant šilumos perdavimo intensyvumą.

Įrenginiai erdvėje gali būti išdėstyti vertikaliai, horizontaliai arba nuožulniai.

Įvairių tipų korpuso ir vamzdžio šilumokaičiai skiriasi pertvarų vieta ir kompensatorių konstrukcija temperatūros pratęsimai. Kai ryšulyje yra nedaug vamzdžių, korpusas yra mažo skersmens, o šilumos perdavimo paviršiai yra maži. Norint juos padidinti, šilumokaičiai nuosekliai jungiami į sekcijas. Paprasčiausias yra „vamzdis vamzdyje“ dizainas, kuris dažnai gaminamas savarankiškai. Norėdami tai padaryti, turite pasirinkti tinkamus vidinių ir išorinis vamzdis ir aušinimo skysčio tekėjimo greitį. Valymo ir remonto paprastumą užtikrina alkūnės, jungiančios gretimas dalis. Ši konstrukcija dažnai naudojama kaip garo ir vandens korpuso ir vamzdžio šilumokaičiai.

Spiraliniai šilumokaičiai yra kanalai stačiakampio formos ir suvirinti iš lakštų, kuriais juda aušinimo skysčiai. Privalumas – didelis kontaktinis paviršius su skysčiais, tačiau trūkumas – mažas leistinas slėgis.

Nauji šilumokaičių dizainai

Šiais laikais pradeda vystytis kompaktiškų tekstūruotų paviršių ir intensyvaus skysčių judėjimo šilumokaičių gamyba. Dėl to jų techninės charakteristikos yra artimos plokšteliniams įrenginiams. Tačiau pastarųjų gamyba taip pat vystosi, o juos pasivyti sunku. Korpusinius ir vamzdinius šilumokaičius patartina pakeisti plokšteliniais šilumokaičiais dėl šių privalumų:

Trūkumas yra greitas plokščių užteršimas dėl mažo tarpų tarp jų dydžio. Jei gerai filtruosite aušinimo skysčius, šilumokaitis veiks ilgai. Mažos dalelės nesilaiko ant poliruotų plokščių, o skysčių turbulencija taip pat neleidžia nusodinti teršalų.

Prietaisų šilumos mainų greičio didinimas

Specialistai nuolat kuria naujus apvalkalo ir vamzdžio šilumokaičius. Specifikacijos patobulinta naudojant šiuos metodus:

Skysčių srautų turbuliavimas žymiai sumažina nuosėdų nuosėdas ant vamzdžių sienelių. Dėl to nereikia jokių valymo priemonių, kurios būtinos lygiam paviršiui.

Korpuso ir vamzdžio šilumokaičių gamyba, įdiegus naujus metodus, leidžia 2-3 kartus padidinti šilumos perdavimo efektyvumą.

Atsižvelgdami į papildomas energijos sąnaudas ir sąnaudas, gamintojai dažnai bando šilumokaitį pakeisti plokšteliniu šilumokaičiu. Palyginti su įprastomis apvalkalų ir vamzdžių sistemomis, jos yra 20–30 % geresnis šilumos perdavimas. Tai labiau susiję su naujos įrangos gamybos įsisavinimu, kuri vis dar patiria sunkumų.

Šilumokaičių veikimas

Prietaisus reikia periodiškai tikrinti ir stebėti jų veikimą. Parametrai, tokie kaip temperatūra, matuojami pagal jų įvesties ir išvesties vertes. Jei darbo efektyvumas sumažėjo, reikia patikrinti paviršių būklę. Druskos nuosėdos ypač paveikia termodinaminius šilumokaičių parametrus, kur tarpai nedideli. Paviršiai valomi chemiškai, taip pat naudojant ultragarso virpesius ir aušinimo skysčio srautų turbulizaciją.

Korpuso ir vamzdelio įtaisų remontas daugiausia susideda iš nesandarių vamzdžių sandarinimo, o tai pablogina jų technines charakteristikas.

Išvada

Optimalūs apvalkalo ir vamzdžio šilumokaičiai konkuruoja su plokšteliniais šilumokaičiais ir gali būti naudojami daugelyje technologijų sričių. Naujos konstrukcijos turi žymiai mažesnius matmenis ir metalo sąnaudas, o tai leidžia sumažinti darbo plotus ir sumažinti kūrimo bei eksploatavimo išlaidas.

Šilumokaičiai yra įrenginiai, skirti perduoti šilumą iš aušinimo skysčio (karštos medžiagos) į šaltą (šildomą). Kaip aušinimo skystis gali būti naudojamos dujos, garai ar skystis. Šiandien korpusiniai šilumokaičiai yra plačiausiai naudojami iš visų tipų šilumokaičių. Korpuso ir vamzdžio šilumokaičio veikimo principas yra tas, kad karštas ir šaltas aušinimo skystis juda dviem skirtingais kanalais.

Šilumos mainų procesas vyksta tarp šių kanalų sienelių.

Šilumos mainų blokas

Korpuso ir vamzdžio šilumokaičių tipai ir tipai

• Šilumokaitis yra gana sudėtingas prietaisas, kurio yra daug. Korpuso ir vamzdžio šilumokaičiai yra rekuperacinių šilumokaičių tipas. Šilumokaičiai skirstomi į tipus, priklausomai nuo aušinimo skysčio judėjimo krypties. Jie yra:
• kryžminis srautas;
• priešpriešinė srovė;

tiesioginio srauto.

Korpuso ir vamzdžio šilumokaičiai gavo tokį pavadinimą, nes ploni vamzdeliai, kuriais juda aušinimo skystis, yra pagrindinio korpuso viduryje. Greitis, kuriuo medžiaga judės, priklauso nuo to, kiek vamzdelių yra korpuso viduryje. Šilumos perdavimo koeficientas, savo ruožtu, priklausys nuo medžiagos judėjimo greičio.
Korpuso ir vamzdžio šilumokaičių gamybai naudojamas legiruotasis ir didelio stiprumo plienas. Tokio tipo plienas naudojamas, nes šie įrenginiai, kaip taisyklė, veikia itin agresyvioje aplinkoje, kuri gali sukelti koroziją.

• Šilumokaičiai taip pat skirstomi į tipus. Gaminami šių tipų įrenginiai:
• su temperatūros korpuso kompensatoriumi;
• su fiksuotais vamzdžiais;
• su U formos vamzdeliais;

su plaukiančia galva.

Korpuso ir vamzdžio šilumokaičių privalumai

Korpuso ir vamzdžių blokai pastaruoju metu buvo labai paklausūs, ir dauguma vartotojų teikia pirmenybę tokio tipo įrenginiams. Šis pasirinkimas nėra atsitiktinis – korpuso ir vamzdžio įrenginiai turi daug privalumų.

Šilumokaitis

Pagrindinis ir reikšmingiausias privalumas yra didelis šio tipo agregatų atsparumas vandens plaktukui. Dauguma šiandien gaminamų šilumokaičių tipų nepasižymi šia kokybe.
Trečias reikšmingas korpuso ir vamzdžio šilumokaičių pranašumas yra jų didelis efektyvumas. Pagal efektyvumą jį galima palyginti su plokštelinis šilumokaitis, kuris daugeliu atžvilgių yra veiksmingiausias.

Taigi galime drąsiai teigti, kad apvalkalo ir vamzdžio šilumokaičiai yra vienas patikimiausių, patvariausių ir itin efektyvių įrenginių.

Korpuso ir vamzdžio blokų trūkumai

Nepaisant visų privalumų, šie įrenginiai turi ir trūkumų, kuriuos taip pat verta paminėti.

Pirmasis ir reikšmingiausias trūkumas yra dideli dydžiai. Kai kuriais atvejais tokių agregatų naudojimo tenka atsisakyti būtent dėl ​​jų didelių matmenų.

Antrasis trūkumas yra didelis metalo suvartojimas, dėl kurio yra didelė korpuso ir vamzdžio šilumokaičių kaina.

Šilumokaičiai, įskaitant korpusinius ir vamzdinius, yra gana kaprizingi įrenginiai. Anksčiau ar vėliau jiems reikia remonto, o tai turi tam tikrų pasekmių. "Silpniausia" šilumokaičio dalis yra vamzdžiai. Dažniausiai jie yra problemos šaltinis. Kai diriguoja remonto darbai Reikėtų atsižvelgti į tai, kad dėl bet kokios intervencijos gali sumažėti šilumos perdavimas.

Žinodami šią įrenginių savybę, dauguma patyrusių vartotojų renkasi šilumokaičius su „rezervu“.

Korpusiniai ir vamzdiniai šilumokaičiai yra rekuperacinio tipo paviršiniai šilumokaičiai. Platus šių prietaisų pasiskirstymas visų pirma susijęs su dizaino patikimumu ir daugybe dizaino galimybių įvairios sąlygos operacija:

Vienfaziai srautai, virimas ir kondensacija;

Vertikalus ir horizontalus vykdymas;

Platus aušinimo skysčio slėgio diapazonas, nuo vakuumo iki 8,0 MPa;

Šilumos mainų paviršiaus plotai svyruoja nuo mažų (1 m2) iki itin didelių (1000 m2 ar daugiau);

Galimybė naudoti įvairias medžiagas pagal įrenginių kainos, agresyvumo, temperatūros sąlygų ir aušinimo skysčio slėgio reikalavimus;

Skirtingų šilumos mainų paviršiaus profilių naudojimas tiek vamzdžių viduje, tiek išorėje bei įvairūs turbuliatoriai;

Galimybė nuimti vamzdžių ryšulį valymui ir remontui.

Išskiriami šie apvalkalo ir vamzdžių tipai: šilumokaičiai:

Šilumokaičiai su fiksuotais vamzdžių lakštais (standžiųjų vamzdžių šilumokaičiai);

Šilumokaičiai su fiksuotais vamzdžių lakštais ir objektyvo kompensatoriumi ant korpuso;

Šilumokaičiai su plūduriuojančia galvute;

Šilumokaičiai su U formos vamzdžiais.

Korpusiniai šilumokaičiai su fiksuotais vamzdžių lakštais išsiskiria paprasta konstrukcija ir dėl to mažesnėmis sąnaudomis (1 pav.).

Ryžiai. 1. Korpuso ir vamzdžio šilumokaitis su fiksuotais vamzdžių lakštais:

1 - paskirstymo kamera; 2 - korpusas; 3 - šilumos mainų vamzdis; 4 - skersinė pertvara; 5 - vamzdžių tinklelis; 6 - galinio korpuso dangtis; 7 - atrama; 8- nuotolinis vamzdis; 9 jungiamosios detalės; 10-pertvara paskirstymo kameroje; 11 - buferis

Korpuso ir vamzdžio šilumokaitis yra šilumos mainų vamzdžių pluoštas, esantis cilindriniame korpuse (korpuse). Vienas iš aušinimo skysčių juda šilumos mainų vamzdžių viduje, o kitas plauna išorinį vamzdžių paviršių. Vamzdžių galai tvirtinami valcuojant, suvirinant arba lituojant į vamzdžių lakštus. Pertvaros įrengiamos šilumokaičio korpuse naudojant tarpiklius. Pertvaros palaiko vamzdžius nuo nuslinkimo ir organizuoja aušinimo skysčio srautą tarpvamzdžių erdvėje, sustiprindamos šilumos perdavimą. Prie šilumokaičio korpuso privirinamos jungiamosios detalės, leidžiančios aušinimo skysčiui patekti į tarpvamzdžio erdvę ir išeiti iš jos. Kai kuriais atvejais prie aušinimo skysčio įleidimo angos į žiedą įrengiami buferiai, kurie yra būtini siekiant sumažinti vamzdžių pluošto vibraciją, tolygiai paskirstyti aušinimo skysčio srautą žiede ir sumažinti arčiausiai įvado jungties esančių vamzdžių eroziją. Prie šilumokaičio korpuso flanšine jungtimi pritvirtinama paskirstymo kamera ir galinis dangtis su jungiamosiomis detalėmis gaminio įleidimui ir išleidimui iš vamzdžio erdvės.

Atsižvelgiant į šilumos mainų vamzdžių vietą, išskiriami horizontalūs ir vertikalūs šilumokaičiai.

Priklausomai nuo pertvarų skaičiaus paskirstymo kameroje ir galiniame dangtelyje, korpuso ir vamzdžio šilumokaičiai vamzdžių erdvėje skirstomi į vienpusius, dvipusius ir daugiapakopius.

Priklausomai nuo žiede sumontuotų išilginių atitvarų skaičiaus, apvalkalo ir vamzdžio šilumokaičiai žiede skirstomi į vientakius ir daugiapakopius.

Šilumokaičiai su fiksuotais vamzdžių lakštais naudojami, jei maksimalus aušinimo skysčio temperatūrų skirtumas neviršija 80 0 C ir santykinai trumpo aparato ilgio. Šie apribojimai paaiškinami temperatūros įtempimais, atsirandančiais korpuse ir šilumos mainų vamzdžiuose, kurie gali sutrikdyti aparato konstrukcijos sandarumą.

Temperatūros įtempimams korpuse ir šilumokaičio vamzdžiuose dalinai kompensuoti naudojami specialūs lankstūs elementai (plėstuvai, kompensatoriai), sumontuoti ant įrenginio korpuso. Tokie šilumokaičiai vadinami šilumokaičiais su temperatūros kompensatoriumi ant korpuso (2 pav.) .

Ryžiai. 2. Vertikalus korpuso ir vamzdžio šilumokaitis su fiksuotais vamzdžių lakštais ir temperatūros kompensatoriumi ant korpuso:

1-paskirstymo kamera; 2 - vamzdžių lakštai; 3 - kompensatorius; 4 - korpusas; 5 - parama; 6 - šilumos mainų vamzdis; 7 - skersinė pertvara; 8 - galinio korpuso dangtis; 9 - nuotolinis vamzdis; 10 - jungiamosios detalės

Prietaisuose panašaus tipo naudokite vieno ir kelių elementų objektyvo kompensatorius.

Korpusiniai šilumokaičiai su slankiąja galvute (su judančiu vamzdžio lakštu) yra labiausiai paplitęs apvalkalo ir vamzdžio šilumokaičių tipas (3 pav.). Judantis vamzdžio lakštas leidžia vamzdžių pluoštui laisvai judėti nepriklausomai nuo korpuso, o tai žymiai sumažina šiluminį įtempimą tiek korpuse, tiek šilumos mainų vamzdeliuose.

Ryžiai. 3. Korpuso ir vamzdžio šilumokaitis su plūduriuojančia galvute:

1 - paskirstymo kameros dangtis; 2 - paskirstymo kamera; 3 - fiksuoto vamzdžio lakštas; 4 - korpusas; 5 - šilumos mainų vamzdis; 6 - skersinė pertvara; 7 - kilnojamas vamzdžio lapas; 8 - galinio korpuso dangtis; 9 - plaukiojantis galvos dangtelis; 10 - parama; 11 ritinėlių vamzdžių pluošto atrama

Šio tipo šilumokaičiai gaminami dviem ar keturiais smūgiais per vamzdžio erdvę.

Įrenginiai su plūduriuojančia galvute dažniausiai gaminami vienu praėjimu žiedinėje erdvėje. Įrenginiuose su dviem praėjimais tarpvamzdžių erdvėje įrengiama išilginė pertvara.

Korpuso ir vamzdžio šilumokaičiai su U formos vamzdeliais (4 pav.) turi vieną vamzdžio lakštą, į kurį suvynioti abu U formos šilumokaičių vamzdžių galai. Kitų standžių jungčių tarp šilumos mainų U formos vamzdžių ir korpuso nebuvimas užtikrina laisvą vamzdžių pailgėjimą, kai keičiasi jų temperatūra. Be to, šilumokaičių su U formos vamzdžiais privalumas yra tas, kad korpuso viduje nėra nuimamos jungties (skirtingai nuo šilumokaičių su plaukiančia galvute), todėl juos galima sėkmingai naudoti aukštas kraujospūdis aušinimo skysčiai juda vamzdžio erdvėje. Tokių prietaisų trūkumas yra tai, kad sunku išvalyti vamzdžių vidinius ir išorinius paviršius, todėl jie daugiausia naudojami švariems gaminiams.

Ryžiai. 4. Korpuso ir vamzdžio šilumokaitis su U formos šilumos mainų vamzdeliais:

1 - paskirstymo kamera; 2 vamzdžių tinklelis; 3 - korpusas; 4 - šilumos mainų vamzdis; 5 - skersinė pertvara; 6 - korpuso dangtis; 7 - atrama; 8 ritinėlių vamzdžių pluošto atrama

Korpuso ir vamzdžio šilumokaičių efektyvumas didėja didėjant aušinimo skysčio srautų greičiui ir jų turbulizacijos laipsniui. Siekiant padidinti tėkmės greitį tarpvamzdinėje erdvėje ir jų turbulizaciją, pagerinti šilumos mainų paviršiaus plovimo kokybę, korpusinių-vamzdinių šilumokaičių tarpvamzdinėje erdvėje įrengiamos specialios skersinės pertvaros. Jie taip pat veikia kaip vamzdinio pluošto atramos, pritvirtindamos vamzdžius tam tikroje padėtyje ir sumažindamos vamzdžių vibraciją.

Fig. 5 parodytos įvairių tipų skersinės pertvaros. Labiausiai paplitusios segmentinės pertvaros (5a pav.).

Ryžiai. 5. Skersinės korpuso ir vamzdžio įtaisų pertvaros:

a - su segmentuota išpjova; b - su sektoriaus išpjova; c - „disko žiedo“ pertvaros; g - su išpjova; d - „kietas“

Skersinėse pertvarose su sektoriaus išpjova (5b pav.) yra įrengta papildoma išilginė pertvara, kurios aukštis lygus pusei vidinio aparato korpuso skersmens. Sektoriaus išpjova, kurios plotas lygus ketvirtadaliui aparato sekcijos, įdedama į gretimas pertvaras šaškių lentos šablonu. Šiuo atveju aušinimo skystis tarpvamzdžio erdvėje sukasi arba pagal laikrodžio rodyklę, arba prieš laikrodžio rodyklę.

Įrenginiai su „kietomis“ pertvaromis (5d pav ) Paprastai naudojamas gryniems skysčiams. Šiuo atveju skystis teka per žiedinį tarpą tarp šilumos mainų vamzdžių ir pertvarų skylių.

Siekiant padidinti šilumokaičių, kurių vamzdžių ilgis ir šilumokaičio matmenys yra pastovūs, šiluminę galią, išoriniame šilumokaičio vamzdžių paviršiuje naudojami pelekai. Ploniniai šilumos mainų vamzdžiai naudojami tais atvejais, kai sunku užtikrinti aukštą šilumos perdavimo koeficientą iš vieno iš aušinimo skysčių (dujinio aušinimo skysčio, klampaus skysčio, laminarinio srauto ir kt.). Fig. 6 parodytos šilumos mainų vamzdžių išorinių briaunų parinktys.

Ryžiai. 6. Vamzdžiai su briaunomis:

a - su suvirintomis „lovio formos“ briaunomis; b-su susuktais šonkauliais; c - su varžtais raižytomis briaunomis; Ponas su išspaustais šonkauliais; d - su suvirintomis subulatinėmis briaunomis

Šilumos perdavimui vamzdžio erdvėje sustiprinti naudojami būdai, kaip paveikti srautą įtaisais, kurie turbulizuoja aušinimo skystį šilumos mainų vamzdžiuose. Šiuo tikslu jie naudojami įvairių rūšių turbulizuojantys įdėklai, kurių dizaino parinktys parodytos fig. 7.

Ryžiai. 7. Šilumos mainų vamzdžiai su turbuliatoriais:

a - sraigtiniai suktukai; b - juostos suktukai; c - diafragminiai vamzdžiai su vertikaliais grioveliais; g - diafragminiai vamzdžiai su pasvirusiais grioveliais; d - vieliniai turbuliatoriai; e-turbulizuojantys įdėklai

Korpuso ir vamzdžio šilumokaičiuose aušinimo skystis, patenkantis į tarpvamzdinę erdvę, dėl konstrukcijos ypatumų yra padalintas į kelis srautus (8 pav.):

A – pagrindinis skersinis srautas;

B – teka plyšiuose tarp skersinių atitvarų skylių ir šilumos mainų vamzdžių;

C – teka tarp pertvarų kraštų ir korpuso;

D – aplinkkelio srautas per tarpą tarp vamzdžio pluošto ir korpuso.

Aušinimo skysčio srauto, patenkančio į žiedą, padalijimas į keletą srautų žymiai apsunkina hidrodinaminį aušinimo skysčio judėjimo vaizdą, palyginti su vamzdžių pluoštų skersiniu srautu, ir turi didelę įtaką tiek konvekciniam šilumos perdavimui, tiek aušinimo skysčio slėgio kritimui. Srauto pasiskirstymas tarpvamzdinėje erdvėje priklauso nuo konstrukcinių šilumokaičio charakteristikų, kurių optimizavimas yra pagrindinė užduotis kuriant naujus šilumokaičius.

Ryžiai. 8. Aušinimo skysčio srautų korpuso ir vamzdžio šilumokaičio tarpvamzdinėje erdvėje diagrama:

A - pagrindinis kryžminis srautas; B - teka tarpuose tarp pertvarų ir vamzdžių C - teka tarp pertvaros krašto ir korpuso D - aplinkkelio srautas per tarpą tarp vamzdžių pluošto ir korpuso;

Būtina atsižvelgti į aušinimo skysčio srautų pasiskirstymą žiede, nes kitaip galimos didelės klaidos nustatant vidutinį šilumos perdavimo koeficientą  ir aušinimo skysčio slėgio kritimas  p, kuris gali svyruoti nuo 50 iki 150 proc.

Priklausomai nuo šilumokaičio konstrukcijos tobulumo, keičiasi ir srautų pasiskirstymas tarpvamzdinėje erdvėje. Turbulentinio srauto režimu pagrindinis srautas (A) neviršija 40% viso aušinimo skysčio srauto, o laminariniame sraute – 25%.

Techninis aprašymas

Korpusiniai ir vamzdiniai šilumokaičiai, kuriuos gamina Geoclima yra gana sudėtingas prietaisas ir yra daug jo rūšių. Jie priklauso rekuperatorių tipui. Šilumokaičiai skirstomi į tipus, priklausomai nuo aušinimo skysčio judėjimo krypties.

Korpuso ir vamzdžių šilumokaičių tipai:

• Šilumokaitis yra gana sudėtingas prietaisas, kurio yra daug. Korpuso ir vamzdžio šilumokaičiai yra rekuperacinių šilumokaičių tipas. Šilumokaičiai skirstomi į tipus, priklausomai nuo aušinimo skysčio judėjimo krypties. Jie yra:
• kryžminis srautas;
• priešpriešinė srovė;

Korpuso ir vamzdžio šilumokaičiai gavo tokį pavadinimą, nes ploni vamzdeliai, kuriais juda aušinimo skystis, yra pagrindinio korpuso viduryje. Greitis, kuriuo medžiaga judės, priklauso nuo to, kiek vamzdelių yra korpuso viduryje. Šilumos perdavimo koeficientas, savo ruožtu, priklausys nuo medžiagos judėjimo greičio. Korpusiniai ir vamzdiniai šilumokaičiai CROM / GEOCLIMA naudojami įvairių skysčių ir garų terpių šildymui/vėsinimui, kondensacijai/garavimui įvairiuose gamybos procesuose.

Korpusų ir vamzdžių šilumokaičių gamyba Rusijoje yra šių tipų prietaisai:

• Geoclima apvalkalo ir vamzdžio šilumokaičiai suslėgtoms dujoms
• Geoclima apvalkalo ir vamzdžio šilumokaičiai išmetamųjų dujų šilumos atgavimui
• Geoclima korpusiniai šilumokaičiai, skirti aušinimui biodujomis
• Geoclima korpusiniai-vamzdiniai šilumokaičiai – garas/vanduo
• Geoclima korpuso ir vamzdžio šilumokaičiai CO 2
• Geoclima korpusiniai šilumokaičiai iš specialių medžiagų (inox 304, 316, 316L, 316Ti, 321, 90Cu10NiFe, 70Cu30NiFe, anglinis plienas, titanas)
• Geoclima apvalkalo ir vamzdžio šilumokaičiai su bendraašiais vamzdžiais. (naudojamas šildymui, dujų, alyvų, agresyvių terpių vėsinimui, šilumos atgavimui iš atliekų dūmų dujos. Korpuso ir vamzdžio šilumokaičių su CROM koaksialiniais vamzdžiais darbo sąlygos; slėgis -300ATM, temperatūra +600*C.
• Geoclima apvalkalo-vamzdiniai šilumokaičiai yra užliejamo tipo (šaltnešio cirkuliacija vyksta tarpvamzdinėje erdvėje, o vandens – vamzdžiais).

Ypatumai

Pažangių patobulinimų ir technologijų panaudojimas kuriant korpuso ir vamzdžio šilumokaičius užtikrina maksimalų tų pačių matmenų šilumos perdavimo efektyvumą.

Korpuso ir vamzdžio šilumokaičių gamybai naudojamas legiruotasis ir didelio stiprumo plienas. Tokio tipo plienas naudojamas, nes šie įrenginiai, kaip taisyklė, veikia itin agresyvioje aplinkoje, kuri gali sukelti koroziją.

Šilumokaičiai taip pat skirstomi į tipus. Gaminami šių tipų įrenginiai:

• Šilumokaičiai taip pat skirstomi į tipus. Gaminami šių tipų įrenginiai:
• su temperatūros korpuso kompensatoriumi;
• su fiksuotais vamzdžiais;
• su plūduriuojančia galvute;
• Taip pat galima kompleksiškai panaudoti įvairius konstrukcinius sprendimus, pavyzdžiui, vienoje konstrukcijoje galima naudoti plūduriuojančią galvutę ir temperatūros kompensatorių.

Korpuso ir vamzdžio įtaisai klasifikuojami pagal jų funkcijas:

• Universalūs šilumokaičiai;
• Garintuvai;
• Kondensatoriai;
• Šaldytuvai;

Pagal jų vietą šilumokaičiai yra:

• Horizontalus;
• Vertikalus

Išskirtinės įrangos savybės:
Pagrindinis ir reikšmingiausias privalumas yra didelis šio tipo agregatų atsparumas vandens plaktukui. Dauguma šiandien gaminamų šilumokaičių tipų nepasižymi šia kokybe.

Pagrindinis ir reikšmingiausias privalumas yra didelis šio tipo agregatų atsparumas vandens plaktukui. Dauguma šiandien gaminamų šilumokaičių tipų nepasižymi šia kokybe.

Trečias reikšmingas korpuso ir vamzdžio šilumokaičių privalumas yra didelis jų efektyvumas. Pagal efektyvumą jį galima palyginti su plokšteliniu šilumokaičiu, kuris daugeliu atžvilgių yra efektyviausias.

Taigi galime drąsiai teigti, kad apvalkalo ir vamzdžio šilumokaičiai yra vienas patikimiausių, patvariausių ir labai efektyvių įrenginių:

• didelis produktyvumas
• kompaktiškumas
• patikimumas
• naudojimo universalumas.

Korpuso ir vamzdžio šilumokaičiai yra vieni iš labiausiai paplitusių įrenginių. Jie naudojami šilumos mainams ir termocheminiams procesams tarp įvairių skysčių, garai ir dujos – tiek nesikeičiant, tiek pasikeitus jų agregacijos būklei.

Korpuso ir vamzdžio šilumokaičiai pradžioje atsirado dėl šiluminių elektrinių poreikių didelio paviršiaus šilumokaičiams, tokiems kaip kondensatoriai ir vandens šildytuvai, veikiantys gana aukštu slėgiu. Korpuso ir vamzdžio šilumokaičiai naudojami kaip kondensatoriai, šildytuvai ir garintuvai. Šiuo metu jų dizainas tapo daug pažangesnis dėl specialių patobulinimų, atsižvelgiant į eksploatavimo patirtį. Tais pačiais metais plačiai paplito pramoninis pritaikymas V naftos pramonė. Didelės apkrovos eksploatacijai reikalingi masiniai šildytuvai ir aušintuvai, garintuvai ir kondensatoriai įvairioms žalios naftos frakcijoms ir susijusiems organiniams skysčiams. Šilumokaičiai dažnai turėjo dirbti su užterštais skysčiais, kai aukšta temperatūra ir slėgį, todėl turėjo būti suprojektuoti taip, kad juos būtų lengva taisyti ir valyti.

Per metus korpuso ir vamzdžių šilumokaičiai tapo plačiausiai naudojamu aparatų tipu. Taip yra visų pirma dėl dizaino patikimumo, daugybės dizaino galimybių įvairioms eksploatavimo sąlygoms, visų pirma:

• vienfaziai srautai, virimas ir kondensacija karštoje ir šaltoje pusėje šilumokaitis su vertikaliu arba horizontaliu dizainu
• slėgio diapazonas nuo vakuumo iki didelių verčių
• Dėl įvairių variantų labai skiriasi slėgio kritimai iš abiejų pusių
• atitinka šiluminio įtempio reikalavimus, žymiai nepadidinant įrenginio savikainos
• dydžiai nuo mažų iki itin didelių (5000 m2)
• taikymo galimybė įvairios medžiagos pagal sąnaudų, korozijos reikalavimus, temperatūros sąlygos ir spaudimas
• išvystytų šilumos mainų paviršių naudojimas tiek vamzdžių viduje, tiek išorėje, įvairūs stiprintuvai ir kt.
• galimybė nuimti vamzdžių ryšulį valymui ir remontui

Tačiau tokia plati taikymo sąlygų įvairovė korpuso ir vamzdžių šilumokaičiai ir jų dizainas jokiu būdu neturėtų trukdyti ieškoti kitų, alternatyvių sprendimų, pavyzdžiui, naudoti plokštelinius, spiralinius ar kompaktinius šilumokaičius tais atvejais, kai jų charakteristikos yra priimtinos ir jų naudojimas gali lemti ekonomiškai naudingesnius sprendimus.

Korpuso ir vamzdžio šilumokaičiai susideda iš vamzdžių ryšulių, pritvirtintų vamzdžių lakštuose, korpusuose, dangčiuose, kamerose, vamzdžiuose ir atramose. Vamzdžių ir tarpvamzdžių erdvės šiuose įrenginiuose yra atskirtos, ir kiekvieną iš jų pertvaromis galima padalinti į keletą praėjimų. Klasikinė schema parodyta paveiksle:

Prietaisų šilumos perdavimo paviršius gali būti nuo kelių šimtų kvadratinių centimetrų iki kelių tūkstančių kvadratinių metrų. Taigi, kondensatorius garo turbina kurių galia yra 150 MW, juos sudaro 17 tūkstančių vamzdžių, kurių bendras šilumos mainų paviršius yra apie 9000 m 2.

Paveiksle pateiktos dažniausiai naudojamų korpuso ir vamzdžių įtaisų schemos:

Korpusas (korpusas) korpuso ir vamzdžio šilumokaitis yra vamzdis, suvirintas iš vieno ar kelių plieno lakštai. Korpusai daugiausia skiriasi tuo, kaip jie prijungiami prie vamzdžio lakšto ir dangčių. Korpuso sienelės storis nustatomas pagal slėgį darbo aplinka ir korpuso skersmuo, bet imamas ne mažesnis kaip 4 mm. Flanšai yra privirinami prie cilindrinių korpuso kraštų, kad būtų galima sujungti su dangčiais arba dugnais. Įjungta išorinis paviršius korpusas pritvirtintas prie aparato atramų.

Vamzdinis korpuso ir vamzdžių šilumokaičiai pagaminti iš tiesių arba lenktų (U arba W formos) vamzdžių, kurių skersmuo nuo 12 iki 57 mm. Pirmenybė teikiama besiūliams plieniniams vamzdžiams.

Tarpvamzdžio erdvės srauto plotas yra 2-3 kartus didesnis nei srauto plotas vamzdžių viduje. Todėl, esant vienodam tos pačios fazės būsenos aušinimo skysčių srautui, šilumos perdavimo koeficientai tarpvamzdinės erdvės paviršiuje yra maži, o tai sumažina bendrą šilumos perdavimo koeficientą aparate. Pertvarų įrengimas tarpvamzdžių erdvėje korpuso ir vamzdžio šilumokaitis padeda padidinti aušinimo skysčio greitį ir padidinti šilumos perdavimo efektyvumą.

Vamzdžių lentos (grotelės) naudojamos vamzdžių ryšuliui tvirtinti jose, naudojant išplečiant, iškalant, suvirinant, sandarinant arba riebokšliais. Vamzdžių lakštai privirinami prie korpuso (a, c pav.), suspaudžiami varžtais tarp korpuso flanšų ir dangčio (b, d pav.) arba varžtais tik prie laisvosios kameros flanšo (e, f pav.) ). Plokštės medžiaga dažniausiai yra lakštinis plienas, kurio storis ne mažesnis kaip 20 mm.

Korpuso ir vamzdžio šilumokaičiai gali būti standžios (a, j pav.), nestandžios (d, e, f, h, i pav.) ir pusiau standžios (b, c, g pav.) konstrukcijos, vienkartinės ir daugiapakopės, tiesioginis srautas, priešinis srautas ir skersinis srautas, horizontalus, nuožulnus ir vertikalus.

a paveiksle parodytas vienpusis šilumokaitis su tiesiais standžios konstrukcijos vamzdžiais. Korpusas ir vamzdžiai yra sujungti vamzdžių lakštais, todėl nėra galimybės kompensuoti šiluminio plėtimosi. Tokie prietaisai yra paprastos konstrukcijos, tačiau gali būti naudojami tik esant santykinai nedideliems temperatūrų skirtumams tarp korpuso ir vamzdžių pluošto (iki 50 o C). Jie turi mažus šilumos perdavimo koeficientus dėl mažo aušinimo skysčio greičio tarpvamzdžių erdvėje.

IN korpuso ir vamzdžių šilumokaičiai tarpvamzdžių erdvės srauto plotas yra 2-3 kartus didesnis nei vamzdžių srauto plotas. Todėl esant vienodam aušinimo skysčių, turinčių vienodą agregacijos būseną, srautui, šilumos perdavimo koeficientai tarpvamzdinės erdvės paviršiuje yra maži, o tai sumažina šilumos perdavimo koeficientą aparate. Pertvarų įrengimas tarpvamzdinėje erdvėje padeda padidinti aušinimo skysčio greitį ir padidinti šilumos perdavimo koeficientą. 1,b paveiksle parodyta šilumokaitis su skersinėmis pertvaromis žiedinėje erdvėje ir pusiau standžia membrana šiluminių pailgėjimų kompensacija dėl tam tikros viršutinio vamzdžio lakšto judėjimo laisvės.

Garų skystyje šilumokaičiai Garai dažniausiai praeina tarpvamzdžių erdvėje, o skystis – vamzdžiais. Temperatūros skirtumas tarp korpuso sienos ir vamzdžių paprastai yra reikšmingas. Korpuso ir vamzdžių šiluminio pailgėjimo skirtumui kompensuoti įrengiami lęšio (c pav.), sandarinimo dėžės (h, i pav.) arba silfono (g pav.) kompensatoriai.

Pašalinti metalo įtempius, atsirandančius dėl terminio pailgėjimo, vienos kameros šilumokaičiai su išlenktais U ir W formos vamzdžiais. Jie tinka esant dideliam aušinimo skysčio slėgiui, nes aparatuose gaminamos vandens kameros ir vamzdžiai tvirtinami vamzdžių lakštuose. aukšto slėgio– operacijos sudėtingos ir brangios. Tačiau prietaisai su sulenktais vamzdžiais negali priimti plačiai paplitęs dėl vamzdžių su skirtingu lenkimo spinduliu gamybos sunkumų, vamzdžių keitimo sunkumų ir nepatogumų valant sulenktus vamzdžius.

Kompensavimo įtaisai sunkiai gaminami (membrana, silfonai, su išlenktais vamzdžiais) arba nepakankamai patikimi veikiantys (lęšis, sandarinimo dėžė). Pažangesnis dizainas šilumokaitis su standžiu vienos vamzdžio plokštės tvirtinimu ir laisvu antrosios plokštės judėjimu kartu su vamzdžių sistemos vidiniu dangteliu (e pav.). tam tikras įrenginio kainos padidėjimas dėl padidėjusio korpuso skersmens ir papildomo dugno gamybos pateisinamas veikimo paprastumu ir patikimumu. Šie įrenginiai vadinami šilumokaičiai"plaukiojanti galva" Šilumokaičiai su skersine srove (j pav.) pasižymi padidėjusiu šilumos perdavimo koeficientu išoriniame paviršiuje dėl to, kad aušinimo skystis juda vamzdžio pluoštu. Esant skersiniam srautui, temperatūrų skirtumas tarp aušinimo skysčių sumažėja, tačiau esant pakankamam vamzdžių sekcijų skaičiui, skirtumas, palyginti su priešpriešiniu srautu, yra mažas. Kai kuriuose dizainuose tokie šilumokaičiai Kai tarpvamzdžių erdvėje teka dujos, o vamzdžiais – skystis, šilumos perdavimo koeficientui padidinti naudojami vamzdžiai su skersiniais briaunomis.