Co to jest wymiennik ciepła płaszczowo-rurowy?

Awymiennik ciepła w formie muszli i ruryjest klasą przemysłowych zbiorników ciśnieniowych przeznaczonych do przenoszenia energii cieplnej między dwoma płynami bez umożliwiania ich mieszania. Jest to najczęściej stosowany rodzaj wymiennika ciepła w rafineriach ropy naftowej,duże procesy chemiczne, a także urządzeń wytwarzających energię elektryczną ze względu na jego solidną konstrukcję i zdolność do radzenia sobie z ekstremalnymi ciśnieniami i temperaturami.

Podstawowa konstrukcja jest dokładnie taka, jak sama nazwa wskazuje: duży zewnętrzny zbiornik ciśnieniowy (skórka) zawiera wiązkę mniejszych rur (RuryJeden płyn przepływa przez wewnętrzną część rur, a drugi płyn przepływa przez zewnętrzną część rur wewnątrz powłoki, przenosząc ciepło przez cieplnie przewodzące ściany rur.

Wymiennik ciepła z muszli i rurki jest bardzo dostosowywalny, ale wszystkie projekty opierają się na czterech kluczowych komponentach mechanicznych:

• Zestaw z rurami:Rury są zwykle wykonane z wysoko przewodzących, odpornych na korozję metali (takich jak tytan, stopy miedzi lub stal nierdzewna).

• Muszelka:Z zewnętrznego cylindra, który zawiera drugi płyn. Jest zaprojektowany tak, aby wytrzymać ciśnienie wewnętrzne systemu i jest często izolowany, aby zapobiec stratom cieplnym w środowisku.

• Pozostałe:Gęste płyty metalowe z otworami, aby przyjąć rury. Rury są rozszerzane lub spawane w tych arkuszach, aby utworzyć szczelną uszczelnięcie, które oddziela płyn ze strony powłoki od płynu ze strony rury.

• Wyrzuty:Płyty wewnętrzne zainstalowane wewnątrz powłoki służą dwóm ważnym celom:i zmuszenie płynu po stronie powłoki do przepływu w układzie zygzagiowym przez wiązkę rur, co tworzy turbulencje i maksymalizuje transfer ciepła.

Rozmiar i wydajność wymiennika ciepła wnętrza i rurki są regulowane przez podstawowe równanie przenoszenia ciepła:

Ponieważ temperatury obu płynów zmieniają się podczas przepływu przez wymiennik, różnica temperatur między nimi nie jest stała.Logarytmiczna średnia różnica temperatury (LMTD)obliczyć rzeczywistą średnią siłę napędową dla przenoszenia ciepła.

Aby zrozumieć, w jaki sposób temperatury płynu określają fizyczny rozmiar wymiennika ciepła, użyj poniższego symulatora.wraz z docelowym obciążeniem cieplnym, aby obliczyć LMTD i wymaganą powierzchnię powierzchni ($A$)).

Podczas gdy widżet powyżej zakłada pojedynczy przejście, przemysłowe wymienniki ciepła w muszli i rurce rzadko są tak proste.Są klasyfikowane według liczby razy płyn przechodzi przez długość wymiennika.

• 1-1 Wymiennik (jednorazowy przepust):Płyn wchodzi z jednego końca rur i wychodzi z drugiego.

• 1-2 Wymiennik (rurka dwuprzechodnia):Płyn wchodzi do rurki, przechodzi przez połowę rur, uderza w zakręt U (lub nagłówek zwrotny) i wraca przez drugą połowę rur.To podwaja prędkość płynu i zwiększa współczynnik przenoszenia ciepła ($U$), chociaż wymaga większej mocy pompowej.

• Wielokrotne przejście (np. 2-4 wymienniki):Używane do dużych zadań przemysłowych w celu maksymalizacji turbulencji i efektywności termicznej w mniejszym śladzie fizycznym.

Przy określeniu wyposażenia podstawową alternatywą dla konstrukcji muszli i rur jest wymiennik ciepła płytkowy (PHE).

TEMA oznaczaStowarzyszenie Producentów Wymienników RurowychJest to światowy standard, który określa konstrukcję mechaniczną, tolerancje i nomenklaturę (np. typy BEM, AEL, NEN) wymienników ciepła w muszce i rurze.

Zanieczyszczenie to gromadzenie się brudu, łusek lub wzrostu biologicznego na powierzchni przeniesienia ciepła.Inżynierowie zawsze kierują "najbrudniejszy" lub najbardziej korozyjny płyn przezw środkuRury, które można oczyszczać za pomocą włókien wodnych pod wysokim ciśnieniem.

Baffle nie są płytami stałymi; zwykle mają od 20% do 30% "cięcia" (jak półksiężyc).Minimalizowanie stagnacji "martwych stref" i maksymalizacja turbulentnego mieszania wymaganego do optymalnej transferu ciepła.