Что такое теплообменник Shell & Tube?

А.теплообменник с оболочкой и трубкойэто класс промышленных сосудов под давлением, предназначенных для передачи тепловой энергии между двумя жидкостями без их смешивания. Это наиболее распространенный тип теплообменника, используемый в нефтеперерабатывающих заводах,крупные химические процессы, и электростанций благодаря его надежной конструкции и способности справляться с экстремальными давлениями и температурами.

Основная конструкция точно такая же, как и в названии: большое наружное сосудое давление (например,раковина) содержит пучок небольших труб.трубкиОдна жидкость протекает через внутреннюю часть труб, а вторая жидкость протекает через внешнюю часть труб внутри оболочки, передавая тепло через теплопроводящие стены труб.

1Анатомия Обменника

Теплообменник с оболочкой и трубой очень настраиваемый, но все конструкции основаны на четырех важных механических компонентах:

• Сборник труб:Трубы обычно изготавливаются из высокопроводящих, коррозионно-устойчивых металлов (таких как титан, медные сплавы или нержавеющая сталь).

• " Оружейная оболочка "Внешний цилиндр, содержащий вторую жидкость. Он предназначен для выдержки внутреннего давления системы и часто изолирован, чтобы предотвратить тепловые потери в окружающую среду.

• Листы трубные:Толстые металлические пластины, пробуренные отверстиями для приема труб. Трубы расширяются или сварятся в эти листы, чтобы создать герметичное уплотнение, которое отделяет жидкость со стороны оболочки от жидкости со стороны трубки.

• Сдвиги:Внутренние пластины, установленные внутри оболочки, служат двум жизненно важным целям: поддерживают длинные трубы, чтобы предотвратить вибрации,и заставляя жидкость на стороне оболочки течь в зигзаговом рисунке через пучок труб, что создает турбулентность и максимизирует передачу тепла.

2Термодинамика: теплопередача и LMTD

Размер и эффективность теплообменника корпуса и трубы регулируются фундаментальным уравнением теплопередачи:

Понимание LMTD

Поскольку температуры обеих жидкостей меняются по мере того, как они проходят через обменник, разница температуры между ними не является постоянной.Средняя разница температуры в логарифме (LMTD)для расчета истинной средней двигательной силы для теплопередачи.

Интерактивный LMTD и калькулятор площади поверхности

Чтобы понять, как температура жидкости диктует физический размер теплообменника, используйте симулятор ниже.вместе с целевой тепловой нагрузкой, для расчета LMTD и требуемой площади поверхности ($А$)).

3Конфигурации потока: почему "многопроход"?

В то время как на вышеприведенном виджете предполагается одно прохождение, промышленные теплообменники из оболочек и труб редко бывают такими простыми.Они классифицируются по количеству проходов жидкости через длину обменника.

• 1-1 Обменник (один пропуск):Жидкость входит в один конец труб и выходит в другой.

• 1-2 обменник (двухпроходная трубка):Жидкость входит в трубку, проходит по половине труб, попадает в U-угиб (или обратный заголовок) и возвращается по другой половине труб.Это удваивает скорость жидкости и увеличивает коэффициент теплопередачи ($U$), хотя для этого требуется большая насосная мощность.

• Многопроходный (например, 2-4 обменника):Используется для массивных промышленных задач, чтобы максимизировать турбулентность и тепловую эффективность в меньшей физической зоне.

4. Shell & Tube против теплообменников

При спецификации оборудования основной альтернативой конструкции корпуса и трубки является теплообменник из пластины (PHE).

5Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Что такое TEMA?

TEMA означаетАссоциация производителей трубчатых обменниковЭто глобальный стандарт, который диктует механическую конструкцию, допустимые tolerances и номенклатуру (например, BEM, AEL, NEN типы) оболочек и труб теплообменников.

Что такое "погрязнение" в теплообменнике?

Поскольку сторону оболочки обменника труб и оболочек очень трудно очистить механически,Инженеры всегда направляют "самую грязную" или самую коррозионную жидкость черезвнутритруб, которые можно очистить с помощью высокого давления водяных копьев.

Почему баффлы вырезаны под углом?

Баффлы не являются твердыми дисками; они обычно имеют от 20% до 30% "разрез" (как полулуна).минимизация застойных "мертвых зон" и максимизация турбулентной смеси, необходимой для оптимальной передачи тепла.