Hőcserélő

A hőcserélő olyan műszaki berendezés, amelyben két különböző hőmérsékletű  közeg között hőcsere történik .

A működési elv szerint a hőcserélők rekuperátorokra és regenerátorokra oszthatók. A rekuperátorokban a mozgó hőhordozókat fal választja el. Ez a típus magában foglalja a legtöbb különböző kivitelű hőcserélőt. A regeneratív hőcserélőkben a hideg és meleg hűtőközegek felváltva érintkeznek ugyanazzal a felülettel. A hő felhalmozódik a falban, amikor forró hűtőközeggel érintkezik, és felszabadul, ha hideg folyadékkal érintkezik, mint például a nagyolvasztó kemencékben .

A hőcserélőket az olajfinomítás, a petrolkémiai, a vegyipari, a nukleáris, a hűtő-, a gáz- és más iparágakban, az energetikában és a közművek technológiai folyamataiban használják [1] .

A hőcserélő kialakítása a használati feltételektől függ. Vannak olyan készülékek, amelyekben a hőátadással egyidejűleg olyan szomszédos folyamatok mennek végbe, mint például fázisátalakulások , például kondenzáció , párolgás , keveredés. Az ilyen eszközöknek saját neveik vannak: kondenzátorok, elpárologtatók, hűtőtornyok , keverőkondenzátorok.

A hőhordozók mozgási irányától függően a rekuperatív hőcserélők lehetnek közvetlen áramlásúak egyirányú párhuzamos mozgással, ellenáramúak párhuzamosan érkező mozgással, valamint két kölcsönhatásban lévő közeg kölcsönösen keresztirányú mozgásával.

A hőcserélők fő típusai

A leggyakoribb rekuperatív hőcserélők az iparban:

• Shell-and-tube (héj-csöves) hőcserélők,
• Elemi (szekciós) hőcserélők,
• "Pipe in pipe" típusú kétcsöves hőcserélők [2] ,
• csavart hőcserélők,
• merülő hőcserélők,
• Öntöző hőcserélők,
• bordás hőcserélők,
• spirális hőcserélők ,
• lemezes hőcserélők ,
• lemezes és bordás hőcserélők ,
• grafit hőcserélők,
• Minicsatornás hőcserélők [3] .
• Helicoid hőcserélők

Hőcserélő tervek

A rekuperatív hőcserélők fő típusai.

• Héj és csöves hőcserélők . A testhez csőlemezeket hegesztenek, a végeken a burkolatot, amelyben a csőkötegek rögzítve vannak. Alapvetően a rácsokban lévő csövek rögzítése fáklyatömítéssel vagy más módon történik, a csövek anyagától és a készülékben uralkodó nyomástól függően. A csőlemezeket tömítések és csavarok vagy csapok fedelével zárják le. A testen elágazó csövek (szerelvények) vannak, amelyeken keresztül az egyik hűtőfolyadék áthalad a gyűrűn. A második hűtőfolyadék a burkolatokon lévő csöveken (szerelvényeken) halad át a csöveken keresztül. A többutas hőcserélőben terelőlemezek vannak beépítve a testbe és a burkolatokba, hogy növeljék a hőhordozók sebességét. A hőátadás fokozására hőcserélő csövek bordázatát alkalmazzák, amelyet vagy recézéssel vagy a szalag feltekerésével hajtanak végre. Ha szükséges, a készülék kialakításának gondoskodnia kell a tisztításáról.
• Elemes hőcserélők . Egy ilyen berendezés minden eleme egy egyszerű héj-cső hőcserélő terelőlemezek nélkül. Az ilyen eszközök ugyanakkor nagyobb nyomást tesznek lehetővé. Ez a kialakítás azonban terjedelmesebbnek és nehezebbnek bizonyul, mint a héjból és csőből álló készülék.
• Merülő hőcserélők . A bemerített hőcserélőben az egyik hűtőközeg egy másik folyékony hűtőközeggel egy tartályba merített tekercs mentén mozog. A folyadék sebessége a gyűrűben elhanyagolható, és ennek következtében a folyadék hőátadása viszonylag kicsi. Az ilyen hőcserélőket egyszerűségük és alacsony költségük miatt használják kis létesítményekben.
• "Pipe in pipe" típusú hőcserélők . Egy ilyen berendezés hőcserélő eleme az ábrán látható. A különálló elemeket leágazó csövek és tekercsek kötik össze, és a szükséges méretű integrált készüléket alkotják. Ezeket a hőcserélőket alacsony áramlási sebességen és nagy nyomáson használják.
• Öntöző hőcserélők . Az ilyen típusú hőcserélőket főként hűtőberendezésekben kondenzátorként használják. Az öntözési hőcserélő egy vízszintes csövek tekercs, amelyek függőleges síkban vannak elhelyezve, párhuzamos szakaszok sorozataként. Minden sor felett van egy csúszda, amelyből a hűtővíz patakokban folyik a hőcserélő csövekre, lemosva azok külső felületét. Ebben az esetben a hűtővíz egy része elpárolog. A maradék vizet a szivattyú visszavezeti, a veszteségeket a vízellátásból pótolja. Ezeket a hőcserélőket a szabadban szerelik fel, és fa rácsokkal zárják le, hogy csökkentsék a vízátvezetést.
• Grafit hőcserélők . A kémiailag agresszív környezet hőcserélői grafitblokkokból készülnek, amelyeket speciális gyantákkal impregnálnak a porozitás megszüntetése érdekében. A grafit jó hővezető képességgel rendelkezik. A blokkokban a hűtőfolyadék csatornái vannak fúrva. A blokkokat gumi vagy teflon tömítésekkel tömítik össze, és zárófedelekkel rögzítik.
• Lemez hőcserélők . Az ilyen hőcserélők egy sor lemezből állnak, amelyekben hullámos felületek és a folyadékáramlás csatornái vannak bélyegezve. A lemezek gumi tömítésekkel és kötésekkel vannak lezárva. Az ilyen hőcserélő könnyen gyártható, könnyen módosítható (lemezek hozzáadása vagy eltávolítása), könnyen tisztítható, magas a hőátbocsátási tényezője, de nem használható nagy nyomáson.
• Lemez és bordás hőcserélő . Az ilyen típusú hőcserélő, ellentétben a lemezes hőcserélővel, elválasztó lemezek rendszeréből áll, amelyek között bordázott felületek - vákuumforrasztással a lemezekhez rögzített fúvókák találhatók. Oldalról a csatornákat a lemezeket alátámasztó és zárt csatornákat képező rudak határolják. Így a bordás lemezes hőcserélő egy merev és tartós, méhsejt elv szerint felépített, teljesen forrasztott hőcserélő mátrixra épül, és 100 atm nyomásig működőképes (akár alumíniumötvözetből is). és magasabb. A lemezbordás hőcserélőkben nagyszámú fúvóka található, amelyek lehetővé teszik a csatornák geometriájának kiválasztását az egyes áramlások oldaláról, megvalósítva az optimális kialakítást. Az ilyen típusú hőcserélők fő előnyei a tömörség (4000 m²/m³-ig) és a könnyűség. Ez utóbbit a hőcserélő mátrix gyártása során könnyű alumíniumötvözetekből készült vékonylemez alkatrészek csomagjának alkalmazása biztosítja.
• Hőcserélők spirál . A hőcserélő két spirális csatornából áll, amelyek hengerelt anyagból vannak feltekerve a központi válaszfal - mag köré, a közeg a csatornákon keresztül mozog. A spirális hőcserélők egyik célja a nagy viszkozitású folyadékok felmelegítése és hűtése.

A lemezes és héjas, illetve csöves hőcserélők közötti választásnál a lemezes hőcserélőket részesítik előnyben, amelyek hőátbocsátási tényezője több mint háromszorosa a hagyományos héj- és csőhőcserélőknek. Ugyanakkor a közeg melegítésének ugyanazon problémájának megoldása érdekében a héj-csöves hőcserélő 3-4-szer nagyobb területet foglal el, mint a hatásfok szempontjából hasonló lemezes hőcserélő, vagy 6-10-szer nagyobb területet foglal el, mint egy helikoid hő. hőcserélő összehasonlítható hatásfokkal [4] [5] . Ugyanakkor az automatizálással, vezérléssel és megbízható szerelvényekkel felszerelt külföldi lemezes hőcserélők csökkenthetik a víz melegítésére használt hűtőfolyadék mennyiségét. Ez azt jelenti, hogy a csővezetékek, valamint az elzáró- és szabályozószelepek átmérői csökkentik a hálózati szivattyúk terhelését, és ennek megfelelően csökkentik az áramfogyasztást. A közelmúltban kezdtek megjelenni a modern háztartási helikoid hőcserélők, amelyek olyan profilú csövekkel vannak felszerelve, hogy a hidraulikus ellenállás növekedése meghaladta az áramlási turbulátorok alkalmazása miatti hőátadás növekedését. Ezt úgy érik el, hogy a cső külső felületén gyűrűs vagy spirális hornyokat hornyolnak, amelyek kialakulása miatt a cső belső felületén simán körvonalazó, kis magasságú kiemelkedések képződnek, amelyek fokozzák a hőátadást a csövekben. Ez a technológia az olyan fontos mutatók mellett, mint a nagy megbízhatóság (vízkalapács esetén is ) és az alacsonyabb költség , további előnyöket biztosít a hazai hőcserélő berendezéseknek a külföldi lamellákhoz képest. Komoly probléma a hőcserélők korróziója . A korrózió elleni védelem érdekében a csőlemezek és a túlhevítő csövek termikus permetezését használják. Ez nem csak a szénacélból készült héj- és csöves hőcserélőkre vonatkozik. A helikoid hőcserélők [4] és a lemezes hőcserélők lemezei túlnyomórészt korrózióálló hőálló acélból készülnek, de ennek ellenére gátlástalan hűtőközeg alkalmazásakor ki vannak téve a pontkorróziónak is.

Jegyzetek

1. ↑ Hőcserélő berendezés. . armoservis.ru _ Letöltve: 2021. január 22. Az eredetiből archiválva : 2021. január 28.. (határozatlan)
2. ↑ Szivattyús jég technológia
3. ↑ Baranenko A. V., Tsvetkov O. B., Laptev Yu. A., Khovalyg D. M. Minichannel hőcserélők a hűtéstechnikában.  // Tudományos folyóirat NRU ITMO. "Hűtés és légkondicionáló" sorozat. - Szentpétervár. : NRU ITMO , 2014. - Kiadás. 3 . — ISSN 2310-1148 . (Orosz)
4. ↑ 1 2 M. Nitsche és RO Gbadamosi. Hőcserélő tervezési útmutató. - Elsevier Inc., 2016. - ISBN 978-0-12-80-37-64-5 .
5. ↑ Energiabiztonság dokumentumokban és tényekben 2006. 2. sz . Letöltve: 2018. május 25. Az eredetiből archiválva : 2020. január 12. (határozatlan)

Irodalom

• Lukanin V. N., Hőtechnika, M., "Felsőiskola", 2002.
• Kasatkin A. G., A kémiai technológia alapfolyamatai és berendezései, "Chemistry", M., 1971, 784 p.