Jokainen meistä on kohdannut yksinkertaisimmat lämmönvaihtimet. Hämmästyttävä esimerkki tästä on "putki putkessa" tai jotain vastaavaa. Olisi vaikea kuvitella elämäämme, jos lämmönvaihdinta ei olisi keksitty. Nykyään lämmönvaihtimia on v altava määrä. Ne eroavat toisistaan paitsi teknisten ominaisuuksien, myös laajuuden, suunnittelun jne. suhteen. Puhutaanpa tästä aiheesta tarkemmin ja käsitellään mielenkiintoisia kohtia.
Yleistä tietoa
Lämmönvaihdin on laite, jota käytetään siirtämään lämpöä väliaineesta toiseen. Samanaikaisesti sinun on ymmärrettävä, että itse lämmönvaihdin ilman lämmityslaitteita on täysin hyödytön, mutta kompleksissa voit saada upeita tuloksia ja lämmittää onnistuneesti jopa erittäin suuria ja kylmiä huoneita. Lisäksi tutkijat ovat jatkuvasti pyrkineet minimoimaan lämmön häviämistä, kun se siirretään toiseen ympäristöön. Nykyään se ei ole mahdollistaylpeillä 100 % tehokkuudesta, mutta voimme turvallisesti puhua 90-95 % tehokkuudesta. Tuotteen toiminnallisia ja teknisiä ominaisuuksia parannetaan käyttämällä erityisesti valmistettuja materiaaleja sekä jäähdytysnestettä. Tietenkin tämä kaikki nostaa jonkin verran laitteiden hintaa, mutta se on sen arvoista.
Suunnitellessaan insinöörit kohtaavat jatkuvasti ristiriitaisia vaatimuksia, jotka on yhdistettävä yhdeksi pulloksi. Esimerkiksi on tarpeen vähentää hydraulista vastusta ja samalla lisätä lämmönsiirtokerrointa. Lämmönvaihtimen tulee kestää korroosiota, mutta ei liian vaikea huoltaa. Kaikki tämä johti siihen, että ilmestyi monenlaisia lämmönvaihtimia. Käytetään sitä, joka parhaiten sopii tilanteeseen.
Lämmönvaihtimien luokitus
Kuten edellä mainittiin, lämmönvaihtimia on tällä hetkellä v altava määrä. Ensinnäkin ne on erotettava lämmönsiirtomenetelmän mukaan väliaineeseen. Tässä lämmönvaihtimet on jaettu seuraaviin ryhmiin:
- toipuva;
- regeneratiivinen;
- sekoitus;
- sähkölämmitteinen.
Katsotaanpa lähemmin rekuperatiivisia lämmönvaihtimia. Tuotteen suunnittelussa on yksi- tai monikerroksinen seinä, jonka läpi lämpö siirtyy. Yleensä tämä tapahtuu jo tasaisessa liikkeessä. On mielenkiintoista, että tällaisissa laitteissa lämmönsiirto tapahtuu pakotetulla liikkeellä vaihetta muuttamattav altioita. Mutta tämä koskee vain jatkuvasti toimivia lämmönvaihtimia. Jos puhumme yksiköistä, joissa on jaksollinen toimintatila, niin tietyn ajan lämmitys, haihdutus ja jäähdytys suoritetaan, ja kaikki tämä on peräkkäisessä tilassa. Tällaiset laitteet kuuluvat lämmönvaihtimiin, joilla on epävakaa lämpöliike. Tämä johtuu siitä, että jäähdytysnesteen lämpötila tulo- ja ulostulossa on merkittävästi erilainen. Usein tällaiset aggregaatit löytyvät kelojen muodossa, ja ne ovat lamellimaisia, uritettuja ja muita muotoja. Hieman myöhemmin tarkastelemme useita tyyppejä. Mutta lämmönvaihtimien luokittelu ei lopu tähän.
Regenerointiyksiköt ja sähkölämmitys
Tässä tapauksessa, kuten edellisessä, lämmönvaihtopintaa käytetään lämpöenergian siirtoon. Tämä pinta on kuitenkin eräänlainen suutin. Sillä on välikertyvän väliaineen rooli, joka kerää lämpöä. Yleisesti ottaen koko prosessi voidaan jakaa useisiin vaiheisiin. Ensimmäisessä vaiheessa suutin havaitsee tietyn määrän lämpöä. Sitten tapahtuu siirtyminen toiseen vaiheeseen, ja jäähdytysneste siirretään suuttimen pinnan yli. Tämä tapahtuu jäähdytysnesteiden virtausta muuttaessa. Tässä vaiheessa suutin jäähtyy vähitellen ja kertynyt lämpö vapautuu lämmitettyyn ympäristöön, joka voi olla huoneesi.
Regeneraattorit ovat ei-kiinteitä yksiköitä. Suutin on usein liikkumaton ja lämpöprosessit toistuvat synkronisesti. Tämän tyyppisiä laitteita kutsutaan usein pesureiksi taijäähdytystornit.
Sähkölämmitteisten lämmönvaihtimien ydin on, että sähköä käytetään pääasiallisena lämmönlähteenä. Valokaariasennuksia käytetään muuntamaan sähköenergiaa lämpöenergiaksi. Ne voivat olla sekä suoraa että epäsuoraa lämmitystä. Teollisuuden yleisimmät lämmönvaihtimet ovat induktio- ja vastuslämmittimet. Kuten näette, lämmönvaihtolaitteet voivat olla erilaisia, joten tarkastelemme nyt tarkemmin jokaista tyyppiä, sen laajuutta ja suunnitteluominaisuuksia.
Spiraalilämmönvaihtimet
Laite on spiraalikanavapari. Ne kiertyvät yleensä keskiosion ympärille. Tätä varten ne on valmistettu valssatusta materiaalista. On syytä huomata, että spiraalilämmönvaihtimet sopivat hyvin korkean viskositeetin omaavien nesteiden lämmittämiseen ja jäähdyttämiseen.
Lämmityspinta muodostuu yleisesti ottaen kahdesta metallilevystä, jotka on kiinnitetty ytimeen hitsauksella. Itse yksikkö koostuu vain 2 kanavasta, yleensä suorakaiteen muotoisista, jotka on tehty spiraalin muodossa. Spiraalin päässä (sisäinen) on väliseinä ja se kiinnitetään tapeilla. Lämmönvaihtimet voidaan valmistaa sekä pysty- että vaakasuuntaisina. Jos yhden tyypin asentaminen ei ole mahdollista riittämättömän tilan tai huoneen monimutkaisen kokoonpanon vuoksi, käytetään toista, edullisempaa. On myös mielenkiintoista, että kuluttaja voi valita spiraalinlämmönvaihtimet eri spiraalileveyksillä, 20 - 150 senttimetriä. Samaan aikaan lämmityspinta voi vaihdella välillä 3,2-100 neliömetriä järjestelmän maksimipaineella 1 MPa.
On huomattava, että tällä lämmönvaihtolaitteistolla on useita merkittäviä etuja. Ensinnäkin se on alentunut hydraulinen vastus. Toiseksi tiiviys ja korkea hyötysuhde ja lämmönsiirtointensiteetti. Mutta kaikki tämä vaikutti siihen, että haittoja oli monimutkaisen suunnittelun ja korjauksen muodossa.
Tietoja levylämmönvaihtimista
Tällä hetkellä valmistetaan kokoontaitettavia ja irroimattomia levylämmönvaihtimia. Luonnollisesti ensimmäinen tyyppi on edullisempi monista syistä. Ensinnäkin se on huollon helppous. Tällaiset laitteet puretaan ja kootaan erittäin nopeasti, joten kaikki viat poistetaan lyhyessä ajassa. Ei-erotettavia malleja ei yleensä korjata, ja jos on, niin paljon pidempään.
Itse asiassa nimi viittaa siihen, että tämä laite koostuu paketista esivalmistettuja levyjä. Ne voidaan valmistaa erilaisista materiaaleista, kuten kuparista, titaanista, grafiitista jne. Suorituskykyominaisuuksien parantamiseksi levyt valmistetaan lähes aina aallotettuina. Levylämmönvaihtimissa kylmän ja kuuman jäähdytysnesteen virtaukset kulkevat kerroksittain.
Varustus itsessään on hyvä, koska siinä on asiantunteva asettelu. Tämä mahdollisti lämmönvaihtopinnan alueen kasvattamisen ja kaiken tämän sovittamisen suhteellisen pieniin mittoihin. Joka tapauksessa ennen ostamista suoritetaan lämmönvaihtimien laskenta, jonka avulla voit saada tietoja siitä, kuinka paljon tehoa laite tarvitsee tietyssä tapauksessa. On ymmärrettävä, että kaikki pakkauksessa yhteen vedetyt levyt muodostavat kanavia keskenään saman muodon vuoksi. Neste virtaa niiden läpi. No, nyt tarkastelemme muutamia mielenkiintoisempia tähän laitteeseen liittyviä yksityiskohtia.
Tiivisteiden käyttö
Kuten edellä todettiin, lämmönsiirron pääelementti ovat levyt. Ne on kylmäleimattu. Tätä varten käytetään korroosionkestäviä metalliseoksia, jotka voivat lisätä merkittävästi yksikön kestävyyttä ja tehokkuutta. Levyjen paksuus voi mallista riippuen vaihdella 0,4-1,0 mm. Työasennossa levyt painetaan tiukasti toisiaan vasten. Tässä tapauksessa muodostuu pieniä uritettuja kanavia. Etupuolella on erityinen ura, johon on asennettu kumitiiviste (tiiviste). Lisäksi tiivisteissä on reikiä, jotka ovat välttämättömiä nesteen syöttämiseen ja poistamiseen. Jos yksi rei'istä murtuu, on olemassa tyhjennysurajärjestelmä, joka estää kylmän ja kuuman väliaineen sekoittumisen.
Kahden väliaineen välisen vastavirran syntymisen ansiosta oli mahdollista saavuttaa paitsi lämpötila-asetuksen parantuminen, myös nopeampi lämmönsiirto suhteellisen pienillä hydraulisilla vastuksilla. Ei olisi tarpeetonta sanoa, että toimintaperiaate perustuu vastavirtaan eli lämmön ja lämmön liikkeelle.lämmitysnesteen eri suuntiin. Sekoittumisen estämiseksi asennetaan kaksinkertainen kumitiiviste tai metallilevy. Levyjen ja kanavien määrä voi vaihdella riippuen laitteiston käyttövaatimuksista. Ennen luomista suoritetaan lämmönvaihtimien lämpölaskenta, jonka avulla voidaan määrittää optimaalinen toimintatapa. Joskus käytetään kalliita metalliseoksia, jotka eivät pelkää pitkäaikaista käyttöä aggressiivisessa ympäristössä.
Levylamellilämmönvaihtimet
PRT:tä käytetään siirtämään lämpöä ei-aggressiivisissa ja kaasumaisissa väliaineissa laajalla lämpötila-alueella -270 - +200 celsiusastetta. Tässä tapauksessa järjestelmän paine voi saavuttaa 100 ilmakehää ja alkaa tyhjiöstä. Suunnittelu perustuu ajatukseen levittää uurrettu pinta levyjen molemmille puolille. Itse tuote koostuu useista rivoista, joiden ansiosta lämmönsiirto välineiden välillä tapahtuu. On syytä huomata, että juuri lamellilevylämmönvaihtimella on laaja valikoima evien muotoja. Tämän avulla voit muuttaa hieman toiminnallisia ja teknisiä ominaisuuksia. Useimmiten voit nähdä jatkuvia ja a altoilevia kylkiluita. Mutta näiden lisäksi löytyy myös eksoottisempia, kuten rei'itettyjä ja hilseileviä. Materiaalina käytetään yleensä peltiä. Niiden paksuus on säädettävissä järjestelmän paineen ja käytetyn nesteen mukaan.
Usein tämäntyyppiset lämmönvaihtimet valmistetaan erilaisilla virtauksilla. Useimmiten käytetään vastavirtausta, mutta niitä on myössuorat ja ristikkäiset piirit. Jos puhumme lyhyesti tällaisten laitteiden vahvuuksista, niitä on paljon. Ensinnäkin nämä ovat käyttöominaisuuksia, kuten nopea ja intensiivinen lämmönsiirto. Toiseksi se on kooltaan pieni. Nykyään monet sanovat, että rivalämmönvaihtimet ovat edistyksellisimpiä. Useimmiten PRT:tä käytetään teollisuudenaloilla, kuten energia-, öljynjalostus-, kemian- ja lentoteollisuudessa. Kaikki tämä johtuu lukuisista eduista sekä järjestelmässä käytettävien nesteiden ja paineiden laajasta valikoimasta.
Kuori ja putki lämmönvaihdin: muotoilu ja ominaisuudet
Pintatyyppiset lämmönvaihtolaitteet, jotka olemme jo arvioineet, eivät ole yhtä suosittuja kuin kuori- ja putkiyksiköt. Nämä ovat vain laitteita, jotka mainittiin aivan alussa, yksinkertaisimmassa versiossa - tämä on "putki putkessa" -järjestelmä. Tämän tyyppinen lämmönvaihdin on järjestelmä (nippu) putkia, jotka on sijoitettu koteloon. Putket rullataan ja hitsataan tuotteen runkoon. Joissakin tapauksissa ne poltetaan lisäksi. Tämä tehdään 100 % tiiviyden varmistamiseksi. Runko toimitetaan lisäsuuttimilla. Joitakin tarvitaan höyryn syöttämiseen, toisia lauhteen poistoon. Lisäksi kotelossa on poikittaisritilät, joita käytetään lämmönvaihtoputkien tukemiseen koko yksikön pituudelta. Mielenkiintoista on, että vaippa- ja putkilämmönvaihtimia käytetään lämpötiloissa 190 celsiusastetta taikylläisen höyryn paineet yli 15 bar.
Jos järjestelmä, jossa nestettä liikkuu, voi altistua vesivasaralle. Tämä ilmiö voi deaktivoida laitteen osittain tai kokonaan. Tämän estämiseksi käytetään erilaisia varastoelementtejä, ns. paisuntasäiliöitä. Mutta meidän tapauksessamme tämä ei ole välttämätöntä, koska kuori- ja putkilämmönvaihtimet ovat erittäin kestäviä niille. Lisäksi ympäristön puhtaudelle ei ole tiukkoja vaatimuksia. Tällaisten laitteiden merkittävä haittapuoli on, että kaikentyyppiset tämän tyyppiset lämmönvaihtimet kuluttavat erittäin paljon metallia, mikä vaikuttaa lopullisiin kustannuksiin ja mittoihin.
Lämmönvaihtimet kaasulaitteisiin
Ei ole mikään salaisuus, että kaikissa kiinteän polttoaineen tai kaasukattiloissa on lämmönvaihdin, niitä kutsutaan myös lämmittimiksi. Olemme jo tarkastelleet päätyyppejä. Kuten luultavasti huomasit, näitä tai noita tyyppejä käytetään eri teollisuudenaloilla. Jotkut laitteet ovat löytäneet laajemman sovelluksen, toiset ovat käytössä tietyillä aloilla eivätkä sovi muille. Meidän tapauksessamme käytetään putkimaisia ja levylämmönvaihtimia. Ensimmäisessä tapauksessa käsittelemme putkijärjestelmää, toisessa - levyjä. Periaatteessa geysirin lämmönvaihtimen on tyypistä riippumatta täytettävä useita vaatimuksia. Ensinnäkin korkea lämmönsiirtokerroin ja toiseksi kestävä ja korkeita lämpötiloja kestävä. Suosituimmat materiaalit ovat kupari, alumiini jateräs. Jälkimmäinen vaihtoehto on vähemmän edullinen, koska tällainen metalli on raskas, mikä vähentää tehokkuutta. Geysirin lämmönvaihtimen tulee joka tapauksessa kestää vähintään 5 vuotta.
Johtopäätös
Katsoimme siis lämmönvaihtimien päätyypit. Sellaiset lajit kuin kuori ja levy jätettiin huomiotta. Periaatteessa ne eroavat hieman klassisista lamellisista tai uurteisista. Mutta voit usein löytää kylpytakeita, joissa on kotelollinen lämmönvaihdin. Tärkein ominaisuus on kuitenkin, että laite kestää korkeita lämpötiloja ja käyttöpaineita. Kotelo voidaan valmistaa materiaaleista, kuten titaanista, ruostumattomasta teräksestä tai hiiliteräksestä. On mielenkiintoista, että vaippa-levylämmönvaihtimella varustetut kylpytakit ovat hyvin säädeltyjä höyrylle tai lauhteelle, mikä on epäilemättä merkittävä etu. Periaatteessa tämä voi täydentää tarinan, koska nyt tiedät kaiken mitä tarvitset lämmönvaihtimista.
