Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm có khoảng áp dụng rất rộng, trong mọi điều kiện hoạt động từ chân không đến siêu cao áp, từ nhiệt độ rất thấp đến nhiệt độ rất cao và cho tất cả các dạng lưu thể ở nhiệt độ, áp suất khác nhau ở phía trong và ngoài ống.
Bộ trao đổi nhiệt là thiết bị truyền nhiệt, dưới dạng nhiệt, từ chất lỏng này sang chất lỏng khác, hay từ dạng khí truyền nhiệt qua dạng lỏng. Trao đổi nhiệt ống chùm được dùng nhiều trong những ứng dụng :
Bộ trao đổi nhiệt có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau, trong đó bộ trao đổi nhiệt ống chùm vừa hoàn toàn có thể thu nhiệt hoặc giải nhiệt cho những loại dung môi .
Bài viết này nhằm mục đích mục tiêu bật mý những bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống là gì, cách chúng hoạt động giải trí, cách chúng được sử dụng trong công nghiệp .
Hình 1 : Một bộ trao đổi nhiệt ống chùm nổi bật. Chú ý nhiều ống bên trong ( bên trái ) và lớp vỏ bên ngoài chứa chúng .
SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER
Tất cả những bộ trao đổi nhiệt được kiến thiết xây dựng theo cùng một nguyên tắc :
→ Hai môi chất trao đổi nhiệt với nhau trải qua vách ống. Môi chất lỏng thường đi trong ống, môi chất khí và hơi đi ngoài ống. Môi chất nóng cũng thường được sắp xếp đi trong ống .
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống là một thiết bị đặt hai chất lỏng thao tác tiếp xúc với nhiệt bằng cách sử dụng những ống được đặt trong một vỏ hình tròn trụ bên ngoài. Hai con đường tích hợp này thường được sản xuất từ những sắt kẽm kim loại dẫn nhiệt được cho phép truyền nhiệt thuận tiện ( thép, kim loại tổng hợp nhôm, v.v. ) .
Các ống này mang một chất lỏng từ đầu vào của chúng đến đầu ra của chúng ( dòng chảy bên phía trong ống ), trong khi vỏ truyền một chất lỏng riêng không liên quan gì đến nhau qua những ống này ( dòng chảy bên phía vỏ ống ) .
Số lượng ống, được gọi là bó ống sẽ quyết định hành động diện tích quy hoạnh mặt phẳng tiếp xúc với dòng chảy phía vỏ và do đó xác định lượng nhiệt được truyền đi. Những thiết bị này là một trong những phương tiện đi lại trao đổi nhiệt hiệu suất cao nhất, vì chúng thuận tiện được sản xuất, bảo dưỡng, nhỏ gọn và phân phối năng lực truyền nhiệt tuyệt vời. Chúng được phân phối thoáng rộng trong công nghiệp, hữu dụng cho thiết bị ngưng tụ, làm mát tua bin, thiết bị bay hơi, sấy sơ bộ nước cấp, và nhiều hơn nữa .
Làm thế nào để trao đổi nhiệt dạng ống làm việc?
Hình 2 : sơ đồ được dán nhãn của bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống. Hình này cho thấy một bố cục tổng quan nổi bật, nhưng quan tâm rằng có nhiều thông số kỹ thuật sống sót .
Tín dụng hình ảnh : Çengel, Yunus A và Afshin J. Ghajar. Truyền nhiệt và khối lượng lớn : Nguyên tắc cơ bản và ứng dụng. New York : McGraw-Hill, 2011. In .
Như đã lý giải trước đó, điểm cơ bản của những bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống là truyền chất lỏng nóng qua chất lỏng lạnh mà không trộn chúng, do đó chỉ truyền nhiệt của chúng .
Biểu đồ trên cho thấy hai nguồn vào và hai đầu ra, trong đó mỗi chất lỏng khởi đầu từ đầu vào tương ứng của chúng và thoát khỏi thiết bị tại những đầu ra của chúng. Dòng chảy bên ống đi qua bó ống ( được bảo vệ bằng những tấm sắt kẽm kim loại được gọi là tubesheets hoặc tubeplates ) và thoát ra khỏi ống. Tương tự, dòng chảy phía vỏ khởi đầu từ đầu vào vỏ, đi qua những ống này và thoát ra ở đầu ra vỏ. Các tiêu đề ở hai bên của bó ống tạo ra những bể chứa cho dòng chảy bên ống và hoàn toàn có thể được chia thành những phần theo những loại trao đổi nhiệt đơn cử .
- Thiết bị bay hơi dạng ống trong ngành giải khát
Mỗi ống chứa một hạt dao được gọi là máy tạo sóng gây ra dòng chảy rồi qua những ống và ngăn ngừa sự ngọt ngào trầm tích, hoặc làm ùn tắc, cũng như tăng năng lực truyền nhiệt của bộ trao đổi. Các nhà phong cách thiết kế cũng gây ra nhiễu loạn trong vỏ với những rào cản được gọi là vách ngăn, giúp tối đa hóa lượng trộn nhiệt xảy ra giữa chất lỏng phía vỏ và ống làm mát .
Chất lỏng phía vỏ phải hoạt động giải trí theo cách xung quanh những vách ngăn này, khiến dòng chảy liên tục đi qua bó ống, do đó truyền nguồn năng lượng và thoát khỏi bộ trao đổi nhiệt ở nhiệt độ thấp hơn. Một số bộ trao đổi vỏ và ống sử dụng những hình dạng vách ngăn khác nhau để tối đa hóa truyền nhiệt, và một số ít không sử dụng gì cả .
Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống hoàn toàn có thể là một pha, hoặc hai pha. Bộ trao đổi một pha giữ cho pha của chất lỏng không đổi trong suốt quy trình ( ví dụ nước lỏng vào, nước lỏng ) trong khi bộ trao đổi hai pha sẽ gây ra biến hóa pha trong quy trình truyền nhiệt ( ví dụ hơi vào và nước lỏng ). Chúng cũng hoàn toàn có thể là một lượt hoặc nhiều lượt, điều này chỉ đơn thuần miêu tả số lần dòng chảy từ phía ống / vỏ sò đi qua thiết bị .
CÁC LOẠI TRAO ĐỔI NHIỆT ỐNG CHÙM – THIẾT BỊ BAY HƠI DẠNG ỐNG
Các loại trao đổi nhiệt vỏ và ống tiêu chuẩn được pháp luật bởi Thương Hội những đơn vị sản xuất trao đổi hình ống hoặc Tema .
Họ chia tổng thể những phong cách thiết kế trao đổi nhiệt thành ba phần chính gồm có, tiêu đề đầu trước, vỏ, tiêu đề đầu sau và chỉ định chúng bằng những vần âm .
Có nhiều loại của mỗi thành phần, nhưng bài viết này sẽ chỉ tập trung chuyên sâu vào những bộ trao đổi nhiệt tiêu chuẩn Tema thông dụng nhất, vì chúng là ba quy mô phổ cập nhất. Ba loại này là ống chữ U, tấm ống cố định và thắt chặt và bộ trao đổi nhiệt đầu nổi .
Trao đổi nhiệt ống chữ U
Hình 3 : Bộ trao đổi ống chữ U .
Tín dụng hình ảnh : https://www.enggcyclopedia.com/wp-content/uploads/2019/05/U-Tube-shell-Tube-exchanger.png
Hình 3 cho thấy cách sắp xếp nổi bật của những bộ trao đổi ống chữ U và cho thấy nơi chúng có được tên của chúng .
Các bó ống được làm bằng những ống liên tục uốn cong thành hình dạng U U và được bảo vệ vào vỏ bằng một ống ( hiển thị ở trên ). Chất làm mát chảy từ nửa trên của tiêu đề, qua những ống u và sau đó ra nửa dưới của tiêu đề, tạo ra một phong cách thiết kế nhiều đường chuyền vốn có. Sự uốn cong được cho phép sự co và giãn nhiệt xảy ra mà không cần triển khai bất kể loại khe co và giãn nào, vì phía uốn cong nổi tự do trong vỏ và có chỗ để lan rộng ra / co lại. Chúng rất tuyệt vời khi sử dụng chênh lệch nhiệt độ cao nơi dự kiến lan rộng ra và điểm yếu kém lớn duy nhất của những bộ trao đổi này là những khúc cua của chúng rất khó làm sạch .
Bộ trao đổi nhiệt dạng ống cố định, thiết bị bay hơi dạng ống. Thiết bị bay hơi ứng dụng trong thực phẩm
Hình 4 : Bộ trao đổi tấm ống cố định và thắt chặt .
Tín dụng hình ảnh : https://www.enggcyclopedia.com/wp-content/uploads/2019/05/U-Tube-shell-Tube-exchanger.png
Bộ trao đổi tấm ống cố định và thắt chặt sử dụng hai tấm ống đứng yên ( được dán nhãn ở trên ) được hàn trực tiếp vào vỏ. Chúng là phiên bản hiệu suất cao nhất về phong cách thiết kế vỏ và ống, vì chúng dễ sản xuất nhất .
Tuy nhiên, vì những ống được gắn chặt vào vỏ trải qua những tấm ống, nên phải ngăn ngừa sự co và giãn. Nếu có sự chênh lệch nhiệt độ cao giữa dòng chảy bên ống và vỏ, người quản lý và vận hành có rủi ro tiềm ẩn lan rộng ra và hư hỏng, do đó chênh lệch nhiệt độ phải được giữ ở mức nhỏ. Một điểm yếu kém khác của những quy mô tấm ống cố định và thắt chặt là bên ngoài những ống của chúng không hề được truy vấn để làm sạch. Chất lỏng phía vỏ được sử dụng không được hôi bên ngoài những ống, nếu không hiệu suất cao của bộ trao đổi nhiệt sẽ giảm .
Trao đổi đầu nổi
Hình 5 : Bộ trao đổi đầu nổi .
Tín dụng hình ảnh : https://www.enggcyclopedia.com/2019/05/shell-Tube-heat-exchanger-types/
Bộ trao đổi đầu nổi phối hợp những góc nhìn tốt nhất của cả hai phong cách thiết kế trước đó. Một đầu của những ống được giữ cố định và thắt chặt vào vỏ với một ống cố định và thắt chặt, nhưng mặt còn lại hoàn toàn có thể tự do lan rộng ra bằng cách sử dụng một thành phần được gọi là ống nổi. Phần này được cho phép những ống lan rộng ra với nhiệt độ tăng, mà không cần uốn cong những ống. Người quản lý và vận hành hoàn toàn có thể truy vấn vào những ống để thuận tiện vệ sinh, đồng thời hoàn toàn có thể tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ cao mà không sợ làm hỏng thiết bị .
Do đó, bộ trao đổi đầu nổi là bộ trao đổi nhiệt tốt nhất về hiệu suất cao và bảo dưỡng, nhưng tự nhiên có ngân sách cao hơn .
Thông số kỹ thuật và tiêu chí lựa chọn
Những loại bộ trao đổi nhiệt này được sử dụng trong toàn ngành công nghiệp trong những xí nghiệp sản xuất hóa chất, máy phát điện, tủ lạnh, v.v. Bộ trao đổi nhiệt mô-đun hoàn toàn có thể được mua sẽ hoạt động giải trí trong hầu hết những trường hợp quy mô nhỏ, nhưng bộ trao đổi quy mô lớn yên cầu phải có thêm việc làm. Chúng phải được phong cách thiết kế theo tiến trình để những thông số kỹ thuật phong cách thiết kế đơn cử của chúng hoàn toàn có thể được khớp với những bộ phận theo tiêu chuẩn Tema. Bằng cách này, người mua hoàn toàn có thể đặt hàng bộ trao đổi nhiệt của họ và biết rằng nó sẽ hoạt động giải trí tuyệt vời trong ứng dụng của họ. Các nhà sản xuất bộ trao đổi nhiệt đã tạo ra những bảng tài liệu quy trình tiến độ giúp mở màn tiến trình này và một ví dụ được đưa ra dưới đây để cho biết loại thông tin nào là thiết yếu :
Hình 6 : Ví dụ về biểu dữ liệu tiến trình để mở màn quy trình tiến độ đặc tả cho bộ trao đổi ống và vỏ, chứa đầy tài liệu mẫu .
Mỗi công ty rất hoàn toàn có thể sẽ có số liệu riêng của họ, nhưng có một số ít giá trị thường được tìm thấy trong toàn bộ những bảng tài liệu tiến trình, đơn cử là :
- Thành phần và vận tốc dòng chảy của chất lỏng
- Sự đổi khác nhiệt độ mong ước
- Các đặc thù chất lỏng thiết yếu ( tỷ lệ, độ nhớt, độ dẫn nhiệt )
-
Nhiệt độ và áp suất hoạt động mong muốn
Danh sách này không vừa đủ, nhưng việc xác lập những tham số này sẽ đưa bạn đến một bước gần hơn để kiến thiết xây dựng bộ trao đổi nhiệt tương thích. Trước tiên, bạn nên hiểu nhu yếu cơ và nhiệt thiết yếu trước khi đến bất kể nhà cung ứng nào, vì thế hãy sử dụng những câu hỏi này để giúp xác lập nhu yếu cho ứng dụng trao đổi nhiệt của bạn .
— — — — — – / / — — — — — –
( Bài viết này trình diễn một sự hiểu biết về những bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống là gì và cách chúng hoạt động giải trí. Để biết thêm thông tin về những loại sản phẩm tương quan, hãy tìm hiểu thêm những hướng dẫn khác của chúng tôi hoặc truy vấn. Nền tảng mày mò nhà phân phối Thomas để tìm những nguồn phân phối tiềm năng hoặc xem cụ thể về những loại sản phẩm đơn cử. )
