Isı eşanjörü tanımı

  Isı eşanjörü, sıcak akışkanın ısısının bir kısmını soğuk akışkana aktaran, yani büyük kapalı bir kabın su veya başka ortamlarla doldurulduğu ve kabın içinden geçen boruların bulunduğu bir cihazdır.Sıcak suyun borulardan akmasına izin verin.

Borudaki su ile kaptaki sıcak ve soğuk su arasındaki sıcaklık farkından dolayı ısı alışverişi meydana gelecektir.Ortaokul fiziğinin termal dengesi için yüksek sıcaklıktaki ısı her zaman düşük sıcaklığa aktarılır, böylece borudaki suyun ısısı kaptaki soğuk suya dönüştürülebilir.Isıtıcı çölü.

Isı eşanjörlerinin sınıflandırılması ve yapısı

Isı eşanjörleri aşağıdakilere ayrılabilir:

Soğutucu, yoğunlaştırıcı, ısıtıcı, ısı eşanjörü, yeniden kazan, buhar jeneratörü, atık ısı (veya atık ısı) kazanı.

Isı değişim yöntemine göre aşağıdakilere ayrılabilir:

Doğrudan temaslı ısı eşanjörleri (hibrit ısı eşanjörleri olarak da bilinir), rejeneratif ısı eşanjörleri ve bölme duvarlı ısı eşanjörleri.

Aşağıda esas olarak ısı değişim yöntemlerine göre sınıflandırılan ısı değiştiriciler tanıtılmaktadır:

1) Doğrudan temaslı ısı eşanjörü

Doğrudan temaslı eşanjörler, ısı transferi için soğuk ve sıcak akışkanlar arasındaki doğrudan temasa dayanır.Bu ısı transfer yöntemi, ısı transfer bölmesinde ve her iki tarafta kir ve termal direnci önler.Akışkanlar arasındaki temas iyi olduğu sürece ısı transfer hızı daha yüksek olacaktır.

Bu nedenle hibrit ısı eşanjörleri, gaz yıkama ve soğutma, sirkülasyonlu su soğutma, buhar-su karışımlı ısıtma, buhar yoğunlaştırma vb. gibi akışkanların birbiriyle karışmasına izin verilen her yerde kullanılabilir. Uygulamaları kimya ve metalurji işletmeleri, enerji mühendisliğini kapsar. , iklimlendirme mühendisliği ve diğer birçok üretim sektörü.

Yaygın olarak kullanılan hibrit ısı eşanjörleri şunları içerir: soğutma kuleleri, gaz yıkayıcılar, jet ısı eşanjörleri ve hibrit kondansatörler.

2) Rejeneratif ısı değiştirici

Rejeneratif ısı değiştirici, rejeneratif ısı değişimi için kullanılan bir cihazdır.Isıyı depolamak için katı dolguyla doldurulur.

Genellikle yangın ızgarası refrakter tuğlalarla (bazen metal oluklu bantlar vb.) yapılır.

Isı değişimi iki aşamada gerçekleşir.

İlk aşamada sıcak gaz yangın ızgarasından geçerek ısıyı yangın ızgarasına aktarır ve depolar.

İkinci aşamada soğuk gaz yangın ızgarasından geçerek yangın ızgarasında depolanan ısıyı alarak ısıtılır.

Bu iki aşama dönüşümlü olarak gerçekleşir.Genellikle iki rejeneratör dönüşümlü olarak kullanılır, yani bir cihaza sıcak gaz girdiğinde diğerine soğuk gaz girer.Açık ocaklı çelik üretim fırınlarının rejeneratörü gibi metalurji endüstrisinde sıklıkla kullanılır.

Aynı zamanda kimya endüstrisinde, gaz fırınlarındaki hava ön ısıtıcıları veya yanma odaları ve yapay petrol tesislerindeki rejeneratif kırma fırınları gibi alanlarda da kullanılır.

3) Bölme duvarı ısı eşanjörü

Bu tip ısı değiştiricilerde sıcak ve soğuk akışkanlar bir metal ile ayrılır, böylece iki akışkan birbirine karışıp ısı aktarmaz.

Kimyasal üretimde, sıcak ve soğuk akışkanlar çoğu zaman doğrudan temasa giremez, bu nedenle bölme duvarlı ısı eşanjörü en yaygın kullanılan ısı eşanjörüdür.

Aşağıda esas olarak bölme duvarlı ısı değiştiricilerin sınıflandırılması anlatılmaktadır:

a) Ceketli ısı eşanjörü

Bu tip ısı eşanjörü, kabın dış duvarına bir ceket takılarak yapılır ve basit bir yapıya sahiptir;ancak ısıtma yüzeyi kap duvarı ile sınırlıdır ve ısı transfer katsayısı yüksek değildir.

Isı transfer katsayısını iyileştirmek ve su ısıtıcısındaki sıvıyı eşit şekilde ısıtmak için su ısıtıcısına bir karıştırıcı takılabilir.

Ceketin içine soğutma suyu veya faz değişimi olmayan ısıtma maddesi verildiğinde, ceketin bir tarafındaki ısı transfer katsayısını artırmak için spiral bölmeler veya türbülansı artıracak diğer önlemler de ceketin içine yerleştirilebilir.

Isı transfer yüzeyi eksikliğini telafi etmek için su ısıtıcısının içine sarmal borular da yerleştirilebilir.

Ceketli ısı değiştiriciler reaksiyon proseslerinin ısıtılması ve soğutulması için yaygın olarak kullanılmaktadır.

b) Yılan borulu ısı değiştirici

Sarmal borulu ısı değiştirici ayrıca bir daldırılmış sarmal borulu ısı değiştirici ve bir püskürtmeli sarmal borulu ısı değiştiriciye bölünmüştür.

Yılan tüpler çoğunlukla kaba uygun çeşitli şekillerde bükülen ve kap içindeki sıvıya batırılan metal tüplerden yapılır.

Avantajları şunlardır: basit yapısı, yüksek basınca dayanabilmesi ve korozyona dayanıklı malzemelerden yapılabilmesi.

Dezavantajları: Kabın içindeki sıvı türbülansı düşüktür ve borunun dışındaki ısı transfer katsayısı küçüktür.

Isı değişim borularını çelik çerçeve üzerine sıralar halinde sabitleyin.

Sıcak sıvı borunun içinde akar ve soğutma suyu cihazın üzerine eşit şekilde dökülür.

Avantajları: Sıcak akışkan borunun içinde akar ve soğutma suyu cihazın üzerine eşit şekilde akar.Isı transfer katsayısı büyüktür, bu nedenle sprey ısı değiştiricinin ısı transfer etkisi, daldırılmış bobinli ısı değiştiricinin ısı transfer etkisinden daha iyidir.

Ancak açık havaya yerleştirilmesi gerekiyor.Geniş bir alan kaplar ve su kolaylıkla çevreye sıçrayarak kullanımı sakıncalı hale getirir.

c) Ceketli ısı eşanjörü

Çünkü tüpün içindeki ve tüpün dışındaki akışkanın akış hızı daha büyüktür.Soğuk ve sıcak akışkanlar saf karşı akımda akabilir, bu nedenle ısı transfer katsayıları büyüktür ve ısı transfer etkisi iyidir.Yaygın olarak kullanılan su ısıtma, basit bir manşon tipi ısı eşanjörüdür.

d) Kabuk ve borulu ısı değiştirici

Kabuk ve borulu ısı değiştiriciler en tipik bölme duvarlı ısı değiştiricilerdir.Endüstride uzun bir uygulama geçmişine sahiptirler ve hala tüm ısı değiştiriciler arasında baskın bir konuma sahiptirler.

Kabuk ve borulu ısı değiştirici esas olarak bir kabuk, bir boru demeti, bir boru plakası ve bir kafadan oluşur.Kabuk çoğunlukla yuvarlaktır, içinde paralel boru demetleri vardır ve boru demetinin her iki ucu da boru plakasına sabitlenmiştir.

Kabuk-borulu ısı eşanjöründe ısı alışverişi yapan iki tür akışkan vardır: biri borunun içinden akar ve strokuna boru tarafı denir;diğeri tüpün dışına akar ve strokuna kabuk tarafı denir.Boru demetinin duvar yüzeyi ısı transfer yüzeyidir.

Borunun dışındaki akışkanın ısı transfer katsayısını iyileştirmek için, genellikle kabuğa belirli sayıda enine saptırma plakaları yerleştirilir.

Saptırma plakaları yalnızca akışkanın kısa devre yapmasını önlemek ve akışkan hızını arttırmakla kalmaz, aynı zamanda akışkanın, öngörülen yola göre tüp demetinden birçok kez çapraz akmaya zorlayarak türbülans derecesini büyük ölçüde artırır.Yaygın olarak kullanılan iki saptırma plakası vardır: yuvarlak şekilli ve disk şekilli (aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi).İlki daha yaygın olarak kullanılmaktadır.

Akışkanın tüp içindeki tüp demetinden her geçişine tüp geçişi adı verilir ve akışkanın kabuktan her geçişine kabuk geçişi denir.

Borudaki akışkanın hızını arttırmak için her iki uçtaki başlıklara uygun bölmeler yerleştirilebilir ve tüm borular eşit şekilde birkaç gruba ayrılabilir.

Bu sayede sıvı, tüplerin yalnızca bir kısmından geçerek tüp demetine aynı anda birden çok kez dönebilir ki buna çoklu tüp geçişi denir.

Benzer şekilde, borunun dışındaki akış hızını arttırmak için, akışkanın kabuk alanından birden çok kez geçmesine izin vermek için kabuk içine uzunlamasına saptırma plakaları yerleştirilebilir, buna çok kabuklu geçiş adı verilir.

Bir kabuk ve borulu ısı değiştiricide, borunun içindeki ve dışındaki akışkanın farklı sıcaklıklarından dolayı, kabuğun ve boru demetinin sıcaklıkları da farklıdır.İkisi arasındaki sıcaklık farkı büyükse, ısı eşanjörünün içinde büyük termal stres meydana gelir ve bu da tüplerin bükülmesine, kırılmasına veya tüp tabakasından gevşemesine neden olabilir.

Bu nedenle, boru demeti ile kabuk arasındaki sıcaklık farkı 50°C'yi aştığında, termal gerilimi ortadan kaldırmak veya azaltmak için uygun sıcaklık farkı dengeleme önlemleri alınmalıdır.

Tazminat yöntemi:

Kabuğa bir genişletme halkası takın veya U şeklinde borulu ısı eşanjörü ve yüzer kafalı ısı eşanjörü kullanın.

➪ Sabit borulu plakalı ısı eşanjörü

Sıcak ve soğuk akışkanlar arasındaki sıcaklık farkının fazla olmadığı durumlarda sabit borulu plakalı ısı değiştirici kullanılabilir.

Basit bir yapıya ve düşük maliyete sahiptir ancak temizlenmesi zordur ve kireçlenmeye yatkın akışkanlar ve büyük sıcaklık farklılıklarına sahip akışkanlar için uygun değildir.

Sıcaklık farkı çok büyük değilse, dengeleme halkalı sabit borulu plakalı ısı eşanjörü kullanılabilir.

e) Plakalı eşanjör

Plakalı ısı eşanjörü, bir çerçeve ile brakete kelepçelenen ve monte edilen bir dizi dikdörtgen ince metal ısı transfer plakasından oluşur.

İki bitişik plakanın kenarları, sıkıştırma için contalarla (çeşitli kauçuklardan veya sıkıştırılmış asbestten vb. yapılmış) kaplanmıştır.Plakaların dört köşesinde sıvı kanalları oluşturacak yuvarlak delikler bulunmaktadır.

Plakalı ısı değiştirici ile kabuk ve borulu ısı değiştirici arasındaki fark:

a.Yüksek ısı transfer katsayısı

Farklı oluklu plakalar karmaşık bir akış kanalı oluşturacak şekilde birbirleriyle ters çevrildiğinden, akışkan oluklu plakalar arasındaki akış kanalında üç boyutlu bir şekilde dönerek akar ve bu da düşük bir Reynolds sayısında (genellikle Re=50) türbülanslı akış üretebilir. ~200), yani ısı transferi Katsayı yüksektir, genellikle kabuk ve tüp tipininkinin 3 ila 5 katı olduğu kabul edilir.

B.Logaritmik ortalama sıcaklık farkı büyük, terminal sıcaklık farkı ise küçüktür.

Kabuk ve borulu ısı değiştiricide, iki akışkan sırasıyla boru tarafında ve kabuk tarafında akar.Genel olarak konuşursak, akış çapraz akışlıdır ve logaritmik ortalama sıcaklık farkı düzeltme katsayısı küçüktür.Bununla birlikte, plakalı ısı değiştirici çoğunlukla ortak akım veya karşı akım akış moduna sahiptir.ve düzeltme katsayısı genellikle 0,95 civarındadır.Ayrıca plakalı eşanjörde soğuk ve sıcak akışkanların akışı ısı değişim yüzeyine paraleldir ve yanal akış yoktur.Bu nedenle, plakalı ısı değiştiricinin ucundaki sıcaklık farkı küçüktür ve su ile ısı değişimi 1°C'nin altında olabilirken, kabuk ve borulu ısı değiştiriciler genellikle 5°C'dir.

C.Küçük ayak izi

Plakalı eşanjör kompakt bir yapıya sahiptir ve birim hacim başına ısı değişim alanı kabuk ve boru tipine göre 2 ila 5 kat daha fazladır.Boru demetini çıkarmak için ayrılmış bir bakım alanı gerektiren kabuk ve boru tipinin aksine, plakalı ısı değiştirici aynı ısı transferini sağlayabilir.Isı değiştiricinin kapladığı alan, kabuk ve borulu ısı değiştiricinin yaklaşık 1/5~1/8'i kadardır.

D.Isı değişim alanını veya proses kombinasyonunu değiştirmek kolaydır

Birkaç plaka eklendiği veya çıkarıldığı sürece ısı değişim alanı artırılabilir veya azaltılabilir;Plaka düzeni değiştirilerek veya birkaç plaka değiştirilerek gerekli proses kombinasyonu elde edilebilir ve yeni ısı değişim koşullarına uyarlanabilir.Kabuklu ısı değiştiricilerin ısı transfer alanını arttırmak neredeyse imkansızdır.

e.Hafif

Plakalı ısı değiştiricinin plakalarının kalınlığı sadece 0,4~0,8 mm'dir, kabuk ve borulu ısı değiştiricinin ısı değişim borularının kalınlığı ise 2,0~2,5 mm'dir.Kabuk ve boru tipinin kabuğu, plakalı ısı eşanjörünün çerçevesinden çok daha ağırdır.Plakalı ısı eşanjörleri genellikle kabuk ve borulu ısı eşanjörlerinin ağırlığının yalnızca yaklaşık 1/5'i kadardır.

F.Düşük fiyat

Aynı malzemeleri ve aynı ısı değişim alanını kullanan plakalı ısı değiştiricilerin fiyatı, kabuk ve borulu ısı değiştiricilere göre yaklaşık %40 ila %60 daha düşüktür.

G.Yapması kolay

Plakalı eşanjörlerin ısı transfer plakaları yüksek derecede standardizasyonla damgalanıp işlenir ve büyük miktarlarda üretilebilir.Kabuk ve borulu ısı eşanjörleri genellikle elle yapılır.

H.Temizlemesi kolay

Çerçeve tipi plakalı eşanjörün sıkıştırma cıvataları gevşetildiği sürece plaka demetleri gevşetilebilir ve mekanik temizlik için plakalar çıkarılabilir.Bu, ekipmanın sık sık temizlenmesini gerektiren ısı değişim süreci için çok uygundur.

Ben.Küçük ısı kaybı

Plakalı eşanjörlerde sadece ısı transfer plakasının kabuk plakası atmosfere maruz kaldığından ısı kaybı ihmal edilebilir düzeydedir ve herhangi bir yalıtım önlemine gerek yoktur.Kabuk ve borulu ısı eşanjörleri büyük ısı kayıplarına sahiptir ve ısı yalıtımı gerektirir.

J.Küçük kapasite

Kabuk ve borulu ısı değiştiricinin %10~%20'sidir.Ben.Birim uzunluk başına basınç kaybı büyüktür.Isı transfer yüzeyleri arasındaki boşluk küçük ve ısı transfer yüzeyleri içbükey ve dışbükey olduğundan basınç kaybı geleneksel düz borulara göre daha fazladır.

k.Ölçeklendirmek kolay değil

Yeterli iç türbülansa bağlı olarak ölçeklendirilmesi kolay değildir ve ölçeklendirme katsayısı, kabuk-borulu ısı değiştiricininkinin yalnızca 1/3~1/10.k'sidir.Plakalı ısı eşanjörünün sızdırmasına neden olabileceği için çalışma basıncı çok büyük olmamalı ve ortam sıcaklığı çok yüksek olmamalıdır.Isı eşanjörü bir conta ile kapatılmıştır, çalışma basıncı genellikle 2,5 MPa'yı aşmamalı ve ortam sıcaklığı 250°C'nin altında olmalıdır, aksi takdirde sızıntı meydana gelebilir.

l.Kolayca engellenir

Plakalar arasındaki kanallar çok dar (genellikle sadece 2~5 mm) olduğundan, ısı değişim ortamı daha büyük parçacıklar veya fiber maddeler içerdiğinde, plakalar arasındaki kanalları tıkamak kolaydır.