Výměník tepla je energeticky úsporné zařízení, které přenáší teplo mezi dvěma nebo více tekutinami o různých teplotách. Pro velkoplošné vytápění je existence tepelného výměníku nezbytná.
Podle způsobu přenosu tepla výměníku tepla lze výměník tepla rozdělit do tří kategorií:
Přímý kontaktní výměník tepla, nazývaný také hybridní výměník tepla, je zařízení, ve kterém jsou horké a studené tekutiny v přímém kontaktu a vyměňují si teplo. Obvykle jsou dvě tekutiny v přímém kontaktu plyn a kapalina s nižším odpařovacím tlakem;
Princip činnosti akumulačního výměníku tepla spočívá ve využití tepelné vodivosti pevných látek. Konkrétně tepelné médium nejprve ohřeje pevnou látku na určitou teplotu a studené médium pak získává teplo z pevné látky. Tímto procesem lze realizovat přenos tepla. ;
Tepelný výměník s dělicí stěnou také využívá vedení tepla meziproduktem a studená a horká média jsou oddělena pevnou dělicí stěnou a vyměňují si teplo přes dělicí stěnu. Pro topenářské podniky jsou nejrozšířenější výměníky tepla s dělicími stěnami. Podle různých konstrukcí lze také rozdělit na trubkové výměníky tepla, deskové výměníky tepla a výměníky tepla s tepelnými trubicemi.
1
Plášťový a trubkový výměník tepla
Plášťové a trubkové výměníky tepla se také nazývají plášťové a trubkové výměníky tepla. Jedná se o výměník tepla s dělenou stěnou, který jako teplosměnnou plochu využívá stěnu trubkového svazku uzavřeného v plášti. Tento typ výměníku tepla má relativně jednoduchou konstrukci a spolehlivý provoz. Může být vyroben z různých konstrukčních materiálů (hlavně kovových materiálů) a může být použit při vysoké teplotě a vysokém tlaku. V současnosti je nejpoužívanějším typem.
Plášťový a trubkový výměník tepla
Podle přijatých kompenzačních opatření lze trubkové výměníky tepla rozdělit do čtyř typů: výměníky s pevnými trubkovnicemi, výměníky s plovoucí hlavou, výměníky U-trubky a výměníky s ucpávkami.
2
Pevný trubkový výměník tepla
Pevný trubkový výměník tepla je typ výměníku tepla typu plášť a trubka. Trubkovnice na obou koncích pevného trubkovnicového výměníku tepla jsou spojeny s pláštěm svařováním a sestávají hlavně z pláště, trubkovnice, svazku trubek, horního krytu (hlavy) a dalších součástí.
Pevný trubkový výměník tepla
Výhody pevných trubkovitých výměníků tepla jsou:
◆ Jednoduchá struktura;
◆Ve stejném průměru pláště je počet trubek největší a obtok nejmenší;
◆Každou teplosměnnou trubici lze vyměnit a vnitřek trubky lze snadno čistit.
Nevýhody pevných trubkovitých výměníků tepla jsou:
◆Boku pláště nelze mechanicky čistit;
◆Když je teplotní rozdíl mezi teplosměnnou trubicí a pláštěm velký (větší než 50 stupňů), vzniká teplotní rozdílové napětí. Řešením je instalace dilatační spáry na plášť, takže tlak na straně pláště nemůže být příliš vysoký z důvodu omezení pevnosti dilatační spáry;
◆Je vhodný pouze pro pracovní příležitosti, kde je kapalina čistá a nelze ji snadno škálovat a teplotní rozdíl mezi oběma kapalinami je malý nebo teplotní rozdíl je velký, ale tlak na straně pláště není vysoký.
3
výměník tepla s plovoucí hlavou
Výměník tepla s plovoucí hlavou je druh trubkového výměníku tepla. Má jeden konec trubkovnice, který není spojen s pláštěm a může volně plavat v axiálním směru. Říká se jí také plovoucí hlava. Plovoucí hlava se skládá z plovoucí trubkové desky, hákového kroužku a plovoucího krytu konce hlavy, což je odnímatelné spojení a svazek trubek lze vytáhnout z pláště.
výměník tepla s plovoucí hlavou
Výhody výměníků tepla s plovoucí hlavou jsou:
◆Pokud je teplotní rozdíl mezi teplosměnnou trubkou a pláštěm, to znamená, když se plášť nebo teplosměnná trubka roztahuje, nedochází k žádnému teplotnímu rozdílu napětí;
◆Svazek trubek lze vytáhnout z pouzdra, což je vhodné pro čištění uvnitř trubek a mezi nimi.
Nevýhody výměníků tepla s plovoucí hlavou jsou:
◆Složitá struktura, velké množství materiálů a vysoké náklady;
◆Pokud těsnění mezi krytem plovoucí hlavy a plovoucí trubicí není těsné, dojde k vnitřnímu úniku, což má za následek smíchání obou médií.
4
U-trubkový výměník tepla
Trubkový výměník tepla ve tvaru U je druh výměníku tepla typu plášť a trubka, který se skládá z trubkovnic, plášťů, svazků trubek a dalších součástí. Každá trubka výměníku tepla ve tvaru písmene U je ohnuta do tvaru U a vstup a výstup jsou příslušně instalovány na obou stranách stejné trubkovnice. Hlava je rozdělena na dvě komory přepážkou, takže každá trubka se dá volně roztahovat a stahovat. , bez ohledu na ostatní trubky a pouzdra.
U-trubkový výměník tepla
Výhody U-trubkových výměníků tepla jsou:
◆Trubkový svazek se může volně vznášet bez ohledu na namáhání teplotním rozdílem a může být použit v případech s velkým teplotním rozdílem;
◆Má pouze jednu trubkovnici, méně přírub, méně míst úniku a jednoduchou konstrukci;
◆ Trubkový výměník tepla ve tvaru U je spolehlivý v provozu a má nízkou cenu.
Nevýhody U-trubkových výměníků tepla jsou:
◆ Uvnitř trubice se obtížně čistí. Protože trubka musí mít určitý poloměr ohybu, je míra využití trubkovnice nízká;
◆Vzdálenost mezi trubkami v nejvnitřnější vrstvě svazku trubek je velká a stranu pláště lze snadno zkratovat. Když je rychlost proudění v potrubí příliš vysoká, způsobí to vážnou erozi v části ohybu trubky ve tvaru U a ovlivní její životnost;
◆Pokud je vnitřní trubka poškozená, nelze ji vyměnit, takže zmetkovitost je vysoká.
5
Stříkaný výměník tepla
Sprejový výměník tepla je druh trubkového výměníku tepla, který upevňuje teplosměnné trubky na ocelovém rámu v řadách, horká tekutina proudí v trubkách a chladicí voda je rovnoměrně vylévána z horního stříkacího zařízení, takže je také nazývaný sprejový chladič. Vnější strana trubky rozprašovacího výměníku tepla je vrstva kapalného filmu s vysokým stupněm turbulence a koeficient přenosu tepla vně trubky je mnohem větší než u ponořeného výměníku tepla. Sprejový výměník je navíc většinou umístěn v místě, kde cirkuluje vzduch a odpařování chladicí vody také odebírá část tepla, což může snížit teplotu chladicí vody a zvýšit hnací sílu přenosu tepla . Ve srovnání s ponorným výměníkem tepla je účinek přenosu tepla sprejového výměníku tepla výrazně zlepšen.
Stříkaný výměník tepla
Výhody sprejových výměníků tepla jsou:
◆Jednoduchá struktura a nízké náklady;
◆Může snížit teplotu chladicí vody a zvýšit hnací sílu přenosu tepla;
◆Vydrží vysoký tlak;
◆Snadná údržba a čištění, nízké požadavky na kvalitu vody.
Nevýhody sprejových výměníků tepla jsou:
◆Nerovnoměrné rozstřikování chladicí vody ovlivní účinek přenosu tepla;
◆Může být instalován pouze venku.
6
Trubkový výměník tepla
Skříňový výměník tepla je druh trubkového výměníku tepla, což je soustředné kruhové pouzdro spojené dvěma standardními trubkami různých velikostí. Vnější se nazývá strana pláště a vnitřní strana trubice. Dvě různá média mohou proudit obráceně (nebo ve stejném směru) na straně pláště a na straně trubky, aby se dosáhlo efektu výměny tepla. Trubkové výměníky tepla se obvykle skládají z pláště (včetně vnitřního pláště a vnějšího pláště), kolena ve tvaru U, ucpávky a podobně.
Trubkový výměník tepla
Výhody plášťových výměníků tepla jsou:
◆Jednoduchá struktura, schopná odolat vysokému tlaku;
◆ Plochu přenosu tepla lze zvětšit nebo zmenšit podle potřeb, což je vhodné pro aplikaci.
Nevýhody plášťových výměníků tepla jsou:
◆Mezi trubkami je mnoho spojů, které snadno prosakují;
◆Velká podlahová plocha a velká spotřeba kovu na jednotku teplosměnné plochy.
7
Plášťový výměník tepla
Plášťový výměník tepla je druh deskového výměníku tepla, který je vyroben instalací pláště na vnější stěnu nádoby a má jednoduchou konstrukci; ale jeho topná plocha je omezena stěnou nádoby a součinitel prostupu tepla není vysoký. Pro zlepšení součinitele prostupu tepla a rovnoměrného ohřevu kapaliny v konvici lze do konvice nainstalovat míchadlo. Když chladicí voda nebo topné činidlo bez změny fáze prochází do pláště, mohou být v plášti také nastaveny spirálové přepážky nebo jiná opatření pro zvýšení turbulence, aby se zvýšil koeficient přenosu tepla na jedné straně pláště. Aby se vykompenzoval nedostatek teplosměnné plochy, mohou být uvnitř konvice instalovány také spirály. Plášťové výměníky tepla jsou široce používány pro ohřev a chlazení reakčních procesů.
Plášťový výměník tepla
Výhody opláštěných výměníků tepla jsou:
◆ Jednoduchá struktura;
◆ Snadné zpracování.
Nevýhody opláštěných výměníků tepla jsou:
◆Malá plocha přenosu tepla a nízká účinnost přenosu tepla.
8
Spirálový deskový výměník tepla
Spirálový deskový výměník tepla je druh deskového výměníku tepla, který je vyroben ze dvou rovnoběžných kovových desek, které uvnitř tvoří dva soustředné spirálové kanály. Uprostřed výměníku tepla je umístěna přepážka, která odděluje spirálové kanály, a mezi dvě desky je přivařen distanční sloup, aby byla zachována vzdálenost kanálů.
Spirálový deskový výměník tepla
Výhody spirálových deskových výměníků tepla jsou:
◆Vysoký koeficient prostupu tepla;
◆Není snadné měřítko a blokování;
◆Schopnost využívat zdroj tepla s nižší teplotou;
◆Kompaktní konstrukce.
Nevýhody spirálových deskových výměníků tepla jsou:
◆Provozní tlak a teplota by neměly být příliš vysoké;
◆Není snadné ho opravit.
9
tepelný výměník tepla
Tepelná trubice je vytvořena naplněním určitého množství určité pracovní kapaliny v utěsněné kovové trubici, která odstraňuje nekondenzovatelný plyn. Pracovní kapalina absorbuje teplo na horkém konci a vaří a vypařuje se. Vytvořená pára proudí do studeného konce, kde kondenzuje a uvolňuje latentní teplo. Kondenzát se vrací do horkého konce a znovu se vaří a odpařuje. Tento cyklus se opakuje a teplo se nepřetržitě přenáší z horkého konce na studený konec.
tepelný výměník tepla
Výhody tepelných výměníků jsou:
◆Jednoduchá struktura, dlouhá životnost a spolehlivý provoz;
◆Extrémně vysoká tepelná vodivost a dobré izotermické vlastnosti;
◆Oblast přenosu tepla na obou stranách studené a horké strany lze libovolně měnit, může přenášet teplo na velkou vzdálenost a může řídit teplotu.
Jeho nevýhody jsou:
◆ Špatná odolnost proti oxidaci a odolnost vůči vysokým teplotám.
Opatření pro použití výměníku tepla:
◆ Udržujte potrubní síť v čistotě. Ať už je to před prací nebo po dokončení práce, potrubní síť musí být vyčištěna, aby se zabránilo ucpání výměníku tepla. Kromě toho je třeba věnovat pozornost čištění dekontaminačního zařízení a filtru, aby mohly být všechny práce na výměně tepla dokončeny hladce.
◆Přísně kontrolujte změkčenou vodu. Před zpracováním topného média zkontrolujte kvalitu vody v systému a ve změkčovací nádrži a po potvrzení, že kvalita vody je kvalifikovaná, ji vstříkněte.
◆ Vyzkoušejte nový systém. U nového systému jej nelze okamžitě používat střídavě s výměníkem tepla, ale nový systém musí být provozován ve stanovené době a výměník lze do systému začlenit až po dokončení provozní zkoušky. Účelem je zabránit tomu, aby nečistoty v potrubní síti poškodily vnitřní zařízení výměníku tepla
