Теплообменник воздушный: Воздушный теплообменник в России. Сравнить цены, купить потребительские товары на маркетплейсе Tiu.ru

• Номинальная мощность теплопередачи при разнице температур 40°С : 13 кВт
• Максимальный расход (л/мин): 120 л/мин
• Напряжение электровентилятора (В): 24 В

ТЕПЛООБМЕННИКОВ

Теплообменник — это устройство, используемое для передачи тепла между двумя или более жидкостями. Жидкости могут быть однофазными или двухфазными и, в зависимости от типа теплообменника, могут быть разделены или находятся в непосредственном контакте. Устройства, использующие источники энергии, такие как стержни ядерного топлива или нагреватели с подогревом, обычно не рассматриваются в качестве теплообменников, хотя многие принципы, используемые в их конструкции, являются одинаковыми.

Чтобы обсудить теплообменники, необходимо предусмотреть некоторую форму категоризации.Есть два подхода, которые обычно принимаются. Первый рассматривает конфигурацию потока в теплообменнике, а второй основан на классификации типа оборудования, в основном по конструкции. Оба рассматриваются здесь.

Классификация теплообменников по конфигурации потока

Существует четыре основных конфигурации потока:

На рисунке 1 показан идеализированный противоточный теплообменник, в котором две жидкости текут параллельно друг другу, но в противоположных направлениях.Этот тип организации потока обеспечивает наибольшее изменение температуры обеих жидкостей и, следовательно, является наиболее эффективным (где эффективность — это количество фактически переданного тепла по сравнению с теоретическим максимальным количеством тепла, которое может быть передано).

Рис. 1. Противоток.

В теплообменниках с прямоточным потоком потоки текут параллельно друг другу и в том же направлении, как показано на фиг.2. Это менее эффективно, чем противоточное течение, но обеспечивает более равномерную температуру стенок.

Рисунок 2. Поток тока.

Теплообменники с поперечным потоком являются промежуточными по эффективности между противотоком и теплообменниками с параллельным потоком. В этих единицах потоки текут под прямым углом друг к другу, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Перекрестный поток.

В промышленных теплообменниках часто встречаются гибриды вышеуказанных типов потока. Примерами этого являются комбинированные теплообменники с противотоком и противотоком и многопроходные теплообменники.(См., Например, рисунок 4.)

Рис. 4. Поперечный / встречный поток.

Классификация теплообменников по конструкции

В этом разделе теплообменники классифицируются в основном по их конструкции, Garland (1990) (см. Рисунок 5). Первый уровень классификации заключается в разделении типов теплообменников на рекуперативные или регенеративные. Рекуперативный теплообменник имеет отдельные пути потока для каждой жидкости, и жидкости текут одновременно через теплообменник, обмениваясь теплом через стену, разделяющую пути потока.Регенеративный теплообменник имеет единственный путь потока, через который попеременно проходят горячие и холодные жидкости.

Рисунок 5. Классификации теплообменников.

Регенеративные теплообменники

В регенеративном теплообменнике путь потока обычно состоит из матрицы, которая нагревается, когда через нее проходит горячая жидкость (это называется «горячим ударом»). Это тепло затем передается холодной жидкости, когда она протекает через матрицу («холодный удар»).Регенеративные теплообменники иногда называют емкостными теплообменниками . Хороший обзор регенераторов предоставлен Walker (1982).

Регенераторы в основном используются в системах рекуперации тепла газ / газ на электростанциях и в других энергоемких отраслях промышленности. Два основных типа регенератора: статический и динамический. Оба типа регенераторов являются переходными в работе, и если в их конструкции не уделяется большое внимание, обычно происходит перекрестное загрязнение горячего и холодного потоков.Однако использование регенераторов в будущем, вероятно, возрастет, поскольку предпринимаются попытки повысить энергоэффективность и рекуперировать более низкосортное тепло. Однако, поскольку регенеративные теплообменники, как правило, используются для специализированных применений, рекуперативные теплообменники встречаются чаще.

Рекуперативные теплообменники

Существует много типов рекуперативных теплообменников, которые можно сгруппировать в непрямой контакт, прямой контакт и специальные. Непрямые контактные теплообменники разделяют теплообменные жидкости, используя трубки или пластины и т. Д., Прямые контактные теплообменники не разделяют жидкости, обменивающиеся теплом, и фактически зависят от жидкостей, находящихся в тесном контакте.

В этом разделе кратко описаны некоторые из наиболее распространенных типов теплообменников, и они расположены в соответствии с классификацией, приведенной на рисунке 5.

В этом типе пары разделены стенкой, обычно металлической. Примерами этого являются трубчатые теплообменники, см. Рисунок 6, и пластинчатые теплообменники, см. Рисунок 7.

Трубчатые теплообменники очень популярны благодаря гибкости, которую конструктор должен учитывать в широком диапазоне давлений и температур.Трубчатые теплообменники можно подразделить на ряд категорий, из которых кожухотрубный теплообменник является наиболее распространенным.

Кожухотрубный теплообменник состоит из нескольких трубок, установленных внутри цилиндрической оболочки. Рисунок 8 иллюстрирует типичную единицу, которая может быть найдена на нефтехимическом заводе. Две жидкости могут обмениваться теплом, одна жидкость течет по внешней стороне труб, а вторая жидкость течет по трубам. Жидкости могут быть однофазными или двухфазными и могут протекать параллельно или поперечно / противоточно.Кожухотрубный теплообменник состоит из четырех основных частей:

• Фронтальный конец — это место, где жидкость попадает в трубку теплообменника.

• Задний конец — это место, где жидкость в трубке покидает теплообменник или где она возвращается в передний коллектор в теплообменниках с несколькими проходами в трубе.

• Пучок трубок — состоит из трубок, листов трубок, перегородок, рулевых тяг и т. Д. Для удержания пучка вместе.

• Оболочка — содержит трубный пучок.

Популярность кожухотрубных теплообменников привела к разработке стандарта для их назначения и использования. Это стандарт Ассоциации производителей трубчатых теплообменников (TEMA). Обычно кожухотрубные теплообменники изготавливают из металла, но для специальных применений (например, с применением сильных кислот фармацевтических препаратов) могут использоваться другие материалы, такие как графит, пластик и стекло. Также нормально, чтобы трубки были прямыми, но в некоторых криогенных применениях используются спиральные или Hampson катушки .Простая форма кожухотрубного теплообменника — это двухтрубный теплообменник. Этот теплообменник состоит из одной или нескольких трубок, содержащихся в большей трубе. В самой сложной форме между многотрубной двойной трубой и кожухотрубным теплообменником мало различий. Однако двухтрубные теплообменники, как правило, имеют модульную конструкцию, поэтому несколько узлов могут быть скреплены болтами вместе для достижения требуемой нагрузки. Книга Е.А.Д. Сондерс [Saunders (1988)] дает хороший обзор трубчатых теплообменников.

Другие типы трубчатых теплообменников включают в себя:

• Печи — рабочая жидкость проходит через печь в трубах с прямыми или спиральными намотками, и нагрев осуществляется горелками или электрическими нагревателями.

• Трубы в пластине — в основном они используются для рекуперации тепла и кондиционирования воздуха. Трубки обычно монтируются в какой-либо форме воздуховода, а пластины действуют как опоры и обеспечивают дополнительную площадь поверхности в виде ребер.

• с электрическим подогревом — в этом случае жидкость обычно протекает за пределами труб с электрическим подогревом (см. Джоулев нагрев).

• с воздушным охлаждением Теплообменники состоят из пучка труб, системы вентилятора и несущей конструкции. Трубы могут иметь ребра различного типа, чтобы обеспечить дополнительную площадь поверхности на стороне воздуха. Воздух либо всасывается через трубки вентилятором, установленным над пучком (индуцированная тяга), либо продувается через трубки вентилятором, установленным под пучком (принудительная тяга). Они, как правило, используются в местах, где существуют проблемы с получением достаточного количества охлаждающей воды.

• Тепловые трубки, сосуды с перемешиванием и графитовые блочные теплообменники могут рассматриваться как трубчатые или могут быть помещены под Рекуперативные «Специальные». Тепловая труба состоит из трубы, фитильного материала и рабочей жидкости. Рабочая жидкость поглощает тепло, испаряется и проходит к другому концу тепловой трубы, где она конденсируется и выделяет тепло. Затем жидкость с помощью капиллярного воздействия возвращается к горячему концу тепловой трубы для повторного испарения. Взволнованные сосуды в основном используются для нагрева вязких жидкостей.Они состоят из сосуда с трубками внутри и мешалки, такой как пропеллер или винтовая ленточная крыльчатка. Трубки переносят горячую жидкость, а мешалка вводится для обеспечения равномерного нагрева холодной жидкости. Углеродные теплообменники обычно используются, когда агрессивные жидкости необходимо нагревать или охлаждать. Они состоят из твердых углеродных блоков, в которых просверлены отверстия для прохода жидкостей. Затем блоки крепятся болтами вместе с коллекторами для формирования теплообменника.

Пластинчатые теплообменники разделяют жидкости, обменивающиеся теплом, посредством пластин.Они обычно имеют улучшенные поверхности, такие как ребра или тиснение, и могут быть скреплены болтами, спаяны или сварены. Пластинчатые теплообменники в основном используются в криогенной и пищевой промышленности. Однако из-за их высокого отношения площади поверхности к объему, низкого запаса жидкостей и их способности обрабатывать более двух пар они также начинают использоваться в химической промышленности.

Пластинчатые и каркасные теплообменники состоят из двух прямоугольных концевых элементов, которые удерживают вместе несколько рельефных прямоугольных пластин с отверстиями в углу для прохода жидкостей.Каждая из пластин разделена прокладкой, которая герметизирует пластины и обеспечивает поток жидкости между пластинами, см. Рисунок 9. Этот тип теплообменника широко используется в пищевой промышленности, поскольку его легко разбирать для очистки. Если утечка в окружающую среду является проблемой, можно сварить две пластины вместе, чтобы жидкость, протекающая между сварными пластинами, не могла протекать. Однако, поскольку все еще присутствуют некоторые прокладки, все еще возможна утечка. Паяные пластинчатые теплообменники предотвращают утечку, паяя все пластины вместе, а затем приваривая к входному и выходному отверстиям.

Рисунок 6. Классификация трубчатых теплообменников.

Рисунок 7. Классификация пластинчатых теплообменников.

Рисунок 8. Кожухотрубный теплообменник.

Рис. 9. Пластинчато-рамный теплообменник.

Пластинчато-ребристые теплообменники состоят из ребер или распорок, расположенных между параллельными пластинами. Ребра могут быть расположены так, чтобы обеспечить любую комбинацию поперечного или параллельного потока между соседними пластинами. Также возможно пропускать до 12 потоков жидкости через один теплообменник путем тщательного расположения коллекторов.Они обычно изготавливаются из алюминия или нержавеющей стали и спаяны вместе. Их основное использование в сжижении газа из-за их способности работать при близких температурных подходах.

Теплообменники Lamella в некоторых отношениях аналогичны кожуху и трубе. Прямоугольные трубки с закругленными углами сложены близко друг к другу, образуя пучок, который помещается внутрь оболочки. Одна жидкость проходит через трубки, а жидкость течет параллельно через зазоры между трубками.Они, как правило, используются в целлюлозно-бумажной промышленности, где требуются большие проходы для потока.

Спиральные пластинчатые теплообменники формируются путем намотки двух плоских параллельных пластин вместе для формирования катушки. Затем концы уплотняются прокладками или привариваются. Они в основном используются с вязкими, сильно загрязненными жидкостями или жидкостями, содержащими частицы или волокна.

Теплообменник этой категории не использует теплообменную поверхность, поэтому он часто дешевле непрямых теплообменников.Однако, чтобы использовать теплообменник с прямым контактом с двумя жидкостями, они должны быть несмешиваемыми, или, если предполагается использовать одну жидкость, она должна претерпеть изменение фазы. (См. Прямая теплопередача контакта.)

Наиболее легко узнаваемой формой теплообменника с прямым контактом является градирня с естественной тягой, имеющаяся на многих электростанциях. Эти блоки состоят из большой приблизительно цилиндрической оболочки (обычно более 100 м в высоту) и упаковки снизу для увеличения площади поверхности. Охлаждаемая вода распыляется сверху на набивку, в то время как воздух поступает через дно набивки и вверх через колонну благодаря естественной плавучести.Основная проблема с этой и другими типами градирен с прямым контактом заключается в постоянной необходимости подачи охлаждающей воды за счет испарения.

Конденсаторы прямого контакта иногда используются вместо трубчатых конденсаторов из-за их низких капитальных и эксплуатационных затрат. Существует множество вариаций прямого контакта конденсатора. В своей простейшей форме охлаждающая жидкость распыляется с верхней части сосуда над паром, поступающим со стороны сосуда. Конденсат и охлаждающая жидкость затем собираются на дне.Большая площадь поверхности, достигаемая распылением, гарантирует, что они являются весьма эффективными теплообменниками.

Паровой впрыск используется для нагрева жидкостей в резервуарах или трубопроводах. Пар способствует передаче тепла за счет турбулентности, создаваемой впрыском, и передает тепло путем конденсации. Обычно не делается никаких попыток собрать конденсат.

Прямой нагрев в основном используется в сушилках, где влажное твердое вещество сушат, пропуская его через поток горячего воздуха. Другой формой прямого нагрева является погруженное горение.Это было разработано главным образом для концентрации и кристаллизации агрессивных растворов. Жидкость испаряется пламенем и выхлопными газами, направленными вниз в жидкость, которая удерживается в некоторой форме резервуара.

Воздухоохладитель с мокрой поверхностью в некоторых отношениях аналогичен теплообменнику с воздушным охлаждением. Однако в этом типе устройства вода разбрызгивается по трубам, а вентилятор всасывает воздух и воду вниз по пучку труб. Вся система закрыта, и теплый влажный воздух обычно выпускается в атмосферу.

Сменные поверхностные теплообменники состоят из сосуда с рубашкой, через который проходит жидкость, и вращающегося скребка, который непрерывно удаляет отложения с внутренних стенок сосуда. Эти агрегаты используются в пищевой и фармацевтической промышленности, где отложения образуются на нагретых стенках сосуда с рубашкой.

Статические регенераторы или регенераторы с неподвижным слоем не имеют движущихся частей, кроме клапанов. В этом случае горячий газ проходит через матрицу в течение фиксированного периода времени, по истечении которого происходит переворот, горячий газ отключается, и холодный газ проходит через матрицу.Основная проблема с этим типом устройства заключается в том, что как горячий, так и холодный поток являются прерывистыми. Для преодоления этого и обеспечения непрерывной работы требуются по меньшей мере два статических регенератора или может быть использован роторный регенератор.

Во вращающемся регенераторе цилиндрическая фасонная упаковка вращается вокруг оси цилиндра между парой газовых уплотнений. Горячий и холодный газ протекает одновременно через воздуховоды с обеих сторон газовых уплотнений и через вращающуюся набивку. (См. Регенеративные теплообменники.)

Термический анализ любого теплообменника включает решение основного уравнения теплопередачи.

Это уравнение вычисляет количество тепла, передаваемого через область dA, где T _h и T _c — локальные температуры горячей и холодной жидкости, α — локальный коэффициент теплопередачи, а dA — локальная инкрементная площадь, на которой α основан. Для плоской стены

где _Вт — толщина стенки, а _Вт — ее теплопроводность.

Для однофазного потока через стенку α для каждого из потоков является функцией Re и Pr. Когда происходит конденсация или кипение, α также может зависеть от разности температур. Как только коэффициент теплопередачи для каждого потока и стенки известен, тогда общий коэффициент теплопередачи U определяется как

где сопротивление стенке r _w определяется как 1 / α _w . Общая скорость теплопередачи между горячей и холодной жидкостями определяется как

Это уравнение для постоянных температур и коэффициентов теплопередачи.В большинстве теплообменников это не так, и поэтому используется другая форма уравнения

где — общая тепловая нагрузка, U — средний общий коэффициент теплопередачи, а ΔT _M — средняя разность температур. Расчет ΔT _M и снятие предположения о постоянном коэффициенте теплопередачи описаны в разделе Разница в средней температуре.

Расчет U и ΔT _M требует информации о типе теплообменника, геометрии (например,например, размер проходов в пластине или диаметр трубы), ориентация потока, чистый противоток или поперечный поток и т. д. Затем можно рассчитать общую нагрузку, используя предполагаемое значение AT, и сравнить с требуемой нагрузкой. Затем можно внести изменения в предполагаемую геометрию, и U, ΔT _M и пересчитать, чтобы в конечном итоге выполнить итерацию к решению, которое равно требуемой обязанности. Однако при выполнении термического анализа следует также проверять на каждой итерации, чтобы допустимый перепад давления не превышался.Компьютерные программы, такие как TASC от HTFS (Heat Transfer и Fluid Flow Service), выполняют эти вычисления автоматически и оптимизируют проект.

Механические соображения

Все типы теплообменников должны подвергаться определенной форме механического проектирования. Любой теплообменник, работающий при давлении выше атмосферного, должен проектироваться в соответствии с местным указанным кодом конструкции сосуда под давлением , таким как ASME VIII (Американское общество инженеров-механиков) или BS 5500 (британский стандарт).Эти коды определяют требования к сосуду под давлением, но они не касаются каких-либо специфических особенностей конкретного типа теплообменника. В некоторых случаях существуют специальные стандарты для определенных типов теплообменников. Два из них перечислены ниже, но в целом отдельные производители определяют свои собственные стандарты.

ССЫЛКИ

Garland, W. J. (1990) Private Communication.

Walker, G. (1982) Промышленные теплообменники-A Базовое руководство , Издательство Hemisphere.

Rohsenow, W.M. и Hartnett, J.P. (1973) Справочник по теплопередаче , Нью-Йорк: McGraw-Hill Book Company. DOI: 10.1016 / 0017-9310 (75)

-9

Saunders, E. A. D. (1988) Теплообменники — выбор, проектирование и строительство, Longman Scientific and Technical. DOI: 10.1016 / 0378-3820 (89)

-5

(1988) (TEMA), седьмое издание. Кожухотрубные теплообменники .

Американский институт нефти (API) 661: Теплообменники с воздушным охлаждением для нефтяной промышленности .

Воздухо-воздушные теплообменники — UK Exchangers Ltd