Наиболее широко используемый теплообменник: оболочка и теплообменник трубки

Введение

Теплообменники являются важными компонентами во многих промышленных и коммерческих процессах, что позволяет тепло переходить из одной среды в другую без прямого контакта. Среди множества доступных типов, включая пластинку, оребренную трубку, спираль и теплообменники с двумя трубами,-теплообменник оболочки и трубки (STHE) выделяется как наиболее широко используемый во всем мире. Его универсальность, долговечность и эффективность делают его краеугольным камнем теплового управления в таких секторах, как выработка электроэнергии, нефть и газ, HVAC, химическая обработка и многое другое.

Что такое теплообменник оболочки и трубки?

Теплообменник оболочки и трубки состоит из ряда трубок, заключенных в цилиндрическую оболочку. Одна жидкость течет через трубки, в то время как другая жидкость течет по трубам (внутри оболочки), чтобы обмениваться теплом. Этот косвенный контакт обеспечивает тепловое перенос без смешивания жидкости.

Основная структура:
Трубы: обычно расположены в пучках и могут быть прямыми или u-образными.

Оболочка: цилиндрический сосуд, окружающий трубки, содержащий вторую жидкость.

Трубки: пластины, которые удерживают трубки в положении и изолируют жидкости.

Перегородки: направляйте жидкость на стороне оболочки, чтобы увеличить турбулентность и теплопередачу.

Головы или конечные крышки: прямая жидкость в трубки и из них.

Рабочий принцип

Основным принципом работы теплообменника оболочки и трубки является теплопередача на основе конвекции между двумя жидкостями при разных температурах. Нагреть течет от горячей к более холодной жидкости через стенку трубки.

Есть три основные конфигурации потока:

Параллельный поток - обе жидкости движутся в одном направлении.

Контрфаф - жидкости движутся в противоположных направлениях для повышения эффективности.

Поперечный поток - потоки жидкостей перпендикулярны друг другу.

Варианты дизайна

Чтобы соответствовать различным приложениям, в различных конфигурациях разработаны теплообменники оболочки и трубки:

Однопроходная или многопроходная (жидкость делает один или несколько проходов через трубки)

Фиксированный лист труб - простой и экономичный; ограничено низким тепловым расширением.

Плавающая головка или U-образная трубка-вмещает тепловое расширение; У проще чистки и технического обслуживания.

Стандарты TEMA - Ассоциация производителей трубчатых обменников (TEMA) стандартизирует STHS в классах (R, C, B) для нефтеперерабатывающего, коммерческого и химического использования.

Почему это наиболее широко используется?

1. Универсальность
Оболочки и трубки могут обрабатывать широкий диапазон температур (до 1000 ° C) и давления (до 500 бар). Они настраиваются для многих требований к процессу, жидкости и среде установки.

2. Прочность и надежность
Построенный из надежных материалов, таких как нержавеющая сталь, титановый или некомпонентный, эти обменники подходят для коррозийных и высоких стресса. Они имеют длительный срок службы с надлежащим обслуживанием.

3. Масштабируемость
Они доступны в широком спектре размеров - от небольших единиц для лабораторий до массивных промышленных установок.

4. Простота обслуживания
Такие модели, как U-Tube или Ploing Head Designs, позволяют очищать и заменять трубку, не демонстрируя всю систему.

5. Тепловая эффективность
С соответствующей конструкцией (например, перегородок, множество проходов), STES может достичь очень эффективной теплопередачи, особенно в рамках противоположных условий.

Общие приложения

1. Нефтяная промышленность
Охлаждающие смазки и гидравлические жидкости

Уточнение тепла от дымовых газов

Конденсация пара и паров

2. Производство электроэнергии
Нагреватели питательной воды

Паровые конденсаторы на тепловых электростанциях

3. Химическая обработка
Температурная контроль реакторов

Продукт отопление и охлаждение

4. HVAC и охлаждение
Охлажденные системы воды

Конденсаторы и испарители

5. Морская и аэрокосмическая промышленность
Системы охлаждения двигателя

Уточнение тепла

Материалы строительства
Выбор материала имеет решающее значение и зависит от температуры, давления и коррозионной сопротивления:

Углеродная сталь-общая для недорогих применений.

Нержавеющая сталь - высокая коррозионная стойкость.

Медные сплавы - отличная теплопроводность.

Титан - используется для морской воды или высоко коррозийных жидкостей.

Никелевые сплавы (Inconel, Hastelloy) - для экстремальных сред.