Войти
Поток жидкости моделирование для кожухотрубного теплообменника; Вход в кожух находится вверху сзади, а выход на переднем плане внизу A кожухотрубный теплообменник относится к классу конструкций теплообменников . Это наиболее распространенный тип теплообменника на нефтеперерабатывающих заводах и в других крупных химических процессах, который подходит для приложений с более высоким давлением. Как следует из названия, этот тип теплообменника состоит из кожуха (большого сосуда высокого давления ) с пучком труб внутри него. Одна жидкость течет по трубкам, а другая жидкость течет по трубам (через кожух) для передачи тепла между двумя жидкостями. Набор трубок называется пучком труб и может состоять из нескольких типов труб: гладких, с продольным оребрением и т. Д.
Через теплообменник протекают две жидкости с разной начальной температурой. Один протекает через трубы (сторона трубы), а другой течет вне труб, но внутри оболочки (сторона оболочки). Тепло передается от одной жидкости к другой через стенки трубы либо от стороны трубы к стороне оболочки, либо наоборот. Жидкости могут быть либо жидкостями, либо газами либо со стороны кожуха, либо со стороны трубы. Для эффективной передачи тепла следует использовать большую площадь теплопередачи, что приводит к использованию множества трубок. Таким образом можно использовать отходящее тепло . Это эффективный способ экономии энергии.
Теплообменники только с одной фазой (жидкость или газ) на каждой стороне могут называться однофазными или однофазными теплообменниками. Двухфазные теплообменники могут использоваться для нагрева жидкости с целью превращения ее в газ (пар), иногда называемого котлами, или для охлаждения паров и конденсации их в жидкость (называемых конденсаторами ), причем фазовый переход обычно происходит со стороны оболочки. Котлы в паровых двигателях локомотивов, как правило, представляют собой большие кожухотрубные теплообменники цилиндрической формы. На крупных электростанциях с паровыми турбинами кожухотрубные поверхностные конденсаторы используются для конденсации выхлопных пара, выходящих из турбины в конденсат воду, который повторно используется для превращения в пар в парогенераторе.
Они также используются в чиллерах с жидкостным охлаждением для передачи тепла между хладагентом и водой как в испарителе, так и в конденсатор, а в чиллерах с воздушным охлаждением только испаритель.
Конструкция кожухотрубного теплообменника может быть разнообразной. Обычно концы каждой трубки соединяются с пленками (иногда называемыми водяными камерами ) через отверстия в трубных решетках . Трубки могут быть прямыми или изогнутыми в форме U, называемыми U-образными трубками.
На атомных электростанциях, называемых реакторами с водой под давлением, большие теплообменники, называемые парогенераторами, представляют собой двухфазные кожухотрубные теплообменники, которые обычно имеют U-образные трубы. Они используются для кипячения воды, рециркулируемой из поверхностного конденсатора, в пар для приведения в действие турбины для выработки энергии. Большинство кожухотрубных теплообменников имеют 1-, 2- или 4-проходную конструкцию со стороны трубы. Это относится к тому, сколько раз жидкость в трубках проходит через жидкость в оболочке. В однопроходном теплообменнике жидкость проходит через один конец каждой трубы и выходит из другого.
Поверхностные конденсаторы на электростанциях часто представляют собой однопроходные прямотрубные теплообменники (см. поверхностный конденсатор для схемы). Обычно используются двух- и четырехходовые конструкции, поскольку жидкость может входить и выходить с одной и той же стороны. Это значительно упрощает конструкцию.
Часто имеются перегородки, направляющие поток через кожух, чтобы жидкость не проходила через кожух, оставляя неэффективные малые объемы потока. Обычно они прикрепляются к трубному пучку, а не к оболочке, чтобы связку можно было снять для обслуживания.
Противоточные теплообменники являются наиболее эффективными, поскольку они допускают наибольшую среднюю логарифмическую разницу температуры между горячим и холодным потоками. Однако многие компании не используют двухходовые теплообменники с U-образной трубкой, потому что они могут легко сломаться, а также дороже в строительстве. Часто несколько теплообменников можно использовать для моделирования противотока в одном большом теплообменнике.
Чтобы обеспечить хорошую передачу тепла, материал трубки должен иметь хорошую теплопроводность. Поскольку тепло передается от горячей стороны к холодной через трубки, существует разница температуры по ширине трубок. Из-за тенденции материала трубки к различному термическому расширению при различных температурах во время работы возникают термические напряжения. Это в дополнение к любому напряжению от высоких давлений от самих флюидов. Материал трубки также должен быть совместим как со средами оболочки, так и со стороны трубки в течение длительных периодов времени в рабочих условиях (температура, давление, pH и т. Д.), Чтобы минимизировать ухудшение, например коррозия. Все эти требования требуют тщательного выбора прочных, теплопроводных, коррозионно-стойких, высококачественных материалов для труб, обычно металлов, включая алюминий, медный сплав., нержавеющая сталь, углеродистая сталь, сплав цветных металлов меди, инконель, никель, Хастеллой и титан. Фторполимеры, такие как перфторалкоксиалкан (PFA) и фторированный этиленпропилен (FEP), также используются для производят материал для труб из-за их высокой устойчивости к экстремальным температурам. Неправильный выбор материала трубки может привести к утечке через трубку между обечайкой и сторонами трубки, вызывая перекрестное загрязнение жидкости и, возможно, потерю давления.
Простая конструкция кожухотрубного теплообменника делает его идеальным решением для охлаждения для самых разных областей применения. Одно из наиболее распространенных применений - охлаждение гидравлической жидкости и масла в двигателях, трансмиссиях и т. Д. При правильном выборе материалов их также можно использовать для охлаждения или нагрева других сред, таких как вода в бассейне или наддувочный воздух. Кожухотрубная технология имеет много преимуществ перед пластинчатыми:
 | На Викискладе есть материалы, связанные с кожухотрубными теплообменниками. |
