คํานิยามของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

  เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คืออุปกรณ์ที่ถ่ายทอดส่วนหนึ่งของความร้อนจากของเหลวร้อนไปยังของเหลวเย็น, นั่นคือถังที่ปิดใหญ่ถูกเต็มไปด้วยน้ําหรือสื่ออื่น ๆ,และมีท่อผ่านถังปล่อยให้น้ําร้อนไหลผ่านท่อ

เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างน้ําในท่อและน้ําร้อนและน้ําเย็นในถัง การแลกเปลี่ยนความร้อนจะเกิดขึ้นความร้อนจากอุณหภูมิสูงจะถูกนําไปสู่อุณหภูมิต่ําเสมอเพื่อให้ความร้อนของน้ําในท่อสามารถแลกเปลี่ยนกับน้ําเย็นในถัง

การจัดหมวดหมู่และโครงสร้างของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสามารถแบ่งออกเป็น

เครื่องเย็น เครื่องบดความร้อน เครื่องทําความร้อน เครื่องเปลี่ยนความร้อน เครื่องปั่นใหม่ เครื่องผลิตควาย เครื่องปั่นความร้อนเสีย (หรือความร้อนเสีย)

ตามวิธีแลกเปลี่ยนความร้อน สามารถแบ่งออกเป็น:

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยการสัมผัสตรง (ยังเรียกว่า เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไฮบริด) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบฟื้นฟูและ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบผนังแยก

ในรายการต่อไปนี้ นําเสนอตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่จัดเรียงตามวิธีแลกเปลี่ยนความร้อน:

1) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ติดต่อตรง

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนโดยตรงพึ่งพาการสัมผัสโดยตรงระหว่างของเหลวเย็นและของเหลวร้อนสําหรับการถ่ายทอดความร้อนวิธีการถ่ายทอดความร้อนนี้หลีกเลี่ยงความสกปรกและความต้านทานทางความร้อนบนส่วนแบ่งการถ่ายทอดความร้อนและทั้งสองข้างตราบใดที่การติดต่อระหว่างของเหลวดี จะมีอัตราการถ่ายทอดความร้อนที่ใหญ่กว่า

ฉะนั้น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไฮบริด สามารถใช้ได้ทุกที่ที่เหลวสามารถผสมผสานกันได้ เช่น การล้างและทําความเย็นด้วยก๊าซ การทําความเย็นด้วยน้ําหมุนเวียน การทําความร้อนด้วยน้ําหอมการปั่นควาย, ฯลฯ การใช้งานของมันครอบคลุมอุตสาหกรรมเคมีและโลหะ, วิศวกรรมพลังงาน, วิศวกรรมเครื่องปรับอากาศและหลายภาคการผลิตอื่น ๆ.

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไฮบริดที่ใช้ทั่วไปประกอบด้วย: หอเย็น เครื่องล้างก๊าซ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเจ็ท และ เครื่องปรับความร้อนแบบไฮบริด

2) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่สร้างใหม่

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบฟื้นฟู เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการแลกเปลี่ยนความร้อนแบบฟื้นฟู มันเต็มไปด้วยของที่เต็มที่เพื่อเก็บความร้อน

โดยทั่วไป เครือไฟถูกสร้างขึ้นด้วยอิฐที่ทนไฟ (บางครั้งใช้เข็มขัดโลหะ corrugated ฯลฯ)

การแลกเปลี่ยนความร้อนเกิดขึ้นในสองขั้นตอน

ในขั้นแรก ก๊าซร้อนผ่านระบบไฟ แบ่งความร้อนไปยังระบบไฟ และเก็บมันไว้

ในขั้นตอนที่สอง ก๊าซเย็นผ่านระบบไฟและถูกทําความร้อนโดยการรับความร้อนที่เก็บไว้ในระบบไฟ

สองขั้นตอนนี้เกิดขึ้นสลับกัน โดยปกติจะใช้ตัวปรับปรุงใหม่สองตัวสลับกัน นั่นคือเมื่อก๊าซร้อนเข้าเครื่องหนึ่ง ก๊าซเย็นเข้าเครื่องอีกเครื่องเช่น เครื่องปรับปรุงของเตาอบทําเหล็กแบบเปิดเตา.

มันยังถูกใช้ในอุตสาหกรรมเคมี เช่น เครื่องทําความร้อนก่อนอากาศหรือห้องเผาไหม้ในเตาแก๊ส และเตาเจาะแบบฟื้นฟูในโรงงานน้ํามันเทียม

3) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนผนังแยก

ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนประเภทนี้ น้ํายาร้อนและน้ํายาเย็นถูกแยกแยกด้วยโลหะเพื่อไม่ให้น้ํายาทั้งสองผสมผสานและส่งความร้อน

ในการผลิตสารเคมี น้ํายาร้อนและเย็นมักไม่สามารถเข้าสัมผัสตรงกันได้ ดังนั้นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนผนังแยกเป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ใช้กันทั่วไป

ข้อต่อไปนี้นําเสนอหลัก ๆ การจัดหมวดหมู่ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนผนังแยก:

a) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกระดาษ

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนประเภทนี้ถูกผลิตโดยการติดตั้งชุดบนผนังภายนอกของถัง และมีโครงสร้างที่เรียบง่ายพื้นที่ทําความร้อนของมันถูกจํากัดโดยผนังของถัง และสัมพันธ์การถ่ายทอดความร้อนของมันไม่สูง.

เพื่อปรับปรุงสัดส่วนการถ่ายทอดความร้อนและทําความร้อนของของเหลวในหม้อน้ําอย่างเท่าเทียมกัน สามารถติดตั้งเครื่องปั่นในหม้อน้ําได้

เมื่อนําน้ําเย็นหรือสารทําความร้อนโดยไม่เปลี่ยนแปลงระยะเข้าไปในเสื้อการปรับปรุงความร้อนของเครื่องยนต์.

เพื่อชดเชยการขาดผิวโอนความร้อน ท่อม้วนยังสามารถติดตั้งภายในหม้อน้ําได้

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกระโปรงถูกใช้อย่างแพร่หลายในการทําความร้อนและทําความเย็นของกระบวนการปฏิกิริยา

b) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในหลอดงู

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนท่อม้วนแบ่งออกเป็น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนท่อม้วนแบบจมและ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนท่อม้วนแบบฉีด

ท่องูส่วนใหญ่ทําจากท่อโลหะบิดเป็นรูปทรงต่าง ๆ ที่เหมาะสมกับถัง และดําน้ําในของเหลวในถัง

ข้อดีของมันคือ: โครงสร้างที่เรียบง่าย สามารถทนความดันสูง และสามารถทําจากวัสดุที่ทนทานต่อการกัดกร่อนได้

ข้อเสีย: ความวุ่นวายของของเหลวในถังน้อย และปริมาณการถ่ายทอดความร้อนภายนอกท่อน้อย

จัดท่อแลกเปลี่ยนความร้อนในแถวบนกรอบเหล็ก

น้ําร้อนไหลผ่านท่อ และน้ําเย็นถูกเทลงานบนอุปกรณ์อย่างเท่าเทียม

ข้อดี: น้ําร้อนไหลผ่านท่อ และน้ําเย็นไหลลงในระดับเท่าเทียมกันบนอุปกรณ์ดังนั้นผลการถ่ายทอดความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสเปรย์ดีกว่าของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนโค้ลดําน้ํา.

การ ปก ปิด ช่อง ช่อง ช่อง ช่อง ช่อง ช่อง ช่อง ช่อง ช่อง

c) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกระดาษ

เนื่องจากความเร็วของไหลของของเหลวในท่อและนอกของท่อใหญ่กว่าดังนั้นสัมประสานการถ่ายทอดความร้อนของพวกมันก็ใหญ่ และผลการถ่ายทอดความร้อนก็ดี. เครื่องทําความร้อนน้ําที่ใช้กันทั่วไปคือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกล่องง่ายๆ

(d) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนกระเป๋าและท่อ

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ เป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบผนังแยกที่ทั่วไปที่สุด มีประวัติการใช้งานในอุตสาหกรรมมานานและยังคงมีตําแหน่งที่โดมินิ่งในหมู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทั้งหมด

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเปลือกและท่อ ประกอบด้วยเปลือก, ผังท่อ, แผ่นท่อและหัวและทั้งสองปลายของผูกท่อถูกติดตั้งบนแผ่นท่อ.

มีของเหลวสองประเภทที่แลกเปลี่ยนความร้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ หนึ่งไหลผ่านในท่อ และการกระแทกของมันเรียกว่าด้านท่อและการกระแทกของมันเรียกว่าด้านเปลือกพื้นผิวผนังของท่อ bundle คือพื้นผิวการถ่ายทอดความร้อน

เพื่อปรับปรุงสัดส่วนการถ่ายทอดความร้อนของของเหลวนอกท่อ ปกติจะติดตั้งจํานวนหนึ่งของบัฟเฟลข้ามในเปลือก

หน่วยป้องกันไม่เพียงแค่ป้องกันของเหลว จากการตัดสายสั้น และเพิ่มความเร็วของเหลวแต่ยังบังคับให้ของเหลวไหลผ่านกระดุมท่อหลายครั้งตามเส้นทางที่กําหนด, เพิ่มระดับความวุ่นวายมาก มีสองแบบที่ใช้กันทั่วไป: แบบกลมและแบบแผ่น (เช่นที่แสดงในรูปด้านล่าง)

ทุกครั้งที่ของเหลวผ่านผ่านท่อในท่อ เรียกว่าท่อผ่าน และทุกครั้งที่ของเหลวผ่านเปลือก เรียกว่าเปลือกผ่าน

เพื่อเพิ่มความเร็วของของเหลวในท่อ สามารถติดตั้งส่วนแยกที่เหมาะสมในหัวที่ปลายทั้งสอง เพื่อแบ่งท่อทั้งหมดเป็นหลายกลุ่มเท่ากัน

โดยวิธีนี้, น้ํายาสามารถผ่านเพียงส่วนหนึ่งของท่อและกลับไปที่ท่อหลายครั้งในเวลาเดียวกัน, ซึ่งเรียกว่า multi-tube pass.

เช่นเดียวกับนี้ เพื่อเพิ่มอัตราการไหลของภายนอกท่อ สามารถติดตั้งกองยับยาวในเปลือกเพื่อให้เหลวผ่านช่องเปลือกหลายครั้งซึ่งเรียกว่า multi-shell pass.

ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเปลือกและท่อ เนื่องจากอุณหภูมิของของเหลวในและภายนอกท่อแตกต่างกัน อุณหภูมิของเปลือกและท่อ bundle ยังแตกต่างกันถ้าความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างทั้งสองเป็นใหญ่, ความเครียดทางความร้อนที่ใหญ่จะเกิดขึ้นภายในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งอาจทําให้ท่อบิด, แตกหรือหลุดจากแผ่นท่อ

ดังนั้นเมื่อความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างกระดูกท่อและเปลือกเกิน 50 °Cควรใช้มาตรการชดเชยความแตกต่างของอุณหภูมิที่เหมาะสม เพื่อกําจัดหรือลดความเครียดทางความร้อน.

วิธีการชดเชย:

ติดแหวนขยายตัวกับเปลือกหรือใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหลอดทรง U และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหัวลอย

อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนปลาท่อคง

เมื่อความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างของเหลวร้อนและเย็นไม่ใหญ่ สามารถใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นหลอดคงที่ได้

มันมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและราคาถูก แต่มันยากที่จะทําความสะอาดและไม่เหมาะสําหรับของเหลวที่มีความชุ่มชื่นต่อการปรับขนาดและของเหลวที่มีความแตกต่างของอุณหภูมิขนาดใหญ่

หากความแตกต่างของอุณหภูมิไม่มากมาก สามารถใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนปลาท่อคงที่ที่มีแหวนการชําระค่า

e) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่น

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นประกอบด้วยชุดของแผ่นการถ่ายทอดความร้อนโลหะบางทรงสี่เหลี่ยม, ซึ่งถูก clamped และประกอบบนบราคเกตด้วยกรอบ.

ขอบของแผ่นสองแผ่นที่อยู่ติดกันถูกบรรจุด้วยพัด (ทําจากยางต่าง ๆ หรืออะไบสเตสที่บดลง, ฯลฯ) เพื่อการบดลงมีรูกลมในสี่มุมของแผ่นเพื่อสร้างช่องทางของน้ํา.

ความแตกต่างระหว่างเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่น และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเปลือกและท่อ:

a.สัมประสานการถ่ายทอดความร้อนสูง

เนื่องจากแผ่น corrugated ที่แตกต่างกันกลับกันเพื่อสร้างช่องการไหลที่ซับซ้อนของเหลวไหลในวิธีการหมุนสามมิติในช่องการไหลระหว่างแผ่น corrugated,ซึ่งสามารถผลิตกระแสความวุ่นวายที่จํานวนเรย์โนลด์ที่ต่ํา (โดยทั่วไป Re = 50 ~ 200) ดังนั้นการถ่ายทอดความร้อนคือ คณสัมพันธ์สูง โดยทั่วไปถือว่าเป็น 3 ถึง 5 เท่าของชนิดเปลือกและท่อ

b ความแตกต่างของอุณหภูมิเฉลี่ยลอกอาริธม์ใหญ่และความแตกต่างของอุณหภูมิปลายเล็ก

ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ สองของเหลวไหลผ่านด้านท่อและด้านเปลือกตามลําดับ โดยทั่วไปการไหลผ่านคือการไหลผ่านและสัดส่วนการแก้ไขความแตกต่างอุณหภูมิเฉลี่ยลอกอริธม smallอย่างไรก็ตาม, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นส่วนใหญ่มีโหมดการไหลร่วมกับปัจจุบันหรือตรงข้ามปัจจุบัน , และสัมพันธ์การแก้ไขของมันมักจะอยู่รอบ 0.95นอกจากนี้ การไหลของเหลวเย็นและร้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นเป็นขนานกับพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนและไม่มีการไหลด้านข้าง ดังนั้นความแตกต่างของอุณหภูมิที่ปลายของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นเล็ก, และการแลกเปลี่ยนความร้อนกับน้ําสามารถต่ํากว่า 1 °C, ในขณะที่แลกเปลี่ยนความร้อนเปลือกและท่อโดยทั่วไป 5 °C.

c. รอยเท้าขนาดเล็ก

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นมีโครงสร้างคอมแพคต์ และพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนต่อหน่วยปริมาณ 2 ถึง 5 เท่าของชนิดของเปลือกและท่อซึ่งต้องการพื้นที่รักษาที่ระบุไว้สําหรับการถอนกระดูกท่อ, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นสามารถบรรลุการถ่ายทอดความร้อนเดียวกันพื้นที่ที่ครอบครองโดยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนประมาณ 1/5 ~ 1/8 ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเปลือกและท่อ

d. เปลี่ยนแปลงพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนหรือการผสมผสานกระบวนการได้ง่าย

ตราบใดที่แผ่นบางส่วนจะเพิ่มขึ้นหรือถอนออก พื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนสามารถเพิ่มขึ้นหรือลดลง โดยการเปลี่ยนแปลงการจัดวางแผ่นหรือเปลี่ยนแผ่นบางส่วนการผสมผสานกระบวนการที่ต้องการสามารถบรรลุและปรับปรุงให้กับสภาพแลกเปลี่ยนความร้อนใหม่ได้. มันเกือบเป็นไปไม่ได้ที่จะเพิ่มพื้นที่การถ่ายทอดความร้อนของแลกเปลี่ยนความร้อนเปลือก

e. น้ําหนักเบา

ความหนาของแผ่นของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นมีเพียง 0.4 ~ 0.8 มม ขณะที่ความหนาของท่อแลกเปลี่ยนความร้อนของเปลือกและท่อแลกเปลี่ยนความร้อนมี 2.0 ~ 2.5 มม.เปลือกของชนิดเปลือกและหลอดหนักกว่ากรอบของแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน. , เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นโดยทั่วไปมีเพียงประมาณ 1/5 ของน้ําหนักของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเปลือกและท่อ

f. ราคาต่ํา

โดยใช้วัสดุเดียวกันและพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนเดียวกัน ราคาของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นต่ํากว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อประมาณ 40% ถึง 60%

g. ทําง่าย

แผ่นการถ่ายทอดความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นถูกตีพิมพ์และแปรรูปด้วยระดับการมาตรฐานสูงและสามารถผลิตในปริมาณมากเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อมักจะทําด้วยมือ.

h. ทําความสะอาดง่าย

ตราบใดที่บอลท์การบดของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นกรอบจะลดลง, พวงแผ่นสามารถลดลงและแผ่นสามารถถอนออกเพื่อทําความสะอาดทางกล.นี่คือสะดวกมากสําหรับกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนที่ต้องการการทําความสะอาดบ่อยของอุปกรณ์.

i. การสูญเสียความร้อนน้อย

ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่น, เพียงแผ่นเปลือกของแผ่นโอนความร้อนที่ได้รับการเผยแพร่ต่อบรรยากาศ, ดังนั้นการสูญเสียการ dissipation ความร้อนเป็นเพียงเล็กน้อยและไม่มีมาตรการประกันที่จําเป็น.เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกระเป๋าและท่อ มีการสูญเสียความร้อนที่ใหญ่และต้องการการกันความร้อน.

j ความจุขนาดเล็ก

มัน 10% ~ 20% ของเปลือกและท่อแลกเปลี่ยนความร้อนเนื่องจากช่องว่างระหว่างพื้นผิวการถ่ายทอดความร้อนเล็กและพื้นผิวการถ่ายทอดความร้อนเป็นโคลนและคอนเวกซ์, การสูญเสียความดันใหญ่กว่าของท่อเรียบดั้งเดิม

k ไม่ง่ายในการปรับขนาด

เนื่องจากความวุ่นวายภายในที่เพียงพอ, มันไม่ง่ายที่จะปรับขนาด, และสัมพันธ์ปรับขนาดของมันมีเพียง 1/3 ~ 1/10.k ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเปลือกและท่อ. ความดันการทํางานไม่ควรใหญ่เกินไป,และอุณหภูมิกลางไม่ควรสูงเกินไป เพราะมันอาจรั่วไหลไปในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดแผ่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนถูกปิดด้วยเครื่องประปา ความดันการทํางานโดยทั่วไปไม่ควรเกิน 2.5MPaและอุณหภูมิเฉลี่ยจะต่ํากว่า 250 °C, ไม่เช่นนั้นการรั่วไหลอาจเกิดขึ้น

ง่ายๆจะปิด

เนื่องจากช่องทางระหว่างแผ่นมีความแคบมาก โดยทั่วไปเพียง 2 ~ 5 มิลลิเมตร เมื่อสื่อแลกเปลี่ยนความร้อนมีอนุภาคใหญ่หรือสารใยมันง่ายที่จะปิดช่องทางระหว่างแผ่น.