Shell-and-tube warmtewisselaar voor verwarming en koeling

De door Vrcooler op maat gemaakte shell-and-tube warmtewisselaar volgens de eisen van de klant is geverfd en klaar om verpakt en verzonden te worden naar Frankrijk.

Shell en tube warmtewisselaars worden ook wel shell en tube warmtewisselaars genoemd. Het is een warmtewisselaar met scheidingswanden die de wand van de buizenbundel gebruikt die in de schaal is ingesloten als warmteoverdrachtsoppervlak. Dit soort warmtewisselaar heeft een relatief eenvoudige structuur en betrouwbare werking. Het kan worden gemaakt van verschillende structurele materialen (voornamelijk metalen materialen) en kan onder hoge temperatuur en hoge druk worden gebruikt. Het is momenteel het meest gebruikte type.

Factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerp van shell-and-tube warmtewisselaars

Er zijn veel soorten warmtewisselaars. Voor elke specifieke warmteoverdrachtsconditie zal door optimale selectie het meest geschikte apparaatmodel worden verkregen. Als dit type apparatuur onder andere omstandigheden wordt gebruikt, kan het warmteoverdrachtseffect worden verbeterd. grote verandering. Daarom is het erg belangrijk en ingewikkeld werk om het type warmtewisselaar voor specifieke werkomstandigheden te selecteren. Voor het ontwerp van shell-and-tube warmtewisselaars zijn de volgende factoren het overwegen waard:

 

1. Selectie van debiet

Het debiet is een belangrijke variabele in het ontwerp van de warmtewisselaar. Door het debiet te verhogen, neemt de warmteoverdrachtscoëfficiënt toe en tegelijkertijd nemen ook de drukval en het stroomverbruik toe. Als er pompvloeistof wordt gebruikt, moet er rekening mee worden gehouden dat de drukval zoveel mogelijk op de warmtewisselaar moet worden verbruikt in plaats van op de regelklep, dit kan het warmteoverdrachtseffect verbeteren door het debiet te verhogen.

Het gebruik van een hoger debiet heeft twee voordelen: de ene is om de algehele warmteoverdrachtscoëfficiënt te verhogen, waardoor het warmteoverdrachtsoppervlak wordt verkleind; de andere is om de kans op vervuiling op het buisoppervlak te verminderen. Maar het verhoogt ook dienovereenkomstig het verbruik van weerstand en vermogen, dus het is noodzakelijk om een ​​economische vergelijking te maken om uiteindelijk het juiste debiet te bepalen.

 

2. Selectie toelaatbare drukval

Het kiezen van een grotere drukval kan het debiet verhogen, waardoor het warmteoverdrachtseffect wordt versterkt en het warmteoverdrachtsoppervlak wordt verkleind. Maar de grotere drukval verhoogt ook de bedrijfskosten van de pomp. De juiste drukvalwaarde moet worden berekend op basis van de totale jaarlijkse kosten van de warmtewisselaar, herhaalde aanpassingen aan de grootte van de apparatuur en optimalisatieberekeningen.

Bij de meeste apparaten kan worden vastgesteld dat de thermische weerstand aan de ene kant aanzienlijk hoger is dan aan de andere kant, en de thermische weerstand aan deze kant wordt de regelende thermische weerstand. Wanneer de thermische weerstand van de schaalzijde de regelzijde is, kan de methode van het vergroten van het aantal keerschotten of het verkleinen van de schaaldiameter worden gebruikt om het vloeistofdebiet aan de schaalzijde te vergroten en de weerstand tegen warmteoverdracht te verminderen, maar er is een limiet aan het verkleinen van de afstand tussen de keerschotten. Mag niet kleiner zijn dan 1/5 of 50 mm van de schaaldiameter. Wanneer de thermische weerstand van de buiszijde de controlezijde is, wordt de vloeistofstroomsnelheid verhoogd door de rijpheid van de buis te vergroten.

Bij viskeuze materialen, als de vloeistof in laminaire stroming is, zal het materiaal naar de schaalzijde gaan. Aangezien de vloeistofstroom aan de schaalzijde turbulent is, resulteert dit in hogere warmteoverdrachtssnelheden en een betere controle van de drukval.

 

3. Bepaling van shell-side vloeistof

Het is voornamelijk gebaseerd op de werkdruk en temperatuur van de vloeistof, de beschikbare drukval, structuur- en corrosiekenmerken en de selectie van benodigde apparatuur en materialen om te overwegen voor welke weg de vloeistof geschikt is. De volgende factoren zijn beschikbaar voor overweging bij het selecteren:

De vloeistoffen die geschikt zijn voor de buisdoorgang zijn onder meer water en waterdamp of sterk bijtende vloeistoffen; giftige vloeistoffen; vloeistoffen die gemakkelijk te structureren zijn; vloeistoffen die werken bij hoge temperatuur of hoge druk, enz.

Vloeistoffen die geschikt zijn voor de mantelzijde zijn onder meer condensatie van topdestillaat; condensatie en opnieuw koken van koolwaterstoffen; vloeistoffen geregeld door drukval van pijpfittingen; vloeistoffen met een hoge viscositeit, enz.

Wanneer de bovenstaande situatie is geëlimineerd, moet de keuze van het pad dat het medium neemt zich richten op het verbeteren van de warmteoverdrachtscoëfficiënt en het optimaal benutten van de drukval. Aangezien de stroming van het medium aan de schaalzijde gemakkelijk turbulente stroming kan bereiken (Re groter dan of gelijk aan 100), is het over het algemeen gunstig om de vloeistof met een hoge viscositeit of een lage stroomsnelheid te verplaatsen, dat wil zeggen de vloeistof met een lage Reynolds nummer, naar de schaalzijde. Omgekeerd, als de vloeistof een turbulente stroming in de buis kan bereiken, is het redelijker om ervoor te zorgen dat deze door de buis gaat. Vanuit het oogpunt van drukval is over het algemeen de shell-run met een laag Reynoldsgetal redelijk.

 

4. Bepaling van de uiteindelijke warmteoverdrachtstemperatuur

De uiteindelijke warmtewisselingstemperatuur wordt over het algemeen bepaald door de behoeften van het proces. Wanneer de uiteindelijke temperatuur van de warmtewisselaar kan worden gekozen, heeft de waarde ervan een grote invloed op de vraag of de warmtewisselaar zuinig en redelijk is. Wanneer de uitlaattemperatuur van het hete fluïdum gelijk is aan de uitlaattemperatuur van het koude fluïdum, is de efficiëntie van het warmtegebruik het hoogst, maar het effectieve temperatuurverschil van de warmteoverdracht is het kleinst en het warmtewisselingsgebied het grootst.

Bovendien is het bij het bepalen van de uitlaattemperatuur van de stroom niet wenselijk om een ​​temperatuurkruisverschijnsel te hebben, dat wil zeggen dat de uitlaattemperatuur van het hete fluïdum lager is dan de uitlaattemperatuur van het koude fluïdum.

5. Selectie van apparatuurstructuur

Voor bepaalde procescondities moet eerst de vorm van apparatuur worden bepaald, zoals het kiezen van een vaste buisplaatvorm of een zwevende kopvorm, etc.

In het ontwerpproces van de warmtewisselaar worden de algemene doelen van verbetering van de warmteoverdracht als volgt samengevat: verklein de grootte van de warmtewisselaar bij een bepaalde warmteoverdracht; de prestaties van de bestaande warmtewisselaar verbeteren; het temperatuurverschil van de stromende werkvloeistof verminderen; of het pompvermogen verminderen.

Het warmteoverdrachtsproces verwijst naar het proces van warmte-uitwisseling tussen twee vloeistoffen door de wand van een hard apparaat. Volgens de warmteoverdrachtsmethode van de vloeistof kan deze in principe in twee typen worden verdeeld: geen faseverandering en faseverandering. Het onderzoek naar verbeterde warmteoverdrachtstechnologie zonder faseveranderingsproces neemt over het algemeen overeenkomstige maatregelen op basis van het beheersen van de thermische weerstandszijde: zoals het uitzetten van het binnen- of buitenoppervlak van de buis; het inbrengen van vreemde voorwerpen in de buis; het veranderen van de vorm van de buizenbundelsteun; het toevoegen van onmengbare additieven met een laag kookpunt en andere methoden om het warmteoverdrachtseffect te verbeteren.