Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống để sưởi ấm và làm mát

Dàn trao đổi nhiệt dạng vỏ ống được Vrcooler tùy chỉnh theo yêu cầu của khách hàng đã được sơn và chuẩn bị đóng gói gửi sang Pháp.

Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống còn được gọi là bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống. Nó là một bộ trao đổi nhiệt tường phân vùng sử dụng thành của bó ống được bao bọc trong vỏ làm bề mặt truyền nhiệt. Loại bộ trao đổi nhiệt này có cấu trúc tương đối đơn giản và hoạt động đáng tin cậy. Nó có thể được làm bằng các vật liệu kết cấu khác nhau (chủ yếu là vật liệu kim loại), và có thể được sử dụng ở nhiệt độ cao và áp suất cao. Là loại được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay.

Các yếu tố cần xem xét trong thiết kế bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống

Có nhiều loại thiết bị trao đổi nhiệt. Đối với từng điều kiện truyền nhiệt cụ thể, mô hình thiết bị phù hợp nhất sẽ thu được thông qua lựa chọn tối ưu. Nếu loại thiết bị này được sử dụng trong các điều kiện khác, hiệu ứng truyền nhiệt có thể được cải thiện. cơ hội lớn. Do đó, việc lựa chọn loại thiết bị trao đổi nhiệt cho các điều kiện làm việc cụ thể là rất quan trọng và phức tạp. Đối với thiết kế bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống, cần xem xét các yếu tố sau:

 

1. Lựa chọn tốc độ dòng chảy

Tốc độ dòng chảy là một biến quan trọng trong thiết kế bộ trao đổi nhiệt. Tăng tốc độ dòng chảy sẽ làm tăng hệ số truyền nhiệt, đồng thời, giảm áp suất và tiêu thụ điện năng cũng tăng lên. Nếu sử dụng chất lỏng bơm, nên cân nhắc rằng áp suất giảm nên được tiêu thụ càng nhiều càng tốt trên bộ trao đổi nhiệt thay vì Trên van điều chỉnh, điều này có thể cải thiện hiệu quả truyền nhiệt bằng cách tăng tốc độ dòng chảy.

Sử dụng tốc độ dòng chảy cao hơn có hai ưu điểm: một là tăng hệ số truyền nhiệt tổng thể, do đó làm giảm diện tích truyền nhiệt; hai là giảm khả năng bám bẩn trên bề mặt ống. Nhưng nó cũng làm tăng mức tiêu thụ điện trở và điện năng tương ứng, vì vậy cần phải so sánh kinh tế để cuối cùng xác định tốc độ dòng chảy phù hợp.

 

2. Lựa chọn độ giảm áp suất cho phép

Chọn độ giảm áp suất lớn hơn có thể làm tăng tốc độ dòng chảy, do đó nâng cao hiệu quả truyền nhiệt và giảm diện tích truyền nhiệt. Nhưng độ sụt áp lớn hơn cũng làm tăng chi phí vận hành máy bơm. Giá trị sụt áp phù hợp cần được tính toán dựa trên tổng chi phí hàng năm của bộ trao đổi nhiệt, các điều chỉnh lặp đi lặp lại đối với kích thước của thiết bị và tính toán tối ưu hóa.

Trong hầu hết các thiết bị, có thể thấy rằng điện trở nhiệt ở một mặt cao hơn đáng kể so với mặt kia và điện trở nhiệt ở mặt này trở thành điện trở nhiệt kiểm soát. Khi điện trở nhiệt của mặt vỏ là mặt kiểm soát, có thể sử dụng phương pháp tăng số lượng tấm vách ngăn hoặc giảm đường kính vỏ để tăng tốc độ dòng chất lỏng ở mặt vỏ và giảm điện trở truyền nhiệt, nhưng có một giới hạn để giảm khoảng cách của các tấm vách ngăn. Không được nhỏ hơn 1/5 hoặc 50mm đường kính vỏ. Khi điện trở nhiệt của phía ống là phía kiểm soát, tốc độ dòng chất lỏng được tăng lên bằng cách tăng độ chín của ống.

Khi xử lý vật liệu nhớt, nếu chất lỏng chảy tầng, vật liệu sẽ đi về phía vỏ. Vì dòng chất lỏng ở phía vỏ có xu hướng hỗn loạn, điều này dẫn đến tốc độ truyền nhiệt cao hơn và cải thiện khả năng kiểm soát giảm áp suất.

 

3. Xác định chất lỏng phía vỏ

Nó chủ yếu dựa trên áp suất vận hành và nhiệt độ của chất lỏng, mức giảm áp suất có sẵn, cấu trúc và đặc điểm ăn mòn, đồng thời lựa chọn thiết bị và vật liệu cần thiết để xem xét cách chất lỏng phù hợp. Các yếu tố sau đây có sẵn để xem xét khi lựa chọn:

Các chất lỏng phù hợp để đi qua ống bao gồm nước và hơi nước hoặc chất lỏng ăn mòn mạnh; chất lỏng độc hại; chất lỏng dễ cấu trúc; chất lỏng hoạt động ở nhiệt độ cao hoặc áp suất cao, v.v.

Chất lỏng thích hợp cho mặt vỏ bao gồm ngưng tụ sản phẩm chưng cất phía trên; ngưng tụ và đun sôi lại hydrocarbon; chất lỏng được kiểm soát bởi sự sụt giảm áp suất của phụ kiện đường ống; chất lỏng có độ nhớt cao, vv

Khi tình trạng trên được loại bỏ, việc lựa chọn phương tiện đi theo con đường nào nên tập trung vào việc cải thiện hệ số truyền nhiệt và tận dụng tối đa mức giảm áp suất. Do dòng chảy của môi trường ở phía vỏ dễ đạt đến dòng chảy rối (Re Lớn hơn hoặc bằng 100), nên nhìn chung, chất lỏng có độ nhớt cao hoặc tốc độ dòng chảy thấp sẽ có lợi, nghĩa là chất lỏng có Reynolds thấp. số, về phía vỏ. Ngược lại, nếu chất lỏng có thể đạt đến dòng chảy rối trong ống, thì việc sắp xếp để đi qua ống là hợp lý hơn. Từ quan điểm giảm áp suất, nói chung vỏ chạy với số Reynolds thấp là hợp lý.

 

4. Xác định nhiệt độ truyền nhiệt cuối cùng

Nhiệt độ trao đổi nhiệt cuối cùng thường được xác định bởi nhu cầu của quy trình. Khi nhiệt độ trao đổi nhiệt cuối cùng có thể được chọn, giá trị của nó có ảnh hưởng lớn đến việc liệu bộ trao đổi nhiệt có tiết kiệm và hợp lý hay không. Khi nhiệt độ đầu ra của chất lỏng nóng bằng nhiệt độ đầu ra của chất lỏng lạnh, hiệu suất sử dụng nhiệt là cao nhất, nhưng chênh lệch nhiệt độ truyền nhiệt hiệu quả là nhỏ nhất và diện tích trao đổi nhiệt là lớn nhất.

Ngoài ra, khi xác định nhiệt độ đầu ra của dòng, không mong muốn xảy ra hiện tượng chéo nhiệt độ, tức là nhiệt độ đầu ra của chất lỏng nóng thấp hơn nhiệt độ đầu ra của chất lỏng lạnh.

5. Lựa chọn kết cấu thiết bị

Đối với các điều kiện quy trình nhất định, trước tiên nên xác định hình thức của thiết bị, chẳng hạn như chọn dạng tấm ống cố định hoặc dạng đầu nổi, v.v.

Trong quá trình thiết kế bộ trao đổi nhiệt, các mục tiêu chung của việc tăng cường truyền nhiệt được tóm tắt như sau: giảm kích thước của bộ trao đổi nhiệt dưới một mức truyền nhiệt nhất định; cải thiện hiệu suất của bộ trao đổi nhiệt hiện có; giảm chênh lệch nhiệt độ của chất lỏng làm việc đang chảy; hoặc giảm công suất máy bơm.

Quá trình truyền nhiệt đề cập đến quá trình trao đổi nhiệt giữa hai chất lỏng qua thành của thiết bị cứng. Theo phương pháp truyền nhiệt của chất lỏng, về cơ bản nó có thể được chia thành hai loại: không thay đổi pha và thay đổi pha. Việc nghiên cứu công nghệ truyền nhiệt tăng cường không có quá trình chuyển pha thường áp dụng các biện pháp tương ứng dựa trên việc kiểm soát mặt điện trở nhiệt: như mở rộng bề mặt bên trong hoặc bên ngoài của ống; nhét vật lạ vào trong ống; thay đổi dạng giá đỡ bó ống; thêm các chất phụ gia có điểm sôi thấp không thể trộn lẫn và các phương pháp khác để tăng cường hiệu quả truyền nhiệt.