Теплообменник | Нью-Йорк Инженеры

Наши конструкции теплообменников обеспечивают оптимальную производительность независимо от типа используемых жидкостей.

Энергетически эффективный

Мы выявляем и устраняем ненужное потребление энергии, предоставляя вам максимальную функциональность при минимальных годовых затратах на электроэнергию.

Надежная конструкция

Все наши системы разработаны с расчетом на долговечность, что позволяет сократить расходы на техническое обслуживание в будущем.

СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ

теплообменник

Что такое теплообменник?

Вы, вероятно, знакомы с автомобильным радиатором, который служит прекрасным примером теплообменника. Он вступает в контакт с воздухом, который охлаждает жидкость в радиаторе, которая, в свою очередь, охлаждает двигатель для его оптимальной работы.

Теплообменник обычно представляет собой оборудование, которое способствует передаче тепловой энергии (тепла) от одной текучей среды к другой. Жидкость может быть газом или жидкостью. Жидкостей может быть две или более, так как теплообменник помогает передавать тепло друг другу. Кроме того, жидкости не должны находиться в непосредственном контакте для передачи тепла.

В идеале тепло передается обычными способами теплопередачи: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Конвекция является распространенным методом, за которым следует теплопроводность. Радиация встречается реже.

Теплообменник используется во многих областях в жилых, коммерческих и промышленных условиях. Это распространено в промышленности, особенно в химической промышленности, где он используется для охлаждения или нагрева технологических жидкостей для эффективной работы. По сути, он отводит тепло от одной жидкости, которая в нем не нуждается, к другой, которая в нем нуждается.

Электростанции и двигатели автомобилей являются обычным явлением, где используются теплообменники. Теплообменники различных типов в зависимости от конструкции и конфигурации потока жидкости. В Нью-Йорк Инженеры Мы специализируемся на всех типах теплообменников. Мы являемся экспертами в области инженерных инженеров в области механики, инженерных услуг HVAC и других подобных инженерных услуг, таких как сантехника, противопожарная защита, спринклерная техника и электротехнические услуги. По этой причине разработка лучших теплообменников является нашей сильной стороной.

Каковы типичные области применения теплообменника?

Теплообменники используются во множестве коммерческих, жилых и промышленных приложений. Жилые дома, например, могут использовать теплообменники для охлаждения или обогрева помещений. Таким образом, они могут сэкономить огромное количество обычной электроэнергии, полагаясь на теплообменники. Кондиционеры и холодильники являются типичными бытовыми приборами, в которых используются теплообменники, хотя и в отличие от систем центрального отопления. Например, они отбирают тепло из отсека и отводят жидкость.

Для ваших бытовых нужд теплообменника, Нью-Йорк Инженеры можно настроить дизайн по вашему желанию. Мы являемся лучшими в этой отрасли и поэтому гарантируем вам первоклассное качество наших бытовых теплообменников. Благодаря опыту мы обладаем непревзойденными навыками проектирования теплообменников по индивидуальному заказу, оптимизирующих среду обитания. В то же время они экономят электроэнергию.

В промышленности теплообменники часто используются на электростанциях и двигателях. В автомобилях, например, выхлопные газы сильно рассеивают тепло, поэтому теплообменники можно использовать для извлечения этого тепла, хотя и не полностью. Его можно вернуть обратно через воду в виде жидкости в систему. Это, в свою очередь, экономит так много энергии для вашего автомобиля. Вот как важен теплообменник.

Наши инженеры-механики могут установить оптимальные теплообменники там, где это необходимо, и обеспечить их эффективную работу. Мы также можем обслуживать или ремонтировать неисправные инструменты, и все это благодаря нашим непревзойденным инженерным услугам в области ОВКВ.

Более того, что касается двигателей, жидкость, которая используется для охлаждения дизельного двигателя в дизельных автомобилях, может проходить через теплообменники для обогрева салона автомобиля вместо того, чтобы без нужды использовать избыточную электроэнергию. Вам не нужно будет устанавливать дополнительные обогреватели, поскольку теплообменники могут получать тепло от двигателей и преобразовывать салон в теплую среду. Нужен теплообменник для вашего автомобиля, обращайтесь Инженеры Нью-Йорка.

Автомобильный радиатор, как мы подчеркивали выше, представляет собой типичный теплообменник, который знаком большинству из вас. Он имеет алюминиевые ребра, которые подвергаются воздействию воздуха. Когда жидкость, охлаждающая двигатель, проходит через радиатор, воздух охлаждает жидкость в радиаторе, что, в свою очередь, обеспечивает оптимальную работу двигателя. Тепло от радиатора также можно использовать для обогрева салона автомобиля. Квалифицированный инженер по инженерным системам должен быть в состоянии оптимизировать теплопередачу вашего автомобиля, чтобы снизить затраты на электроэнергию.

В плавательных бассейнах также используются теплообменники для нагрева воды. В душевых также используются концепции теплообмена, чтобы сохранять их горячими. Поэтому наличие лучшего дизайна является необходимостью.

Кажется, мы не включаем все области применения теплообменников. Суть в том, что многие из них используют концепцию теплообмена. Какое бы приложение ни требовало его, Нью-Йорк Инженеры может прийти вам на помощь.

Все о кожухотрубчатых теплообменниках — что вам нужно знать

Теплообменники — это устройства, которые передают энергию в виде тепла от одного рабочего тела к другому, будь то твердые вещества, жидкости или газы. Эти устройства необходимы для охлаждения, производства электроэнергии, отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и т. д. Они бывают разных форм и размеров, которые могут как отводить тепло, так и отводить его. Понять, чем один теплообменник отличается от другого, часто бывает сложно, поэтому эта статья поможет читателям получить вводные сведения об одном из самых популярных теплообменников — кожухотрубном теплообменнике. Эта статья призвана раскрыть, что такое кожухотрубные теплообменники, как они работают, какие типы существуют и как они используются в промышленности.

Что такое кожухотрубные теплообменники?

Рисунок 1: Типичный кожухотрубный теплообменник. Обратите внимание на многочисленные внутренние трубки (слева) и внешнюю оболочку, в которой они находятся.

Все теплообменники построены по одному и тому же принципу, а именно: горячая жидкость, обтекающая или обтекающая более холодную жидкость, передает свое тепло (и, следовательно, свою энергию) в направлении холодного потока (чтобы ознакомиться с законами термодинамики, ознакомьтесь с нашей статьей для понимания теплообменников). Подумайте о том, когда вы впервые беретесь за руль в холодный день: сначала разница температур между вашей рукой и рулем велика, и вы можете почувствовать, насколько он холодный; однако, если вы продолжаете держать руль, часть тепла вашей руки будет поглощаться холодным рулем, и руль «нагревается». Этот пример является интуитивно понятным способом понять основные принципы работы любого теплообменника: две жидкости с разными температурами находятся близко друг к другу и позволяют им «обменяться» теплом через некоторый проводящий барьер.

Кожухотрубные теплообменники — это, проще говоря, устройство, в котором две рабочие жидкости находятся в тепловом контакте с помощью труб, размещенных во внешней цилиндрической оболочке. Эти два интегральных пути обычно строятся из теплопроводных металлов, обеспечивающих легкий теплообмен (сталь, алюминиевые сплавы и т. д.). Трубки несут жидкость от входа к выходу («трубный» поток), а оболочка пропускает по этим трубкам отдельную жидкость («раковинный» поток). Количество труб, известное как трубный пучок, будет определять, какая площадь поверхности подвергается воздействию потока со стороны кожуха, и, следовательно, определяет, сколько тепла передается. Эти устройства являются одними из наиболее эффективных средств теплообмена, поскольку они легко монтируются, обслуживаются, компактны и обеспечивают превосходную теплопередачу. Они широко распространены в промышленности и используются для конденсаторов, охладителей турбин, испарителей, подогрева питательной воды и многого другого.

Как работают кожухотрубные теплообменники?

Рисунок 2: маркированная схема кожухотрубчатых теплообменников. На этом рисунке показана типичная компоновка, но обратите внимание, что существует множество конфигураций.

Изображение предоставлено: Ченгель, Юнус А. и Афшин Дж. Гаджар. Тепломассоперенос: основы и приложения. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 2011. Печать.

На рис. 2 выше показана типичная конфигурация кожухотрубных теплообменников с маркировкой для удобства чтения. Как объяснялось ранее, основной задачей кожухотрубных теплообменников является пропускание горячей жидкости через холодную жидкость без их смешивания, так что передается только их тепло. На приведенной выше схеме показаны два входа и два выхода, где каждая жидкость начинается на соответствующем входе и выходит из устройства на своих выходах. Поток со стороны трубы проходит через пучок труб (закрепленный металлическими пластинами, известными как трубные решетки или трубные доски) и выходит из выходного отверстия трубы. Точно так же поток со стороны кожуха начинается на входе в кожух, проходит по этим трубам и выходит на выходе из кожуха. Коллекторы по обеим сторонам пучка труб создают резервуары для потока со стороны труб и могут быть разделены на секции в соответствии с конкретными типами теплообменников.

Каждая трубка содержит вставку, известную как турбулятор, которая вызывает турбулентный поток через трубки и предотвращает отложение осадка или «засорение», а также увеличивает теплопередающую способность теплообменника. Конструкторы также вызывают турбулентность в оболочке с помощью барьеров, известных как перегородки, которые максимизируют тепловое смешивание, происходящее между жидкостью на стороне оболочки и трубами охлаждающей жидкости. Жидкость со стороны межтрубного пространства должна обходить эти перегородки, в результате чего поток неоднократно проходит через пучок труб, таким образом передавая энергию и выходя из теплообменника при более низкой температуре. В некоторых кожухотрубных теплообменниках используются перегородки разной формы для максимизации теплопередачи, а в некоторых вообще не используются.

Кожухотрубчатые теплообменники могут быть однофазными или двухфазными. Однофазный теплообменник поддерживает постоянную фазу жидкости на протяжении всего процесса (например, жидкая вода поступает, жидкая вода выходит), в то время как двухфазный теплообменник вызывает фазовое изменение в процессе теплопередачи (например, пар входит и жидкая вода выходит). Они также могут быть однопроходными или многопроходными, что просто описывает, сколько раз потоки со стороны трубы/со стороны кожуха проходят через устройство. На рис. 1 показана многоходовая конфигурация, в которой межтрубный поток несколько раз проходит над трубами теплоносителя, прежде чем выйти через выходное отверстие. Если бы на рисунке 1 не было перегородок, то теплообменник считался бы однопроходным устройством, поскольку поток со стороны трубы и поток со стороны межтрубного пространства проходят друг через друга только один раз.

Типы кожухотрубчатых теплообменников

Стандартные типы кожухотрубных теплообменников регулируются Ассоциацией производителей трубчатых теплообменников или TEMA. Они разделили все конструкции теплообменников на три основные части: переднюю часть, кожух и заднюю часть, и обозначили их буквами. Существует много видов каждого компонента, но в этой статье речь пойдет только о наиболее распространенных стандартных теплообменниках ТЕМА, поскольку они являются тремя наиболее популярными моделями. Эти три типа представляют собой теплообменники с U-образной трубой, неподвижной трубной решеткой и теплообменниками с плавающей головкой.

U-образный теплообменник

Рисунок 3: U-образный теплообменник.

На рис. 3 показана типичная компоновка U-образных теплообменников и показано, откуда они получили свое название. Пучок труб состоит из непрерывных трубок, изогнутых в форме буквы «U», и прикрепленных к оболочке с помощью одной трубной пластины (показана выше). Охлаждающая жидкость течет из верхней половины коллектора через U-образные трубки, а затем выходит из нижней половины коллектора, создавая характерную многоходовую конструкцию. Изгиб позволяет происходить тепловому расширению без использования каких-либо компенсационных швов, поскольку сторона изгиба свободно плавает в оболочке и имеет место для расширения/сжатия. Они отлично подходят для использования при высоких перепадах температур, где ожидается расширение, и единственным существенным недостатком этих теплообменников является то, что их изгибы трудно чистить.

Теплообменник с фиксированной трубной решеткой

Рис. 4: Фиксированный трубный теплообменник.

В теплообменнике с неподвижной трубной решеткой используются две неподвижные трубные решетки (обозначены выше), которые привариваются непосредственно к кожуху. Они являются наиболее экономичным вариантом кожухотрубной конструкции, так как наиболее просты в изготовлении. Однако, поскольку трубы жестко прикреплены к оболочке через трубные доски, расширение должно быть предотвращено. Если существует большая разница температур между потоками со стороны трубы и со стороны кожуха, операторы рискуют расшириться и повредиться, поэтому разница температур должна быть небольшой. Еще одним недостатком моделей с фиксированной трубной решеткой является то, что снаружи их трубы недоступны для очистки. Используемая межтрубная жидкость не должна загрязнять трубы снаружи, иначе эффективность теплообменника снизится.

Теплообменник с плавающей головкой

Рисунок 5: Теплообменник с плавающей головкой.

Теплообменник с плавающей головкой сочетает в себе лучшие аспекты обеих предыдущих конструкций. Один конец труб неподвижно удерживается на корпусе с помощью фиксированной трубной решетки, а другой конец может свободно расширяться с помощью компонента, известного как плавающая трубная решетка. Эта часть позволяет трубам расширяться при повышенных температурах без необходимости сгибания труб. Операторы могут получить доступ к трубкам для легкой очистки, а также могут создать высокую разницу температур, не опасаясь сломать устройство. Таким образом, теплообменник с плавающей головкой является лучшим теплообменником с точки зрения эффективности и технического обслуживания, но, естественно, имеет более высокую стоимость.

Технические характеристики и критерии выбора

Теплообменники такого типа используются в промышленности на химических заводах, генераторах электроэнергии, холодильниках и т. д. Можно купить модульные теплообменники, которые будут работать в большинстве небольших ситуаций, но теплообменники большого масштаба требуют дополнительной работы. Они строятся на основе процесса, частью которого они являются; в результате они должны быть спроектированы таким образом, чтобы их конкретные конструктивные параметры можно было согласовать с деталями стандарта TEMA. Таким образом, покупатели могут заказать свой теплообменник и быть уверенными, что он отлично подойдет для их применения. Изготовители теплообменников создали технологические таблицы, которые помогают начать эту процедуру, и ниже приведен пример, показывающий, какая информация необходима:

Рис. 6: пример технического описания процесса для начала процесса спецификации трубчато-кожухового теплообменника, заполненного образцами данных.

У каждой компании, скорее всего, будут свои собственные показатели, но есть некоторые значения, которые обычно встречаются во всех описаниях процессов, а именно:

1. Состав и расход флюидов
2. Желаемое изменение температуры
3. Необходимые свойства жидкости (плотность, вязкость, теплопроводность)
4. Желаемая рабочая температура и давление

Этот список далеко не исчерпывающий, но определение этих параметров сделает вас на один шаг ближе к созданию правильного теплообменника. Лучше всего сначала понять необходимые механические и тепловые потребности, прежде чем обращаться к какому-либо поставщику, поэтому используйте эти вопросы, чтобы помочь определить потребности для вашего теплообменника.

Заключение

В этой статье представлено понимание того, что такое кожухотрубные теплообменники и как они работают. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.