Теплообменник что это такое: Что такое теплообменники, виды и особенности применения

Что такое теплообменники, виды и особенности применения

Запросить цену

Процесс передачи тепла называют теплообменом. Аппараты, в которых происходит процесс – теплообменники. Если в процессе участвуют два агента, разделенные перегородкой – это поверхностные рекуперационные аппараты. Происходит процесс смешения теплого и холодного потока контактом – теплообменник смесительный.

Системы теплообмена, зачем нужен теплообменник

Пример смесительного устройства – градирни. Отходящие газы отдают тепло воде, распыляемой из форсунок. В аппаратах, где два агента протекают по отдельным контурам, тепло передается через стенку, поверхность.

Признаком теплообменника является развитая поверхность и подводка двух систем. Это может быть пар-вода, антифриз-вода, вода-вода. Вместо воды в процессе используют химический раствор, вместо пара – нагретые газы.

Применение теплообменников позволяет:

• Использовать остаточное тепло при получении электрической энергии.
• Вести химические процессы в точном режиме, поддерживая температуру теплообменниками.
• Использовать вторичное тепло от энергоносителя для бытовых нужд.
• Поддерживать температуру теплоносителя для бытовых систем отопления в параметрах, соответствующих стандарту.

Принцип работы теплообменника

Принцип работы поверхностных теплообменников очень прост. Изолированные между собой теплоноситель и теплопотребитель передают друг другу тепло через материал, который находится между ними. В зависимости от конструкции это могут быть трубы или пластины. Для этих целей используются теплопроводные материалы, например, нержавеющая сталь, сплавы и другие материалы. В итоге проходящая через теплообменник среда отдает тепло хладагенту не контактируя с ним. Ключевым принципом работы поверхностных теплообменников является то, что среды не контактируют, т.е не смешиваются.

Разновидности поверхностных теплообменников

Простейший т/о – труба в трубе. Холодная трубка с водой проходит в трубе большего сечения, заполненной горячим агентом. При этом поверхность внутренней трубки нагревается и передает тепло воде. Так работают бойлеры. Если трубок много и собраны они в пучок, то получается кожухотрубный теплообменник. Аппараты с трубным пучком, закрепленном с торцов решетками, распространены в промышленности и применяются для бытовой водоподготовки.

Витые теплообменники представляют змеевики, навитые в корпусе. Межтрубное пространство заполняется другим потоком. Аппаратура применяется при высоком давлении одного из агентов.

Двухтрубные теплообменники применяются для передачи тепла в фазах газ-жидкость. Аппараты могут работать под давлением с высокой теплопередачей.

Спиральный т/о

Спиральные теплообменники представляют бочку, в которой лентой-спиралью расположен плоский лабиринт с внутренней полостью. По спирали движется горячий агент, омываемый холодной водой. Конструкция сложная в изготовлении. Но это единственный вид аппаратов для теплообмена агента, содержащего взвеси, пульпу. Откидывающиеся с обеих сторон крышки позволяют легко чистить зазоры.

Пластинчатый теплообменник представляет особую конструкцию греющих труб, собранных в виде плоского элемента их оребренных труб и многоходовым движением воды. Пластины напоминают гармошки. Их недостаток – забиваются накипью при плохой водоподготовке.

Зачем нужен теплообменник в системе отопления? Представьте, что в трубах вода 900. Это приведет к разрыву пластиковых труб, ожогам. В каждом тепловом узле имеется система т/о, позволяющая поддерживать температурные параметры.

От чего зависит эффективность теплообменника

Кожухотрубный т/о

Поверхностный теплообмен происходит всегда через стенку. При этом возникают потери тепла. Чем тоньше перегородка, тем меньше потери. Новый т/о кожухотрубный имеет кпд 75%, но с зарастанием внутренней и верхней поверхности осадком, эффективность аппарата снижается. Он не может удерживать температурный режим. Поэтому аппараты имеют съемный пучок, который прочищают под высоким давлением специальным пистолетом.

Пластинчатые аппараты имеют кпд 90%, но щели между пластинами забиваются, требуется чистка. Для чистки оборудование разбирают. Важно установить на место сетчато-магнитный фильтр, который препятствует образованию осадка. Пластинчатые теплообменники можно подключать к автоматизированному управлению.

Пластинчатый разборный т/о

Эффективность процесса зависит от схемы подключения. Полнее теплоотдача у противоточного аппарата, когда потоки движутся навстречу друг другу.

Чем тоньше перегородка, тем лучше идет процесс. Но для аппаратов, работающих под давлением, толщина стенок зависит от способности выдерживать нагрузки на стенки. Если нельзя утоньшить стенки трубок необходимо увеличить поверхность нагрева, сделать аппарат длиннее.

Каждый т/о изготовлен в соответствии с теплотехническим расчетом, имеет паспорт и рассчитан для работы с определенным теплоносителем.

Как правильно выбрать теплообменник

Зачем нужен теплообменник в системе отопления в быту, понятно. Какой аппарат подходит в конкретном контуре – зависит от условий монтажа. Можно поставить кожухотрубный т/о – он неприхотлив, может простоять без чистки 10 лет, только счета за использование теплоносителя будут все больше – нарушается теплопроводность. Можно поставить пластинчатый, но чистить его придется через 3 года.

Вас может заинтересовать:

Теплообменное оборудование
Кожухотрубные теплообменники
Горизонтальные теплообменники с U-образным трубным пучком

Рекомендуемые статьи

• Как выбрать промышленный насос

  Промышленный насос необходим практически на любом производстве. В отличие от бытовых насосов они должны выдерживать высокие нагрузки, быть износостойкими и иметь максимальную производительность. Кроме того, насосы подобного типа должны быть экономически выгодными для предприятия, на котором они используются. Для того чтобы купить подходящий промышленный наcос, необходимо изучить его основные характеристики и учитывать…

• Как правильно заправить газгольдер

  Современные газгольдеры заправляют 1-3 раза в год. Количество заправок определяется номинальной емкостью резервуара, предназначенного для хранения СУГ, и интенсивностью использования газа. Что же касается непосредственно самого процесса заправки, то специалисты рекомендуют разделять его на три основных этапа:
  1. Выбор сезона для заправки
  Лучшим временем года для заправки газгольдера считается период с февраля по июль. Именно в…

• Виды теплообменников

  Аппараты, механизм работы которых заключается в обмене теплом между двумя средами, имеют общее название – теплообменники. При этом их конструкции и сферы применения чрезвычайно разнообразны. В группу этих устройств входят испарители и парогенераторы, водонагреватели и пастеризаторы, конструктивные элементы систем кондиционирования и охладительного оборудования. Широкая потребность производства и частного сектора в…

• Какие металлоконструкции пользуются спросом

  Использование металлоконструкций в современном мире настолько велико, что трудно найти отрасль, в которой они не применяются. Конструкции из металла являются основой любого производства в промышленности и часто востребованы в сельскохозяйственных направлениях.
  Производственное объединение ООО «Ремстоймаш», расположенное в городе Курган, имеет богатый опыт в производстве конструкций из металла любой сложности. Свою…

Теплообменник, виды теплообменных аппаратов

1. Пластинчатые разборные теплообменники (состоят из отдельных пластин, разграниченных резиновыми прокладками, двух концевых камер, рамы и крепежных болтов)

2. Пластинчатые паяные теплообменники (состоит из набора металлических гофрированных пластин, изготовленных из нержавеющей стали, которые соединены между собой посредством пайки в вакууме с использованием медного или никелевого припоя)

3. Пластинчатые сварные теплообменники предназначены для использования в условиях экстремально высоких температурах и давлениях на установках, параметры которых не позволяют использовать уплотнения. Эти теплообменники отличаются высокой эффективностью, малыми габаритами и требуют минимального обслуживания. Материал пластин – нержавеющая сталь, титан, никелевые сплавы.

Рабочие среды – высокотемпературный пар, газы и жидкости, в том числе агрессивные, а также их смеси. Сварные ТО отличаются от РПТО опять же методом герметизации пластин, в сварных аппаратах пластины свариваются сталью, образованные сварные кассеты компонуются внутри стальных плит. Применяются в тех. процессах с агрессивными средами, газовыми средами, на больших давлениях.

4. Пластинчатые полусварные теплообменники. Аналогично, как и в сварных аппаратах, пластины свариваются в кассеты, но метод соединения кассет между друг другом посредством паронитовых соединений. Область применения – тех. процессы с агрессивными средами. Пластинчатый полусварной теплообменник сделан в виде конструкции из небольшого количества сварных модулей. А они в свою очередь соединены при помощи лазерной сварки в виде пары пластин. Вся эта конструкция собрана между торцевыми плитами при помощи болтов. Между каждым сварным модулем проложен резиновый уплотнитель.

Такие теплообменники применяются в особых случаях, когда в качестве теплоносителя будет использовано вещество с очень высокой температурой, давлением, любым другим опасным параметром или просто опасное вещество. В этом случае оно будет перемещаться в заваренных каналах по теплообменным пластинам.

5. Кожухотрубные теплообменники (их основными элементами являются пучки труб, собранные в трубные решетки и помещенные в корпус, патрубки и концы труб крепятся в трубных решетках развальцовкой, сваркой, пайкой)

6. Спиральные теплообменники (поверхность нагрева образуется двумя тонкими металлическими листами, приваренными к разделителю (керну) и свернутыми в виде спирали) В спиральном теплообменнике, в отличии от РПТО используются всего две пластины, свернутые вокруг керна в спираль и «упакованные» в сваренные кожух.

Используются спиральные аппараты в тех. процессах, с агрессивными средами и высокими давлениями (P.S. на данный момент из брендов на нашем рынке остался один производитель – Alfa Laval. GEA и Sondex отказались от дальнейшего выпуска данных аппаратов. Исключительная компактность и эффект самоочистки делают спиральные теплообменники Альфа Лаваль в высшей степени универсальным оборудованием – они применимы, как в работе с жидкими неоднородными средами, склонными к образованию отложений на теплопередающих поверхностях, так и при наличии конденсации пара или газа в условиях высокого вакуума.

Теплообменник — это… Что такое Теплообменник?

Простейший теплообменник типа «труба в трубе»

Теплообме́нник, теплообме́нный аппарат — устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Применяется в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве.

Основные понятия, касающиеся теплопередающих устройств

Теплообменник – устройство для передачи тепла от одного теплоносителя к другому. Теплообменный аппарат – автономное теплопередающее устройство, состоящее из теплопередающего элемента (элементов) и полостей для движения теплоносителей. Имеет устройства для входа и выхода теплоносителей. Число, состав и схема соединения элементов в аппарате могут быть любыми. Система теплообменников – совокупность теплообменников, расположенных в ряд, параллельно либо в любой другой последовательности. Теплообменники в системе отличаются составом теплоносителей.

Редактирование: К удалению. Этот раздел содержит второстепенные понятия и ничего нового к остальным разделам не добавляет.

Основные типы

Теплообменники по способу передачи теплоты подразделяют на поверхностные, где отсутствует непосредственный контакт теплоносителей, а передача тепла происходит через твёрдую стенку, и смесительные, где теплоносители контактируют непосредственно. Поверхностные теплообменники в свою очередь подразделяются на рекуперативные и регенеративные, в зависимости от одновременного или поочерёдного контакта теплоносителей с разделяющей их стенкой^[1].

Поверхностные теплообменники

Рекуперативные теплообменники

Рекуперат́ивный теплообме́нник — теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, в стенке между которыми происходит теплообмен. При неизменных условиях параметры теплоносителей на входе и в любом из сечений каналов, остаются неизменными, независимыми от времени, т.е процесс теплопередачи имеет стационарный характер. Поэтому рекуперативные теплообменники называют также стационарными.

В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также перекрестноточными при взаимно перпендикулярном движении двух взаимодействующих сред.

Часто под рекуперативным теплообменником ошибочно понимается рекуперативный противоточный теплообменник. (В нём вместо уравнивания температурных потенциалов происходит их обмен, потери могут составлять до 30 %).

Теплообменник для газовой промышленности

Наиболее распространённые в промышленности рекуперативные теплообменники^[2]:

• Кожухотрубные теплообменники,
• Элементные (секционные) теплообменники,
• Двухтрубные теплообменники типа «труба в трубе»^[3],
• Витые теплообменники,
• Погружные теплообменники,
• Оросительные теплообменники,
• Ребристые теплообменники,
• Спиральные теплообменники,
• Пластинчатые теплообменники,
• Пластинчато-ребристые теплообменники,
• Графитовые теплообменники.
• фторопласт-Тефлоновые теплообменники.

Регенеративные теплообменники

В регенеративных поверхностных теплообменниках теплоносители (горячий и холодный) контактируют с твердой стенкой поочерёдно. Теплота накапливается в стенке при контакте с горячим теплоносителем и отдаётся при контакте с холодным.^[1]

Смесительные теплообменники

Смеси́тельный теплообме́нник (или конта́ктный теплообме́нник) — теплообменник, предназначенный для осуществления тепло- и массообменных процессов путем прямого смешивания сред (в отличие от поверхностных теплообменников). Наиболее распространены пароводяные струйные аппараты ПСА — теплообменники струйного типа, использующие в своей основе струйный инжектор^[4]. Смесительные теплообменники конструктивно устроены проще, нежели поверхностные, более полно используют тепло. Однако, пригодны они лишь в случаях, когда по технологическим условиям произ­водства допустимо смешение рабочих сред.

Большое применение контактные теплообменники находят в установках утилизации тепла дымовых газов, отработанного пара и т. п^[5].

Конструкции теплообменников

Конструкционно теплообменники подразделяют на:

• объемные одна из сред имеет значительный объем в теплообменнике, одна среда сосредоточена в баке большого объема, вторая протекает через змеевик;
• скоростные (кожухотрубные) среды движутся с достаточно большой скоростью для увеличения коэффициента теплоотдачи, много мелких трубочек находятся в одной большой (кожух), среды движутся одна в межтрубном пространстве, другая внутри трубочек, обычно в трубочках находится более «грязная» среда, так как их легче чистить;
• пластинчатый теплообменник состоит из набора пластин, среды движутся между пластинами, прост в изготовлении (штампованные пластины складываются с прокладками между ними), легко модифицируется (добавляются или убираются пластины), хорошая эффективность (большая площадь контакта через пластины).
• пластинчато-ребристый теплообменник в отличие от пластинчатого теплообменника состоит из системы разделительных пластин, между которыми находятся ребристые поверхности — насадки, присоединенные к пластинам методом пайки в вакууме.

С боков каналы ограничиваются брусками, поддерживающими пластины и образующие закрытые каналы. Таким образом, в основу пластинчато-ребристого теплообменника положена жесткая и прочная цельнопаянная теплообменная матрица, построенная по сотовому принципу и работоспособная (даже в исполнении из алюминиевых сплавов) до давления 100 атм. и выше. В пластинчато-ребристых теплообменниках существует большое количество насадок, что позволяет подбирать геометрию каналов со стороны каждого из потоков, реализовывая оптимальную конструкцию. Основные достоинства данного типа теплообменников — компактность (до 4000 м2/м3) и легкость. Последнее обеспечивается за счет применения при изготовлении теплообменной матрицы пакета из тонколистовых деталей из легких алюминиевых сплавов.

• Оребренные пластинчатые теплообменники, ОПТ состоит из тонкостенных оребренных панелей, изготовленных методом высокочастотной сварки, соединенные поочередно с поворотом на 90 градусов. За счет конструкции, а также многообразия используемых материалов достигаются высокие температуры греющих сред, небольшие сопротивления, высокие показатели отношения телепередающей площади к массе теплообменника, длительный срок службы, низкая стоимость и др. Часто используются для утилизации тепла отходящих газов.
• спиральный теплообменник представляет собой два спиральных канала, навитых из рулонного материала вокруг центральной разде­лительной перегородки — керна, среды движутся по каналам. Одно из назначений спиральных тепло­обменников — нагревание и охлаждение высоковязких жидкостей.

При выборе между пластинчатыми и кожухотрубными теплообменниками предпочтительными являются пластинчатые, коэффициент теплопередачи которых более чем в три раза больше, чем у традиционных кожухотрубных.^[2] Кроме того, коэффициент полезного действия пластинчатых теплообменников составляет 90-95 %, а занимаемая площадь в 3-4 раза меньше, чем для кожухотрубных.^[6].

В то же время пластинчатые теплообменники, оснащённые средствами автоматики, регулирования и надёжной арматурой, позволяют снизить количество теплоносителя, идущего на нагрев воды. А значит, и диаметры трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры, снизить нагрузки на сетевые насосы и, соответственно, уменьшить потребление электроэнергии и др.

Но на данный момент стали появляться современные кожухотрубные теплообменники, оснащенные трубками, профилированными таким образом, чтобы рост гидравлического сопротивления ненамного превышал рост теплоотдачи вследствие применения турбулизаторов потока. Это достигается накаткой на внешней поверхности трубы кольцевых или винтообразных канавок, вследствие образования которых на внутренней поверхности трубы образуются плавно очерченные выступы небольшой высоты, интенсифицирующие теплоотдачу в трубах. Данная технология, в дополнение к таким важным показателям как высокая надежность (также при гидравлическом ударе) и меньшая стоимость, дает отечественному кожухотрубному оборудованию дополнительные преимущества по сравнению с иностранными пластинчатыми аналогами. Но это преимущество исчезает при первой промывке такого теплообменника, т.к. очистка внутренних поверхностей трубок с винтообразными канавками практически невозможна и ведет к быстрому выходу такого теплообменника из строя.

Серьёзной проблемой является коррозия теплообменников. Для защиты от коррозии применяется газотермическое напыление трубных досок, труб пароперегревателей. Это относится не только к кожухотрубным теплообменникам, изготовленным из углеродистой стали. Пластины пластинчатых теплообменников в подавляющем большинстве изготавливаются из коррозионно-стойкой жаропрочной стали, но несмотря на этот факт также подвержены питтинговой коррозии при использовании неингибированных сред.

См. также

Примечания

1. ↑ ^{1 2} Атомная энергетика. Словарь терминов
2. ↑ ^{1 2} Теплообменники
3. ↑ Технология Перекачиваемого Льда. Архивировано из первоисточника 14 февраля 2012. Проверено Апрель 3, 2011.
4. ↑ Смесительный теплообменник.//Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Справочник. (Теплоэнергетика и теплотехника; Кн.4). Под общей ред. Клименко А. В. и Зорина В. М. М.: Издательство МЭИ, 2004. — 632 с.
5. ↑ Н.Ф.Свиридов, Р.Н.Свиридов, И.Н.Ивуков, Б.Л.Терк Установка утилизации тепла дымовых газов // «Энергосбережение» №4/2002.
6. ↑ Энергобезопасность в документах и фактах №2, 2006

Литература

• В. Н. Луканина. Теплотехника. — М., «Высшая школа», 2002 г.

Ссылки

Теплообменник — это… Что такое Теплообменник?

Простейший теплообменник типа «труба в трубе»

Теплообме́нник, теплообме́нный аппарат — устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Применяется в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве.

Основные понятия, касающиеся теплопередающих устройств

Теплообменник – устройство для передачи тепла от одного теплоносителя к другому. Теплообменный аппарат – автономное теплопередающее устройство, состоящее из теплопередающего элемента (элементов) и полостей для движения теплоносителей. Имеет устройства для входа и выхода теплоносителей. Число, состав и схема соединения элементов в аппарате могут быть любыми. Система теплообменников – совокупность теплообменников, расположенных в ряд, параллельно либо в любой другой последовательности. Теплообменники в системе отличаются составом теплоносителей.

Редактирование: К удалению. Этот раздел содержит второстепенные понятия и ничего нового к остальным разделам не добавляет.

Основные типы

Теплообменники по способу передачи теплоты подразделяют на поверхностные, где отсутствует непосредственный контакт теплоносителей, а передача тепла происходит через твёрдую стенку, и смесительные, где теплоносители контактируют непосредственно. Поверхностные теплообменники в свою очередь подразделяются на рекуперативные и регенеративные, в зависимости от одновременного или поочерёдного контакта теплоносителей с разделяющей их стенкой^[1].

Поверхностные теплообменники

Рекуперативные теплообменники

Рекуперат́ивный теплообме́нник — теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, в стенке между которыми происходит теплообмен. При неизменных условиях параметры теплоносителей на входе и в любом из сечений каналов, остаются неизменными, независимыми от времени, т.е процесс теплопередачи имеет стационарный характер. Поэтому рекуперативные теплообменники называют также стационарными.

В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также перекрестноточными при взаимно перпендикулярном движении двух взаимодействующих сред.

Часто под рекуперативным теплообменником ошибочно понимается рекуперативный противоточный теплообменник. (В нём вместо уравнивания температурных потенциалов происходит их обмен, потери могут составлять до 30 %).

Теплообменник для газовой промышленности

Наиболее распространённые в промышленности рекуперативные теплообменники^[2]:

• Кожухотрубные теплообменники,
• Элементные (секционные) теплообменники,
• Двухтрубные теплообменники типа «труба в трубе»^[3],
• Витые теплообменники,
• Погружные теплообменники,
• Оросительные теплообменники,
• Ребристые теплообменники,
• Спиральные теплообменники,
• Пластинчатые теплообменники,
• Пластинчато-ребристые теплообменники,
• Графитовые теплообменники.
• фторопласт-Тефлоновые теплообменники.

Регенеративные теплообменники

В регенеративных поверхностных теплообменниках теплоносители (горячий и холодный) контактируют с твердой стенкой поочерёдно. Теплота накапливается в стенке при контакте с горячим теплоносителем и отдаётся при контакте с холодным.^[1]

Смесительные теплообменники

Смеси́тельный теплообме́нник (или конта́ктный теплообме́нник) — теплообменник, предназначенный для осуществления тепло- и массообменных процессов путем прямого смешивания сред (в отличие от поверхностных теплообменников). Наиболее распространены пароводяные струйные аппараты ПСА — теплообменники струйного типа, использующие в своей основе струйный инжектор^[4]. Смесительные теплообменники конструктивно устроены проще, нежели поверхностные, более полно используют тепло. Однако, пригодны они лишь в случаях, когда по технологическим условиям произ­водства допустимо смешение рабочих сред.

Большое применение контактные теплообменники находят в установках утилизации тепла дымовых газов, отработанного пара и т.п^[5].

Конструкции теплообменников

Конструкционно теплообменники подразделяют на:

• объемные одна из сред имеет значительный объем в теплообменнике, одна среда сосредоточена в баке большого объема, вторая протекает через змеевик;
• скоростные (кожухотрубные) среды движутся с достаточно большой скоростью для увеличения коэффициента теплоотдачи, много мелких трубочек находятся в одной большой (кожух), среды движутся одна в межтрубном пространстве, другая внутри трубочек, обычно в трубочках находится более «грязная» среда, так как их легче чистить;
• пластинчатый теплообменник состоит из набора пластин, среды движутся между пластинами, прост в изготовлении (штампованные пластины складываются с прокладками между ними), легко модифицируется (добавляются или убираются пластины), хорошая эффективность (большая площадь контакта через пластины).
• пластинчато-ребристый теплообменник в отличие от пластинчатого теплообменника состоит из системы разделительных пластин, между которыми находятся ребристые поверхности — насадки, присоединенные к пластинам методом пайки в вакууме.

С боков каналы ограничиваются брусками, поддерживающими пластины и образующие закрытые каналы. Таким образом, в основу пластинчато-ребристого теплообменника положена жесткая и прочная цельнопаянная теплообменная матрица, построенная по сотовому принципу и работоспособная (даже в исполнении из алюминиевых сплавов) до давления 100 атм. и выше. В пластинчато-ребристых теплообменниках существует большое количество насадок, что позволяет подбирать геометрию каналов со стороны каждого из потоков, реализовывая оптимальную конструкцию. Основные достоинства данного типа теплообменников — компактность (до 4000 м2/м3) и легкость. Последнее обеспечивается за счет применения при изготовлении теплообменной матрицы пакета из тонколистовых деталей из легких алюминиевых сплавов.

• Оребренные пластинчатые теплообменники, ОПТ состоит из тонкостенных оребренных панелей, изготовленных методом высокочастотной сварки, соединенные поочередно с поворотом на 90 градусов. За счет конструкции, а также многообразия используемых материалов достигаются высокие температуры греющих сред, небольшие сопротивления, высокие показатели отношения телепередающей площади к массе теплообменника, длительный срок службы, низкая стоимость и др. Часто используются для утилизации тепла отходящих газов.
• спиральный теплообменник представляет собой два спиральных канала, навитых из рулонного материала вокруг центральной разде­лительной перегородки — керна, среды движутся по каналам. Одно из назначений спиральных тепло­обменников — нагревание и охлаждение высоковязких жидкостей.

При выборе между пластинчатыми и кожухотрубными теплообменниками предпочтительными являются пластинчатые, коэффициент теплопередачи которых более чем в три раза больше, чем у традиционных кожухотрубных. ^[2] Кроме того, коэффициент полезного действия пластинчатых теплообменников составляет 90-95 %, а занимаемая площадь в 3-4 раза меньше, чем для кожухотрубных.^[6].

В то же время пластинчатые теплообменники, оснащённые средствами автоматики, регулирования и надёжной арматурой, позволяют снизить количество теплоносителя, идущего на нагрев воды. А значит, и диаметры трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры, снизить нагрузки на сетевые насосы и, соответственно, уменьшить потребление электроэнергии и др.

Но на данный момент стали появляться современные кожухотрубные теплообменники, оснащенные трубками, профилированными таким образом, чтобы рост гидравлического сопротивления ненамного превышал рост теплоотдачи вследствие применения турбулизаторов потока. Это достигается накаткой на внешней поверхности трубы кольцевых или винтообразных канавок, вследствие образования которых на внутренней поверхности трубы образуются плавно очерченные выступы небольшой высоты, интенсифицирующие теплоотдачу в трубах. Данная технология, в дополнение к таким важным показателям как высокая надежность (также при гидравлическом ударе) и меньшая стоимость, дает отечественному кожухотрубному оборудованию дополнительные преимущества по сравнению с иностранными пластинчатыми аналогами. Но это преимущество исчезает при первой промывке такого теплообменника, т.к. очистка внутренних поверхностей трубок с винтообразными канавками практически невозможна и ведет к быстрому выходу такого теплообменника из строя.

Серьёзной проблемой является коррозия теплообменников. Для защиты от коррозии применяется газотермическое напыление трубных досок, труб пароперегревателей. Это относится не только к кожухотрубным теплообменникам, изготовленным из углеродистой стали. Пластины пластинчатых теплообменников в подавляющем большинстве изготавливаются из коррозионно-стойкой жаропрочной стали, но несмотря на этот факт также подвержены питтинговой коррозии при использовании неингибированных сред.

См. также

Примечания

1. ↑ ^{1 2} Атомная энергетика. Словарь терминов
2. ↑ ^{1 2} Теплообменники
3. ↑ Технология Перекачиваемого Льда. Архивировано из первоисточника 14 февраля 2012. Проверено Апрель 3, 2011.
4. ↑ Смесительный теплообменник.//Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Справочник. (Теплоэнергетика и теплотехника; Кн.4). Под общей ред. Клименко А. В. и Зорина В. М. М.: Издательство МЭИ, 2004. — 632 с.
5. ↑ Н.Ф.Свиридов, Р.Н.Свиридов, И.Н.Ивуков, Б.Л.Терк Установка утилизации тепла дымовых газов // «Энергосбережение» №4/2002.
6. ↑ Энергобезопасность в документах и фактах №2, 2006

Литература

• В. Н. Луканина. Теплотехника. — М., «Высшая школа», 2002 г.

Ссылки

Теплообменник — это… Что такое Теплообменник?

Простейший теплообменник типа «труба в трубе»

Теплообме́нник, теплообме́нный аппарат — устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Применяется в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве.

Основные понятия, касающиеся теплопередающих устройств

Теплообменник – устройство для передачи тепла от одного теплоносителя к другому. Теплообменный аппарат – автономное теплопередающее устройство, состоящее из теплопередающего элемента (элементов) и полостей для движения теплоносителей. Имеет устройства для входа и выхода теплоносителей. Число, состав и схема соединения элементов в аппарате могут быть любыми. Система теплообменников – совокупность теплообменников, расположенных в ряд, параллельно либо в любой другой последовательности. Теплообменники в системе отличаются составом теплоносителей.

Редактирование: К удалению. Этот раздел содержит второстепенные понятия и ничего нового к остальным разделам не добавляет.

Основные типы

Теплообменники по способу передачи теплоты подразделяют на поверхностные, где отсутствует непосредственный контакт теплоносителей, а передача тепла происходит через твёрдую стенку, и смесительные, где теплоносители контактируют непосредственно. Поверхностные теплообменники в свою очередь подразделяются на рекуперативные и регенеративные, в зависимости от одновременного или поочерёдного контакта теплоносителей с разделяющей их стенкой^[1].

Поверхностные теплообменники

Рекуперативные теплообменники

Рекуперат́ивный теплообме́нник — теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, в стенке между которыми происходит теплообмен. При неизменных условиях параметры теплоносителей на входе и в любом из сечений каналов, остаются неизменными, независимыми от времени, т.е процесс теплопередачи имеет стационарный характер. Поэтому рекуперативные теплообменники называют также стационарными.

В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также перекрестноточными при взаимно перпендикулярном движении двух взаимодействующих сред.

Часто под рекуперативным теплообменником ошибочно понимается рекуперативный противоточный теплообменник. (В нём вместо уравнивания температурных потенциалов происходит их обмен, потери могут составлять до 30 %).

Теплообменник для газовой промышленности

Наиболее распространённые в промышленности рекуперативные теплообменники^[2]:

• Кожухотрубные теплообменники,
• Элементные (секционные) теплообменники,
• Двухтрубные теплообменники типа «труба в трубе»^[3],
• Витые теплообменники,
• Погружные теплообменники,
• Оросительные теплообменники,
• Ребристые теплообменники,
• Спиральные теплообменники,
• Пластинчатые теплообменники,
• Пластинчато-ребристые теплообменники,
• Графитовые теплообменники.
• фторопласт-Тефлоновые теплообменники.

Регенеративные теплообменники

В регенеративных поверхностных теплообменниках теплоносители (горячий и холодный) контактируют с твердой стенкой поочерёдно. Теплота накапливается в стенке при контакте с горячим теплоносителем и отдаётся при контакте с холодным.^[1]

Смесительные теплообменники

Смеси́тельный теплообме́нник (или конта́ктный теплообме́нник) — теплообменник, предназначенный для осуществления тепло- и массообменных процессов путем прямого смешивания сред (в отличие от поверхностных теплообменников). Наиболее распространены пароводяные струйные аппараты ПСА — теплообменники струйного типа, использующие в своей основе струйный инжектор^[4]. Смесительные теплообменники конструктивно устроены проще, нежели поверхностные, более полно используют тепло. Однако, пригодны они лишь в случаях, когда по технологическим условиям произ­водства допустимо смешение рабочих сред.

Большое применение контактные теплообменники находят в установках утилизации тепла дымовых газов, отработанного пара и т.п^[5].

Конструкции теплообменников

Конструкционно теплообменники подразделяют на:

• объемные одна из сред имеет значительный объем в теплообменнике, одна среда сосредоточена в баке большого объема, вторая протекает через змеевик;
• скоростные (кожухотрубные) среды движутся с достаточно большой скоростью для увеличения коэффициента теплоотдачи, много мелких трубочек находятся в одной большой (кожух), среды движутся одна в межтрубном пространстве, другая внутри трубочек, обычно в трубочках находится более «грязная» среда, так как их легче чистить;
• пластинчатый теплообменник состоит из набора пластин, среды движутся между пластинами, прост в изготовлении (штампованные пластины складываются с прокладками между ними), легко модифицируется (добавляются или убираются пластины), хорошая эффективность (большая площадь контакта через пластины).
• пластинчато-ребристый теплообменник в отличие от пластинчатого теплообменника состоит из системы разделительных пластин, между которыми находятся ребристые поверхности — насадки, присоединенные к пластинам методом пайки в вакууме.

С боков каналы ограничиваются брусками, поддерживающими пластины и образующие закрытые каналы. Таким образом, в основу пластинчато-ребристого теплообменника положена жесткая и прочная цельнопаянная теплообменная матрица, построенная по сотовому принципу и работоспособная (даже в исполнении из алюминиевых сплавов) до давления 100 атм. и выше. В пластинчато-ребристых теплообменниках существует большое количество насадок, что позволяет подбирать геометрию каналов со стороны каждого из потоков, реализовывая оптимальную конструкцию. Основные достоинства данного типа теплообменников — компактность (до 4000 м2/м3) и легкость. Последнее обеспечивается за счет применения при изготовлении теплообменной матрицы пакета из тонколистовых деталей из легких алюминиевых сплавов.

• Оребренные пластинчатые теплообменники, ОПТ состоит из тонкостенных оребренных панелей, изготовленных методом высокочастотной сварки, соединенные поочередно с поворотом на 90 градусов. За счет конструкции, а также многообразия используемых материалов достигаются высокие температуры греющих сред, небольшие сопротивления, высокие показатели отношения телепередающей площади к массе теплообменника, длительный срок службы, низкая стоимость и др. Часто используются для утилизации тепла отходящих газов.
• спиральный теплообменник представляет собой два спиральных канала, навитых из рулонного материала вокруг центральной разде­лительной перегородки — керна, среды движутся по каналам. Одно из назначений спиральных тепло­обменников — нагревание и охлаждение высоковязких жидкостей.

При выборе между пластинчатыми и кожухотрубными теплообменниками предпочтительными являются пластинчатые, коэффициент теплопередачи которых более чем в три раза больше, чем у традиционных кожухотрубных. ^[2] Кроме того, коэффициент полезного действия пластинчатых теплообменников составляет 90-95 %, а занимаемая площадь в 3-4 раза меньше, чем для кожухотрубных.^[6].

В то же время пластинчатые теплообменники, оснащённые средствами автоматики, регулирования и надёжной арматурой, позволяют снизить количество теплоносителя, идущего на нагрев воды. А значит, и диаметры трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры, снизить нагрузки на сетевые насосы и, соответственно, уменьшить потребление электроэнергии и др.

Но на данный момент стали появляться современные кожухотрубные теплообменники, оснащенные трубками, профилированными таким образом, чтобы рост гидравлического сопротивления ненамного превышал рост теплоотдачи вследствие применения турбулизаторов потока. Это достигается накаткой на внешней поверхности трубы кольцевых или винтообразных канавок, вследствие образования которых на внутренней поверхности трубы образуются плавно очерченные выступы небольшой высоты, интенсифицирующие теплоотдачу в трубах. Данная технология, в дополнение к таким важным показателям как высокая надежность (также при гидравлическом ударе) и меньшая стоимость, дает отечественному кожухотрубному оборудованию дополнительные преимущества по сравнению с иностранными пластинчатыми аналогами. Но это преимущество исчезает при первой промывке такого теплообменника, т.к. очистка внутренних поверхностей трубок с винтообразными канавками практически невозможна и ведет к быстрому выходу такого теплообменника из строя.

Серьёзной проблемой является коррозия теплообменников. Для защиты от коррозии применяется газотермическое напыление трубных досок, труб пароперегревателей. Это относится не только к кожухотрубным теплообменникам, изготовленным из углеродистой стали. Пластины пластинчатых теплообменников в подавляющем большинстве изготавливаются из коррозионно-стойкой жаропрочной стали, но несмотря на этот факт также подвержены питтинговой коррозии при использовании неингибированных сред.

См. также

Примечания

1. ↑ ^{1 2} Атомная энергетика. Словарь терминов
2. ↑ ^{1 2} Теплообменники
3. ↑ Технология Перекачиваемого Льда. Архивировано из первоисточника 14 февраля 2012. Проверено Апрель 3, 2011.
4. ↑ Смесительный теплообменник.//Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Справочник. (Теплоэнергетика и теплотехника; Кн.4). Под общей ред. Клименко А. В. и Зорина В. М. М.: Издательство МЭИ, 2004. — 632 с.
5. ↑ Н.Ф.Свиридов, Р.Н.Свиридов, И.Н.Ивуков, Б.Л.Терк Установка утилизации тепла дымовых газов // «Энергосбережение» №4/2002.
6. ↑ Энергобезопасность в документах и фактах №2, 2006

Литература

• В. Н. Луканина. Теплотехника. — М., «Высшая школа», 2002 г.

Ссылки

Для чего нужен теплообменник в системе отопления

Теплообменник устройство, передающее тепло от одного источника теплоты другому, исключая при этом непосредственный контакт теплоносителей. Поэтому теоретически теплообменник можно установить в любой системе отопления, главное чтобы от этого была польза, поскольку стоимость самой системы отопления при этом возрастает прямо пропорционально нагрузке, или попросту стоимости самого устанавливаемого теплообменника с регулирующей измерительной и контрольной аппаратурой.

Главная область применения теплообменников в системе отопления это независимая система теплоснабжения. Чтобы понять, зачем нам это нужно необходимо совершить небольшой экскурс в природу имеющихся у нас в стране тепловых сетей.

Зависимая система теплоснабжения, работающая без теплообменника.

Индивидуальный тепловой пункт, спроектированный для работы в зависимой системе теплоснабжения без теплообменника

Существуют две схемы отопления или как правильно говорить теплоснабжения. Зависимая система отопления, с которой мы все хорошее знакомы, это когда котел, нагревая воду, подает ее по трубопроводам прямо в отопительные приборы – батареи отопления в квартире, минуя теплообменник. Конечно, в такой схеме есть тепловой пункт, регулирующие и измерительные приборы, иногда устанавливается погодозависимая автоматика. Только без теплообменника влиять на температуру в батареях, а значит, в целом в квартирах мы можем только в сторону уменьшения температуры.

Для котлов в котельной такая схема тоже не удобная, она требует больших насосов, котлы и трубы тепловой сети работают как гармошка, от того рвутся постоянно, а об утечках тепла и потерянных при этом потерях тепла лучше и не вспоминать. Зато на первичном этапе без установки теплообменника в системе отопления получается довольно дешево, но не эффективно, котельная не знает, сколько тепла нужно каждому, а потребитель не в силах влиять на выработку тепла для отопления, отсюда перетоп и низкая энергетическая эффективность такой системы отопления без разделительного теплообменника.

Независимая система теплоснабжения с теплообменником.

Индивидуальный тепловой пункт, спроектированный для работы в независимой системе теплоснабжения с теплообменником

Теплообменник в такой системе отопления главный прибор позволяющий экономить. Конечно, экономит не он, он только отделяет среды друг от друга, экономит автоматика. Как экономит? Вот пример независимой системы отопления – современная централизованная отопительная система, в ней имеется один главный тепловой пункт, распределяющий тепло и дополнительные теплообменники для каждого потребителя установленные уже в ИТП жилых домов.

От котельной к центральному тепловому пункту, где установлен главный теплообменник, тепло подается в жестком, фиксированном тепловом режиме – например 95 градусов на подаче и теоретически 70 градусов на обратке. В котельной не нужна автоматика и операторы, мощность насосов и диаметр труб тепловой сети могут быть гораздо меньше, утечек в контуре котлов нет по своей природе. Иногда теплообменник большой мощности устанавливают непосредственно в системе отопления котельной, тогда контур получается двойным и в котлах, из-за малого объема теплоносителя во внутреннем контуре, отсутствует накипь, котлы служат вечно.

Блочный тепловой пункт, спроектированный для работы в независимой системе теплоснабжения и горячего водоснабжения с теплообменниками

Установив теплообменник в системе отопления, потребитель получает возможность влиять на температуру в квартире, сколько нужно каждому столько и возьмет, конечно, если в квартире на батареях тоже установлены регулирующие приборы. Выгода для всех налицо.

Как подключить теплый пол к системе отопления через теплообменник.

Нужен теплообменник и для теплого пола. Если вы, например, захотите сделать теплый пол, врезав его в систему отопления без теплообменника вы оставите весь дом без тепла, тепла на полы пойдет немного, но вот вода – теплоноситель будет циркулировать только через ваш пол и не пойдет к соседям, она «лентяй» и идет по самому короткому пути.

Недостаток установки теплообменника в систему отопления только один, увеличение затрат на первоначальном этапе монтажа, но он с лихвой перекрывается всеми ее достоинствами.

Зависимую систему отопления легко модернизировать в независимую систему, путем установки дополнительного теплообменника с регулирующей аппаратурой. Правда, делать это придется одновременно во всем районе, подключенном к вашей котельной. Зато так вы сможете сэкономить до 40 процентов на оплату тепла, по сравнению с вашими сегодняшними затратами без установки такого нужного теплообменника в системе отопления.

Что такое теплообменник в системе отопления

Мне очень часто приходиться слышать вопрос от клиентов — что такое теплообменник в системе отопления? Вопрос простой, на первый взгляд нелепый и все же справедливый. Ведь, казалось бы, любая система отопления прекрасно обходиться без теплообменника даже при производстве горячей воды.

Вопрос о непосредственном отборе горячей воды из системы отопления сложен, поэтому давайте разберем его немного позже, в другой статье. А сейчас разберемся с вопросом, зачем в системе отопления стоит теплообменник?

В каждой ли системе отопления есть теплообменник.

Скажу сразу, теплообменник стоит не в каждой системе отопления, и даже более, в нашей стране это редкость. А вот в остальном мире повсеместно. Там все устроено по-другому, котельные работают без персонала, температура на выходе одна, максимально необходимая для обеспечения теплом в самые лютые, по их меркам морозы. Каждый потребитель берет тепла столько, сколько считает нужным, то количество тепла за которое он готов или в состоянии оплатить.

В отопительном контуре в качестве теплоносителя может использоваться не только вода (хотя чаще всего все-таки умягченная с помощью комплексонов и омагниченная вода), это может быть антифриз, масло или другая жидкость, но даже если вода ни кто и не подумает брать воду прямо из системы отопления, эту ему обойдется очень дорого. Вот здесь и приходит на выручку теплообменник, который устанавливается в систему отопления и разделяет ее на две части, систему отопления от поставщика к потребителю и систему отопления самого потребителя.

После теплообменника установленного в системе отопления потребитель ставит множество регуляторов, некоторое подобие нашей системы погодного регулирования, которые следят за температурой в различных комнатах, в системе подачи горячей воды, теплого пола, рекуперации и т.д.

Схема ИТП при независимом присоединении к тепловой сети через теплообменник.

У нас в стране такая система отопления называется независимой, на ней построено большинство блочных тепловых пунктов и основное ее назначение несколько другое, кроме погодного регулирования теплообменник в системе отопления предотвращает выход из строя современных пластиковых труб, которые повсеместно успешно внедряются в современных отопительных системах.

Такие трубы выдерживают максимальную температуру до 90 градусов С, при этом максимальный срок труб из PPRS материалов (а правильно их называют именно так) при такой температуре составляет не более 5 месяцев. Как видите не много, хорошо, что и сильные морозы у нас так долго не держатся.

Надеюсь теперь Вам понятно, что такое теплообменник в системе отопления.

Теперь для любознательных, какой теплообменник чаще всего применяется в независимой системе отопления и как он выглядит.

Чаще всего в блочных тепловых пунктах, построенных по схемам независимого отопления, применяются пластинчатые теплообменники. Устройство теплообменников очень хорошо описано на этом сайте, а вкратце смотрите на рисунке ниже.

Устройство пластинчатого разборного теплообменника.

В основе любого пластинчатого теплообменника лежит набор пластин, перфорированных особым способом штамповкой, для увеличения площади теплообмена и формирования каналов по которым движется вода. Пластины собраны в пакет, на торцевой неподвижной плите имеются патрубки для ввода и вывода теплоносителя греющей и нагреваемой среды, в которые и выведены каналы из пластин.

Где устанавливать такой теплообменник в системе отопления или горячего водоснабжения роли не имеет, отличаются только сами схемы блочных тепловых пунктов и мощность, на которую рассчитаны пластинчатые теплообменники. А подобрать и изготовить пластинчатый теплообменник очень легко, как и потом увеличить или уменьшить его мощность, если конечно ваш теплообменник разборный, а не паяный.

Если кому недостаточно сведений об устройстве пластинчатого теплообменника или блочного теплового пункта, есть необходимость в его подборе или расчете, проектировании рекомендую очень толковый сайт http://ridan-ug. ru/ поставщика теплообменного оборудования Ридан.

А тему сегодняшней статьи — что такое теплообменник в системе отопления можно считать исчерпанной. Есть у Вас есть вопросы по работе теплообменного оборудования задавайте, с удовольствием отвечу, Юрий Олегович Парамонов, ООО Энергостром, 2016 год.

Читать далее — Причины сдерживающее использование блочных тепловых пунктов

Что еще почитать по теме:

Как работают теплообменники

Для жидкостей, содержащих частицы, доступны два решения:

• Пластина с низкой точкой контакта, широкая струя, которая может работать с продуктом с большим количеством частиц.
• Пластины с широким зазором, которые могут перемещать все больше и больше твердых частиц.

Оба позволяют частицам проходить сквозь них, сводя к минимуму засорение.

Принцип работы кожухотрубных теплообменников

Вместо передачи тепла через параллельные пластины, кожухотрубные теплообменники передают тепло между пучком трубок, окруженным большим корпусом корпуса. Жидкости, проходящие по трубкам, обмениваются теплом с текучими средами, которые текут по трубкам, заключенным в оболочку.

Поскольку диаметр трубок обычно больше, чем зазор между пластинами в пластинчатых теплообменниках, кожухотрубные теплообменники подходят для применений, в которых продукт более вязкий (устойчивый к течению) или содержит твердые частицы высокой плотности. Максимальный размер частиц зависит от диаметра трубки. Трубчатые теплообменники обычно могут работать дольше между чистками, чем пластинчатые теплообменники при сверхвысоких температурах.

Основной принцип кожухотрубок перемещает продукт через пучок параллельных трубок с нагревательной жидкостью между трубками и вокруг них.

Концентрический трубчатый теплообменник имеет трубы разного диаметра, расположенные концентрически внутри друг друга, что особенно эффективно при нагревании или охлаждении, поскольку нагревающие / охлаждающие жидкости текут по обеим сторонам трубок с продуктом. Трубки с продуктом могут иметь размер, соответствующий требованиям по вязкости и содержанию твердых частиц. Концентрическая трубка особенно подходит для высоковязких неньютоновских жидкостей, вязкость которых изменяется под давлением (шампунь, лак для ногтей, кетчуп).

Как и в случае теплообменников других конструкций, кожухотрубные теплообменники сконструированы таким образом, чтобы продукт и нагревательные / охлаждающие жидкости текли в противоположных направлениях. Например, холодный жидкий продукт перемещается в теплообменнике справа налево, в то время как теплый жидкий продукт перемещается слева направо по трубкам продукта. Противоточная конфигурация использует преимущества максимальной разницы температур для более эффективной теплопередачи.

Фармацевтическая линия кожухотрубных теплообменников одного производителя работает при давлении до 10 бар и рабочей температуре 150 ° C.Типичные области применения кожухотрубных теплообменников включают системы обработки воды (например, для впрыска или очистки) и системы CIP.

теплообменников | IPIECA

Последнее рассмотрение темы: 1 февраля 2014 г.

секторов: нисходящий, средний, восходящий

Теплообменники используются для передачи тепла от одной среды к другой. Эти среды могут быть газом, жидкостью или их комбинацией. Среда может быть разделена сплошной стенкой для предотвращения смешивания или может находиться в прямом контакте.Теплообменники могут повысить энергоэффективность системы за счет передачи тепла от систем, где оно не требуется, другим системам, где оно может быть использовано с пользой.

Например, отработанное тепло в выхлопе газовой турбины, вырабатывающей электричество, можно передать через теплообменник для кипячения воды для приведения в действие паровой турбины для выработки большего количества электроэнергии (это основа для технологии газовых турбин с комбинированным циклом).

Другое распространенное использование теплообменников — предварительный нагрев холодной жидкости, поступающей в нагретую технологическую систему, с использованием тепла от горячей жидкости, выходящей из системы. Это снижает энергозатраты, необходимые для нагрева поступающей жидкости до рабочей температуры.

• К специальным областям применения теплообменников относятся:
• Нагревание более холодной жидкости за счет тепла более горячей жидкости
• Охлаждение горячей жидкости путем передачи тепла более холодной жидкости
• Кипячение жидкости с использованием тепла более горячей жидкости
• Кипение жидкости при конденсации более горячего газообразного флюида
• Конденсация газообразной жидкости с помощью более холодной жидкости [Ссылка 1]

Жидкости в теплообменниках обычно текут быстро, что способствует передаче тепла посредством принудительной конвекции.Этот быстрый поток приводит к потерям давления в жидкостях. Эффективность теплообменников означает, насколько хорошо они передают тепло по отношению к потере давления, которую они несут. Современная технология теплообменников сводит к минимуму потери давления, одновременно увеличивая теплопередачу и достигая других целей проектирования, таких как выдерживание высокого давления жидкости, сопротивление загрязнению и коррозии, а также возможность очистки и ремонта.

Для эффективного использования теплообменников в многопроцессном предприятии тепловые потоки следует учитывать на системном уровне, например, с помощью «пинч-анализа» [вставьте ссылку на страницу пинч-анализа].Существует специальное программное обеспечение для облегчения этого типа анализа, а также для выявления и предотвращения ситуаций, которые могут усугубить засорение теплообменника (см. Пример 1 ).

Применение технологий

Теплообменники

доступны во многих типах конструкций, каждый со своими преимуществами и ограничениями. Основные типы теплообменников:

Кожух и трубка — Наиболее распространенный тип конструкции теплообменника состоит из параллельного расположения трубок в кожухе [Рис. 1]. Одна жидкость течет по трубкам, а другая жидкость течет через кожух по трубкам. Трубки могут быть расположены в оболочке для обеспечения параллельного потока, противотока, поперечного потока или того и другого. Теплообменники также могут быть описаны как имеющие расположение труб в однопроходном, многопроходном или U-образном исполнении. Благодаря своей трубчатой ​​конструкции этот тип теплообменника может выдерживать большие давления. Теплообменник может иметь одну или две головки на кожухе и несколько впускных, выпускных, выпускных и сливных патрубков [Ссылка 2].

Рис. 1 : Поперечное сечение кожухотрубного теплообменника с одинарным проходом с, конфигурацией противотока , большими сегментными перегородками и двумя кожухами [Ref 3].

Элементы отклонения потока часто устанавливаются в кожухотрубных теплообменниках для улучшения теплообмена между жидкостями за счет создания более турбулентного потока жидкости на стороне кожуха и более перпендикулярного потока по трубам. Такие элементы должны быть тщательно спроектированы, чтобы минимизировать потери давления и образование «мертвых зон».Мертвые зоны — это области медленного или остановленного потока жидкости, которые могут привести к засорению (отложению твердых частиц) в теплообменнике.

Общие функции отклонения потока включают:

• Сегментные перегородки (расположенные в шахматном порядке перпендикулярные перегородки, каждая из которых блокирует часть стороны оболочки; см. Рисунок 1),
• Дисковые и кольцевые перегородки — расположенные в шахматном порядке круглые и кольцевые барьеры поочередно отталкивают поток со стороны оболочки поочередно в сторону и в сторону оси оболочки
• Спиральные перегородки, расположенные под углом для обеспечения спиралевидного обтекания стороны кожуха
• Стержневые перегородки — решетки стержней, обычно перпендикулярные оси оболочки.Трубки проходят в осевом направлении через промежутки между стержнями

.

• Вставки для трубок — вставки, такие как катушки из длинной проволоки, помещаются внутри трубок для обеспечения турбулентного потока и минимизации засорения

Рисунок 2 — Расположение спиральных перегородок — Обратите внимание, что перегородки на самом деле имеют много отверстий, позволяющих проходить трубам по всей длине кожуха. [Ссылка 4]

Другой подход к отклонению потока — это конструкция «витой трубы» от Koch Heat Transfer Company.В этой конструкции трубки сплющиваются в овалы и скручиваются в длинные спирали, а затем складываются вместе. Спиральный поток жидкостей как со стороны кожуха, так и со стороны трубы обеспечивает хорошую теплопередачу при относительно низких перепадах давления.

Рисунок 3 — Трубные вставки, выступающие из трубок кожухотрубного теплообменника ⁵

Рисунок 4 — Трубки теплообменника с витыми трубками и схема потока ⁶

Пластина и рама — тонкие параллельные пластины сложены вместе, образуя широкие параллельные каналы.Горячие и холодные жидкости проходят через чередующиеся каналы. Пластины разделены прокладкой или сваркой и могут иметь рисунок, способствующий турбулентному потоку. Пластины уложены друг на друга, и на конструкции прокладок могут быть добавлены дополнительные пластины для увеличения теплопроизводительности. Поток может быть как параллельным, так и противотоком. Большая площадь поверхности пластин означает, что пластинчатые и рамные теплообменники могут обеспечивать больший теплообмен между двумя жидкостями для заданного объема по сравнению с кожухотрубными теплообменниками.

Рисунок 5: Схема пластинчато-рамного теплообменника

Другие типы — вариации предыдущих типов теплообменников включают пластинчатый и ребристый, пластинчатый и кожух, спиральный, воздухоохладитель с мокрой поверхностью и двухтрубный.

Все теплообменники, которые обсуждались до сих пор, удерживают обе жидкости по отдельности. Однако существуют две другие категории теплообменников:

• Открытый поток — одна жидкость содержится, а другая нет.Примеры включают автомобильный радиатор, погружной нагреватель бака, охладители с ребрами / вентилятором или воздуховоды

.

• Прямой контакт — несмешивающиеся среды вступают в прямой контакт. Градирня используется для охлаждения воды, когда она распыляется в поток охлаждающего воздуха. Воздух и вода не смешиваются, но тепло передается в процессе испарения. Затем охлажденная вода собирается и возвращается на установку8. Другие теплообменники этого типа включают регенеративные колонны с вращающимся колесом и распылительные колонны. Обратите внимание, что если две жидкости не разделяются, устройство называется нагревателем или охладителем.Например, в распределителе резервуара для воды пар поглощается водой, когда она охлаждается и конденсируется.

Рисунок 6: Градирня с поперечным потоком, тип теплообменника с прямым контактом

Краткое описание преимуществ и ограничений этих типов теплообменников показано в таблице ниже:

Таблица 1: Сравнение различных типов теплообменников

• Тип Преимущества Ограничения
• Кожухотрубный с высоким КПД
• Высокое рабочее давление Большой размер
• Двойное пространство, необходимое для очистки
• Трудно очистить кожух
• Пластина и рама Максимальный коэффициент теплопередачи
• Низкий перепад давления
• Легче чистить, чем кожух и трубка
• Малый размер
• Расширяемая емкость
• Более близкие температуры Низкое рабочее давление
• Более подвержен обрастанию более крупными частицами, чем кожухотрубный
• Прямой контакт Большой расход
• Низкий перепад давления
• Высокая эффективность
• Меньше обрастания
• Большой
• Требуется подпиточная вода
• Потребности в химической обработке
• Ограниченные заявки

Конфигурации потока теплообменника

Теплообменники имеют три (3) конфигурации первичного потока:

Параллельный поток — две жидкости входят в один конец теплообменника и текут в одном направлении, параллельно друг другу.В этой конструкции разница температур на входе велика, но температура жидкости на выходе будет приближаться к аналогичному значению.

Противоток — две жидкости входят на противоположных концах теплообменника и протекают навстречу друг другу. В этой конструкции разница температур меньше, но более постоянна по длине теплообменника. Возможно, что нагретая текучая среда может покидать теплообменник при более высокой температуре, чем температура на выходе нагревающей текучей среды.Это наиболее эффективная конструкция из-за более высокого перепада температур по длине теплообменника.

Поперечный поток — две жидкости текут перпендикулярно друг другу.

В теплообменнике может быть несколько методов передачи тепла. Передача тепла будет происходить с использованием одного или нескольких режимов передачи, теплопроводности, конвекции или излучения.

Реализация

Правильная реализация теплообменников в многопроцессорных системах, таких как нефтеперерабатывающие заводы, требует учета сети тепловых потоков на системном уровне.Это часто выполняется с помощью «пинч-анализа», который сопоставляет доступные источники тепла в системе с потребностями в тепле с точки зрения как количества, так и температуры тепла. В помощь дизайнеру в этом процессе доступно сложное программное обеспечение. Снижение загрязнения также является соображением проектирования и может включать рассмотрение различных технологий, скоростей, байпасов для очистки отдельных HX во время работы и включение запасных теплообменников.

Аналогичным образом доступно программное обеспечение для управления загрязнением теплообменника.На основе условий процесса и выбора компонентов некоторые программные пакеты могут прогнозировать скорость, с которой теплообменники могут подвергаться загрязнению. Также доступны пакеты программного обеспечения для мониторинга загрязнения путем изучения характеристик теплообменника с течением времени. Также рассчитываются оценки затрат на очистку теплообменников по сравнению с экономической выгодой (с точки зрения снижения энергопотребления).

Технологическая зрелость

Ключевые показатели

.

Решение драйверов

Альтернативные технологии

Существуют технологии, которые можно рассматривать как альтернативу использованию теплообменников.

Пруды-охладители могут использоваться для естественного охлаждения теплой воды за счет испарения в атмосферу. Затем воду из пруда можно рециркулировать в растение в качестве охлаждающей воды. Эти пруды могут использоваться для вторичных рекреационных целей, таких как рыбалка, катание на лодках или плавание. Подпиточная вода необходима для учета потерь на испарение. Для этого варианта требуется большой участок земли.

Прямой отвод пара может снизить потребность в охлаждении технологической воды, но этот вариант игнорирует основные причины охлаждения, которые заключаются в повышении эффективности системы и сохранении воды технологического качества, а также в дополнительном количестве добавочной воды и химикатов для обработки воды.Эта опция обычно не используется, за исключением операций запуска, аварийного сброса воздуха и останова.

Модификации технологического процесса и управления могут избежать или уменьшить потребность в теплообменниках.

Операционные проблемы / риски

Теплообменники

требуют регулярного технического обслуживания для работы с высокой эффективностью и обычно требуют строгого графика капитального ремонта. Большая часть этих усилий направлена ​​на противодействие эффектам загрязнения, когда твердые частицы (например, посторонние частицы или осадки) накапливаются на поверхностях теплообменника, препятствуя передаче тепла и ограничивая поток жидкости.Химические добавки также могут предотвращать осаждение частиц и могут быть экономически эффективным средством предотвращения загрязнения.

Капитальный ремонт может варьироваться от простого профилактического обслуживания (например, промывка) до ремонта, который требует снятия пучка труб с кожуха теплообменника для очистки. Это время простоя также следует учитывать при определении размеров теплообменников и проектировании технологической сети.

Многие теплообменники работают при высоких давлениях и температурах или с опасными жидкостями, поэтому необходимо соблюдать соответствующие рабочие процедуры, чтобы избежать рисков для персонала и сбоев системы.

Теплообменники обычно регулируются отраслевыми нормами, такими как ANSI и TEMA. Конструкции нового оборудования и любой ремонт должны соответствовать применимым нормам.

Возможности / бизнес-пример

Многие конструкции теплообменников доступны в различных материалах и могут быть адаптированы для конкретных применений, а также в стандартных конструкциях, которые доступны с минимальным временем выполнения заказа и меньшими затратами. Некоторые преимущества использования теплообменников перечислены ниже:

• Повышение энергоэффективности производственных систем
• Снижение расхода топлива, парниковых газов и выбросов
• Заменить существующее оборудование из-за износа
• Модернизация существующего оборудования до более новых, более эффективных конструкций
• Дополнительная мощность обогрева или охлаждения в связи с увеличением производительности установки

Примеры из практики

1.Воздухо-воздушный теплообменник для рекуперации отработанного тепла
В этом исследовании рассматривается, как предприятие пищевой промышленности использовало теплообменник для рекуперации отработанного тепла технологического процесса и использовало его для нагрева рабочего воздуха.

Стремясь контролировать запах от процесса обжарки, предприятие установило новый эффективный регенеративный термический окислитель (RTO). Для экономии топлива в этот агрегат включен дополнительный впрыск топлива (SFI) в периоды низкого содержания летучих органических соединений. Чтобы еще больше снизить эксплуатационные расходы, компания стремилась утилизировать отходящее тепло от RTO для предварительного нагрева поступающего воздуха.Для этого они наняли консультанта по проектированию для анализа и разработки решения HX.

Критическими расчетными факторами для этого проекта были расход воздуха, температура воздушного потока, допустимый перепад давления в системе и желаемое тепло, которое должно передаваться в теплообменник. Вторичный пластинчатый теплообменник был выбран из-за его универсальности и прочных, но поддающихся очистке пластин. Он имеет относительно низкий перепад давления, небольшую занимаемую площадь и низкие капитальные затраты, что делает его наиболее экономичным вариантом для этого применения.

Консультационная компания проанализировала данные приложения с помощью программного обеспечения для моделирования производительности теплообменника. С помощью этого программного обеспечения они выполнили анализ пограничного слоя и отрегулировали толщину пластин и расстояние между пластинами теплообменника, чтобы максимизировать производительность.

Тепло выхлопных газов RTO использовалось для предварительного нагрева 3,3 м3 / с воздуха примерно до 88 ° C. Этот горячий воздух смешивается без бокового воздуха, чтобы обеспечить 15,6 м3 / с нагретого воздуха для блока подпиточного воздуха. Вторичный теплообменник передает примерно 1.5 млн БТЕ / ч тепла от выхлопа RTO в воздух, возвращающийся в блок подпиточного воздуха, и расчетная годовая экономия по проекту составила около 45 000 долларов США.

Источник: http://www.anguil.com/case-studies/energy-recovery/air-to-air-heat-exchanger-provides-plant-heat-and-big-savings.aspx?alttemplate=PDFCaseStudy&

2. Прогнозирование загрязнения теплообменника

Скопление отложений или загрязнений на металлических поверхностях теплообменников нефтехимических заводов является серьезной экономической и экологической проблемой во всем мире.Были сделаны оценки затрат на загрязнение, в основном из-за потерь энергии из-за избыточного сжигания топлива, которые достигают 0,25% валового национального продукта (ВНП) промышленно развитых стран. Многие миллионы тонн выбросов углерода являются результатом этой неэффективности. Затраты, связанные, в частности, с загрязнением сырой нефтью в линиях предварительного нагрева нефтеперерабатывающих заводов по всему миру, по оценкам в 1995 г., составили порядка 4,5 млрд долларов.

В данном тематическом исследовании рассматривается использование программного обеспечения для прогнозирования обрастания французской нефтяной компанией Total.Это программное обеспечение, разработанное консалтинговой компанией по промышленному дизайну совместно с крупными нефтяными компаниями, направлено на уменьшение или даже устранение загрязнения сырой нефтью в теплообменниках предварительного нагрева. В 2002 году компания Total столкнулась с сильным обрастанием линии предварительного нагрева вскоре после реконструкции НПЗ для повышения эффективности. Это привело к значительному снижению производительности, так как печь стала узким местом. Компания Total применила программное обеспечение консалтинговой компании, которое успешно идентифицировало засоряющиеся теплообменники и указывало на варианты модернизации.Они были реализованы, что позволило решить проблему и восстановить нормальную работу системы.

Источник: http://www.ihs.com/news/overcoming-effect-oil-fouling.htm

Ссылки:

1. Справочник по основам энергетики Департамента энергетики, Механика, Модуль 2, Теплообменники, DOE-HDBK-1018 / 1-93.
2. Институт теплообмена, Основы кожухотрубных теплообменников.
3. -удалено-
4. http://ru.hx-hr.com
5. http: //www.stamixco-usa.ru / products / теплообменники / default.html
6. http://www.oxide.co.il/en/twisted-tube.html
7. http://www.spiraxsarco.com/resources/steam-engineering-tutorials/steam-engineering-principles-and-heat-transfer/steam-consuming-of-heat-exchangers.asp
8. www.spxcooling.com/brands/cooling-towers/marley-cooling-tower/

Теплообменники — типы, конструкции, применение и руководство по выбору

Крупным планом часть теплообменника вода-воздух.

Изображение предоставлено: Alaettin YILDIRIM / Shutterstock.com

Теплообменники — это устройства, предназначенные для передачи тепла между двумя или более жидкостями, то есть жидкостями, парами или газами, с разными температурами. В зависимости от типа используемого теплообменника процесс теплопередачи может быть газ-газ, жидкость-газ или жидкость-жидкость и происходить через твердый сепаратор, который предотвращает смешивание текучих сред, или прямой поток жидкости. контакт. Другие характеристики конструкции, включая конструкционные материалы и компоненты, механизмы теплопередачи и конфигурации потока, также помогают классифицировать и классифицировать типы доступных теплообменников.Эти теплообменные устройства находят применение в самых разных отраслях промышленности, они спроектированы и изготовлены для использования в процессах как нагрева, так и охлаждения.

В этой статье рассматриваются теплообменники, исследуются различные конструкции и типы, а также объясняются их соответствующие функции и механизмы. Кроме того, в этой статье приводятся рекомендации по выбору и общие области применения для каждого типа теплообменного устройства.

Термодинамика теплообменника

Конструкция теплообменника — это упражнение в термодинамике, науке, изучающей поток тепловой энергии, температуру и взаимосвязь с другими формами энергии.Чтобы понять термодинамику теплообменника, хорошей отправной точкой является изучение трех способов передачи тепла — теплопроводности, конвекции и излучения. В следующих разделах представлен обзор каждого из этих режимов теплопередачи.

Проводимость

Проводимость — это передача тепловой энергии между материалами, находящимися в контакте друг с другом. Температура — это мера средней кинетической энергии молекул в материале — более теплые объекты (которые имеют более высокую температуру) демонстрируют большее молекулярное движение.Когда более теплый объект соприкасается с более холодным объектом (тем, который имеет более низкую температуру), происходит передача тепловой энергии между двумя материалами, при этом более холодный объект получает больше энергии, а более теплый объект становится менее энергичным. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие.

Скорость, с которой тепловая энергия передается в материале за счет теплопроводности, определяется следующим выражением:

В этом выражении Q представляет количество тепла, передаваемого через материал за время t , ΔT — это разница температур между одной стороной материала и другой (температурный градиент), A — это площадь поперечного сечения материала, а d — толщина материала.Константа k известна как теплопроводность материала и является функцией внутренних свойств материала и его структуры. Воздух и другие газы обычно имеют низкую теплопроводность, в то время как неметаллические твердые вещества показывают более высокие значения, а металлические твердые тела обычно показывают самые высокие значения.

Конвекция

Конвекция — это передача тепловой энергии от поверхности за счет движения нагретой жидкости, такой как воздух или вода.Большинство жидкостей расширяются при нагревании и, следовательно, становятся менее плотными и поднимаются по сравнению с другими более холодными частями жидкости. Таким образом, когда воздух в комнате нагревается, он поднимается к потолку, потому что он теплее и менее плотный, и передает тепловую энергию, когда сталкивается с более холодным воздухом в комнате, затем становится более плотным и снова падает на пол. Этот процесс создает поток естественной или свободной конвекции. Конвекция также может происходить за счет так называемой принудительной или вспомогательной конвекции, например, когда нагретая вода перекачивается по трубе, например, в системе водяного отопления.

Для свободной конвекции скорость передачи тепла выражается законом охлаждения Ньютона:

Где Q-точка — скорость передачи тепла, ч _c — коэффициент конвективной теплопередачи, A — площадь поверхности, на которой происходит процесс конвекции, а ΔT — разница температур между поверхность и жидкость. Коэффициент конвективной теплопередачи h _c является функцией свойств жидкости, подобной теплопроводности материала, упомянутого ранее в отношении проводимости.

Радиация

Тепловое излучение — это механизм передачи тепловой энергии, который включает в себя излучение электромагнитных волн от нагретой поверхности или объекта. В отличие от теплопроводности и конвекции, тепловое излучение не требует промежуточной среды для переноса энергии волны. Все объекты, температура которых выше абсолютного нуля (-273,15 ^o C), излучают тепловое излучение в обычно широком спектральном диапазоне.

Чистая скорость радиационных потерь тепла может быть выражена с помощью закона Стефана-Больцмана следующим образом:

, где Q — теплопередача в единицу времени, T _ч — температура горячего объекта (в абсолютных единицах, ^o K), T _c — температура более холодного окружения. (также в абсолютных единицах, ^o K), σ — постоянная Стефана-Больцмана (значение которой равно 5.6703 x 10 ^-8 Вт / м ² K ⁴ ). Термин, представленный как ε , является коэффициентом излучения материала и может иметь значение от 0 до 1, в зависимости от характеристик материала и его способности отражать, поглощать или передавать излучение. Это также функция температуры материала.

Основные принципы, лежащие в основе теплообменников

Независимо от типа и конструкции, все теплообменники работают в соответствии с одними и теми же фундаментальными принципами, а именно нулевым, первым и вторым законами термодинамики, которые описывают и диктуют перенос или «обмен» тепла от одной жидкости к другой.

• Нулевой закон термодинамики гласит, что термодинамические системы, находящиеся в тепловом равновесии, имеют одинаковую температуру. Более того, если каждая из двух систем находится в тепловом равновесии с третьей системой, то две первые системы должны быть в равновесии друг с другом; таким образом, все три системы имеют одинаковую температуру. Этот закон, предшествующий трем другим законам термодинамики по порядку, но не в развитии, не только выражает тепловое равновесие как переходное свойство, но также определяет понятие температуры и устанавливает ее как измеримое свойство термодинамических систем.
• Первый закон термодинамики основан на нулевом законе, устанавливая внутреннюю энергию ( U ) как еще одно свойство термодинамических систем и указывая влияние тепла и работы на внутреннюю энергию системы и энергию окружающей среды. Кроме того, первый закон — также называемый законом обмена энергией — по существу гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена, а только передана другой термодинамической системе или преобразована в другую форму (например,г., обогревать или работать).

  Например, если тепло поступает в систему из окружающей среды, происходит соответствующее увеличение внутренней энергии системы и уменьшение энергии окружающей среды. Этот принцип можно проиллюстрировать следующим уравнением, где ΔU _{система} представляет внутреннюю энергию системы, а ΔU _{окружающей среды} представляет внутреннюю энергию окружающей среды:

• Второй закон термодинамики устанавливает энтропию ( S ) как дополнительное свойство термодинамических систем и описывает естественную и неизменную тенденцию Вселенной и любой другой замкнутой термодинамической системы к увеличению энтропии с течением времени.Этот принцип можно проиллюстрировать следующим уравнением, где ΔS представляет собой изменение энтропии, ΔQ представляет собой изменение тепла, добавляемого к системе, а T представляет собой абсолютную температуру:

  Он также используется для объяснения тенденции двух изолированных систем — когда они могут взаимодействовать и свободны от всех других влияний — двигаться к термодинамическому равновесию. Как установлено вторым законом, энтропия может только увеличиваться, но не уменьшаться; следовательно, каждая система по мере увеличения энтропии неизменно движется к наивысшему значению, достижимому для указанной системы.При этом значении система достигает состояния равновесия, при котором энтропия больше не может увеличиваться (поскольку она максимальна) или уменьшаться, поскольку это действие нарушит Второй закон. Следовательно, единственные возможные изменения системы — это те, в которых энтропия не претерпевает изменений (то есть отношение тепла, добавленного или отведенного к системе, к абсолютной температуре остается постоянным).

В совокупности эти принципы определяют основные механизмы и операции теплообменников; Нулевой закон устанавливает температуру как измеримое свойство термодинамических систем, Первый закон описывает обратную зависимость между внутренней энергией системы (и ее преобразованными формами) и энергией окружающей среды, а Второй закон выражает тенденцию двух взаимодействующих систем к двигаться к тепловому равновесию.Таким образом, теплообменники функционируют, позволяя жидкости более высокой температуры ( F ₁ ) взаимодействовать — прямо или косвенно — с жидкостью более низкой температуры ( F ₂ ), что позволяет тепло для передачи от F ₁ к F ₂ для движения к равновесию. Эта передача тепла приводит к снижению температуры для F ₁ и увеличению температуры для F ₂ .В зависимости от того, нацелено ли приложение на нагрев или охлаждение жидкости, этот процесс (и устройства, которые его используют) можно использовать для направления тепла к системе или от нее, соответственно.

Расчетные характеристики теплообменника

Как указано выше, все теплообменники работают по одним и тем же основным принципам. Однако эти устройства можно классифицировать и классифицировать по-разному в зависимости от их конструктивных характеристик. К основным характеристикам, по которым можно отнести теплообменники, относятся:

• Конфигурация потока
• Способ строительства
• Механизм теплопередачи

Конфигурация потока

Конфигурация потока, также называемая устройством потока, теплообменника относится к направлению движения текучих сред внутри теплообменника по отношению друг к другу.В теплообменниках используются четыре основные конфигурации потока:

• Попутный поток
• Противоток
• Поперечный поток
• Гибридный поток

Попутный поток

Теплообменники с прямоточным потоком , также называемые теплообменниками с параллельным потоком, представляют собой теплообменные устройства, в которых жидкости движутся параллельно друг другу и в одном направлении. Хотя такая конфигурация обычно приводит к более низкой эффективности, чем устройство противотока, она также обеспечивает максимальную тепловую однородность по стенкам теплообменника.

Противоток

Противоточные теплообменники , также известные как противоточные теплообменники, спроектированы таким образом, что жидкости движутся антипараллельно (т. Е. Параллельно, но в противоположных направлениях) друг другу внутри теплообменника. Наиболее часто используемая из конфигураций потока, устройство противотока обычно демонстрирует наивысшую эффективность, поскольку оно обеспечивает наибольшую теплопередачу между жидкостями и, следовательно, наибольшее изменение температуры.

Поперечный поток

В теплообменниках перекрестного тока жидкости текут перпендикулярно друг другу. Эффективность теплообменников, в которых используется такая конфигурация потока, находится между противоточными и прямоточными теплообменниками.

Гибридный поток

Теплообменники с гибридным потоком демонстрируют некоторую комбинацию характеристик ранее упомянутых конфигураций потока. Например, конструкции теплообменников могут использовать несколько каналов и устройств (например.g., устройства как противотока, так и с поперечным потоком) в одном теплообменнике. Эти типы теплообменников обычно используются с учетом ограничений приложения, таких как пространство, бюджетные затраты или требования к температуре и давлению.

На рисунке 1 ниже показаны различные доступные конфигурации потока, включая конфигурацию с перекрестным / противотоком, которая является примером конфигурации гибридного потока.

Рисунок 1 — Конфигурации потока теплообменника

Метод строительства

Если в предыдущем разделе теплообменники были классифицированы на основе типа используемой конфигурации потока, в этом разделе они классифицируются на основе их конструкции.Конструктивные характеристики, по которым можно классифицировать эти устройства, включают:

• Рекуперативная в сравнении с регенеративной
• Прямые и косвенные
• Статическая и динамическая
• Типы используемых компонентов и материалов

Рекуперативная и регенеративная

Теплообменники можно разделить на рекуперативные теплообменники и рекуперативные теплообменники.

Разница между рекуперативными и регенеративными системами теплообменников заключается в том, что в рекуперативных теплообменниках (обычно называемых рекуператорами) каждая жидкость одновременно протекает через свой собственный канал внутри теплообменника.С другой стороны, регенеративные теплообменники , также называемые емкостными теплообменниками или регенераторами, поочередно позволяют более теплым и более холодным жидкостям проходить через один и тот же канал. И рекуператоры, и регенераторы могут быть далее разделены на различные категории теплообменников, такие как прямые или косвенные, статические или динамические, соответственно. Из двух указанных типов рекуперативные теплообменники чаще используются в промышленности.

Прямая и косвенная

Рекуперативные теплообменники используют процессы прямой или косвенной контактной передачи для обмена теплом между жидкостями.

В теплообменниках прямого контакта жидкости не разделяются внутри устройства, а тепло передается от одной жидкости к другой посредством прямого контакта. С другой стороны, в косвенных теплообменниках жидкости остаются отделенными друг от друга теплопроводными компонентами, такими как трубы или пластины, на протяжении всего процесса теплопередачи. Компоненты сначала получают тепло от более теплой жидкости, когда она течет через теплообменник, а затем передают тепло более холодной жидкости, когда она течет через теплообменник.Некоторые из устройств, в которых используются процессы прямого контактного переноса, включают градирни и паровые инжекторы, в то время как устройства, в которых используются процессы косвенного контактного переноса, включают трубчатые или пластинчатые теплообменники.

Статический и динамический

Существует два основных типа регенеративных теплообменников — статические теплообменники и динамические теплообменники. В статических регенераторах (также известных как регенераторы с неподвижным слоем) материал и компоненты теплообменника остаются неподвижными при прохождении текучей среды через устройство, в то время как в динамических регенераторах материал и компоненты перемещаются на протяжении всего процесса теплопередачи.Оба типа подвержены риску перекрестного загрязнения между потоками текучей среды, что требует тщательного проектирования во время производства.

В одном примере статического типа более теплая жидкость проходит через один канал, тогда как более холодная жидкость проходит через другой в течение фиксированного периода времени, в конце которого с помощью быстродействующих клапанов происходит реверсирование потока, так что два жидкости переключают каналы. В примере динамического типа обычно используется вращающийся теплопроводный компонент (например,g., барабан), через который непрерывно протекают более теплые и более холодные жидкости, хотя и отдельными, изолированными секциями. По мере вращения компонента любая заданная секция поочередно проходит через потоки более теплого пара и более холодного пара, позволяя компоненту поглощать тепло от более теплой жидкости и передавать тепло более холодной жидкости при прохождении через нее. На рисунке 2 ниже изображен процесс теплопередачи в регенераторе роторного типа с противоточной конфигурацией.

Рисунок 2 — Теплообмен в регенераторе роторного типа

Компоненты и материалы теплообменника

В теплообменниках можно использовать несколько типов компонентов, а также широкий спектр материалов, из которых они изготовлены.Используемые компоненты и материалы зависят от типа теплообменника и его предполагаемого применения.

Некоторые из наиболее распространенных компонентов, используемых для создания теплообменников, включают кожухи, трубки, спиральные трубки (змеевики), пластины, ребра и адиабатические колеса. Более подробная информация о том, как эти компоненты работают в теплообменнике, будет предоставлена ​​в следующем разделе (см. Типы теплообменников).

В то время как металлы очень подходят — и широко используются — для изготовления теплообменников из-за их высокой теплопроводности, как в случае теплообменников из меди, титана и нержавеющей стали, другие материалы, такие как графит, керамика, композиты или пластмассы , может дать большие преимущества в зависимости от требований приложения теплопередачи.

Рисунок 3 — Классификация теплообменников по конструкции

Примечания: * Теплообменные устройства, перечисленные под строительной классификацией, являются лишь небольшой частью из имеющихся.
** Представленная классификация соответствует информации, опубликованной на сайте Thermopedia.com.

Механизм теплопередачи

В теплообменниках используются два типа механизмов теплопередачи — однофазный или двухфазный.

В однофазных теплообменниках жидкости не претерпевают никаких фазовых превращений в процессе теплопередачи, что означает, что как более теплые, так и более холодные жидкости остаются в том же состоянии вещества, в котором они попали в теплообменник.Например, в приложениях теплопередачи вода-вода более теплая вода теряет тепло, которое затем передается более холодной воде и не превращается в газ или твердое вещество.

С другой стороны, в двухфазных теплообменниках жидкости действительно испытывают фазовый переход во время процесса теплопередачи. Фазовое изменение может происходить в одной или обеих участвующих текучих средах, приводя к переходу из жидкости в газ или из газа в жидкость. Обычно устройства, в которых используется двухфазный механизм теплопередачи, требуют более сложных конструктивных решений, чем устройства, в которых используется однофазный механизм теплопередачи.Некоторые из доступных типов двухфазных теплообменников включают бойлеры, конденсаторы и испарители.

Типы теплообменников

Исходя из указанных выше конструктивных характеристик, доступно несколько различных вариантов теплообменников. Некоторые из наиболее распространенных вариантов, используемых в промышленности, включают:

• Кожухотрубные теплообменники
• Двухтрубный теплообменник
• Пластинчатые теплообменники
• Конденсаторы, испарители и котлы

Кожухотрубные теплообменники

Наиболее распространенный тип теплообменников, кожухотрубных теплообменников состоит из одной трубы или ряда параллельных трубок (т.е. пучок труб), заключенный в герметичный цилиндрический сосуд высокого давления (т.е. оболочку). Конструкция этих устройств такова, что одна жидкость протекает через меньшую трубку (и), а другая жидкость течет вокруг ее / их внешней (их) стороны и между ними / ими внутри герметичной оболочки. Другие конструктивные характеристики, доступные для этого типа теплообменника, включают ребристые трубы, одно- или двухфазную теплопередачу, противоточный, прямоточный или перекрестный поток, а также одно-, двух- или многопроходные конфигурации.

Некоторые из типов кожухотрубных теплообменников включают спиральные теплообменники и двухтрубные теплообменники, а некоторые из применений включают предварительный нагрев, охлаждение масла и производство пара.

Трубчатый пучок трубчатого теплообменника крупным планом.

Изображение предоставлено: Антон Москвитин / Shutterstock.com

Двухтрубный теплообменник

Кожухотрубный теплообменник, двухтрубные теплообменники используют простейшую конструкцию и конфигурацию теплообменника, состоящую из двух или более концентрических цилиндрических труб или трубок (одна большая труба и одна или несколько меньших трубок).В соответствии с конструкцией кожухотрубного теплообменника одна жидкость протекает через меньшую трубу (и), а другая жидкость течет вокруг меньшей (ых) трубы (ов) внутри большей трубы.

Требования к конструкции двухтрубных теплообменников включают характеристики рекуперативного и косвенного типов, упомянутых ранее, поскольку жидкости остаются разделенными и текут по своим собственным каналам на протяжении всего процесса теплопередачи. Однако существует некоторая гибкость в конструкции двухтрубных теплообменников, поскольку они могут быть спроектированы с прямоточным или противоточным потоком и использоваться модульно в последовательной, параллельной или последовательно-параллельной конфигурации внутри системы.Например, на рисунке 4 ниже показан перенос тепла в изолированном двухтрубном теплообменнике с прямоточной конфигурацией потока.

Рисунок 4 — Теплообмен в двухтрубном теплообменнике

Пластинчатые теплообменники

Пластинчатые теплообменники, также называемые пластинчатыми теплообменниками, состоят из нескольких тонких гофрированных пластин, связанных вместе. Каждая пара пластин создает канал, по которому может течь одна жидкость, и пары уложены друг на друга и прикреплены — с помощью болтов, пайки или сварки — так, что между парами создается второй канал, через который может течь другая жидкость.

Также доступна стандартная пластинчатая конструкция с некоторыми вариациями, например, пластинчато-ребристые или пластинчатые теплообменники. Пластинчато-ребристые теплообменники используют ребра или распорки между пластинами и позволяют использовать несколько конфигураций потока и более двух потоков жидкости, проходящих через устройство. Пластинчатые теплообменники с подушками оказывают давление на пластины, чтобы повысить эффективность теплопередачи по поверхности пластины. Некоторые из других доступных типов включают пластинчатые и рамные, пластинчатые и кожуховые и спирально-пластинчатые теплообменники.

Пластинчатый теплообменник крупным планом.

Кредит изображения: withGod / Shutterstock.com

Конденсаторы, испарители и котлы

Котлы, конденсаторы и испарители представляют собой теплообменники, в которых используется двухфазный механизм теплопередачи. Как упоминалось ранее, в двухфазных теплообменниках одна или несколько текучих сред претерпевают фазовое изменение во время процесса теплопередачи, переходя либо из жидкости в газ, либо из газа в жидкость.

Конденсаторы — это теплообменные устройства, которые забирают нагретый газ или пар и охлаждают их до точки конденсации, превращая газ или пар в жидкость.С другой стороны, в испарителях и котлах процесс теплопередачи переводит жидкости из жидкой формы в газообразную или парообразную.

Другие варианты теплообменников

Теплообменники используются во множестве областей применения в самых разных отраслях промышленности. Следовательно, существует несколько вариантов теплообменников, каждый из которых соответствует требованиям и спецификациям конкретного применения. Помимо упомянутых выше вариантов, доступны другие типы, включая теплообменники с воздушным охлаждением, теплообменники с вентиляторным охлаждением и теплообменники с адиабатическим колесом.

Рекомендации по выбору теплообменника

Несмотря на то, что существует широкий спектр теплообменников, пригодность каждого типа (и его конструкции) для передачи тепла между жидкостями зависит от технических характеристик и требований приложения. Эти факторы в значительной степени определяют оптимальную конструкцию желаемого теплообменника и влияют на соответствующие расчеты номинальных характеристик и размеров.

Некоторые из факторов, которые профессионалы отрасли должны учитывать при проектировании и выборе теплообменника, включают:

• Тип жидкостей, поток жидкости и их свойства
• Требуемая тепловая мощность
• Ограничения по размеру
• Стоимость

Тип жидкости, поток и свойства

Конкретный тип жидкостей — e.г., воздух, вода, масло и т. д. — задействованные, а также их физические, химические и термические свойства — например, фаза, температура, кислотность или щелочность, давление и скорость потока и т. д. — помогают определить конфигурацию потока и наиболее подходящую конструкцию. для этого конкретного приложения теплопередачи.

Например, если речь идет о коррозионных жидкостях, жидкостях с высокой температурой или под высоким давлением, конструкция теплообменника должна выдерживать высокие нагрузки в процессе нагрева или охлаждения. Одним из методов выполнения этих требований является выбор конструкционных материалов, обладающих желаемыми свойствами: графитовые теплообменники демонстрируют высокую теплопроводность и коррозионную стойкость, керамические теплообменники могут выдерживать температуры, превышающие точки плавления многих обычно используемых металлов, а пластиковые теплообменники обеспечивают высокую теплопроводность и устойчивость к коррозии. недорогая альтернатива, которая сохраняет умеренную степень коррозионной стойкости и теплопроводности.

Керамический теплообменник

Изображение предоставлено: CG Thermal

Другой метод заключается в выборе конструкции, подходящей для свойств жидкости: пластинчатые теплообменники могут работать с жидкостями от низкого до среднего давления, но с более высокими расходами, чем другие типы теплообменников, а двухфазные теплообменники необходимы при работе с жидкостями, которые требуют фазового перехода в процессе теплопередачи. Другие свойства текучей среды и потока текучей среды, которые специалисты отрасли могут учитывать при выборе теплообменника, включают вязкость текучей среды, характеристики загрязнения, содержание твердых частиц и присутствие водорастворимых соединений.

Тепловые выходы

Тепловая мощность теплообменника относится к количеству тепла, передаваемому между жидкостями, и соответствующему изменению температуры в конце процесса теплопередачи. Передача тепла внутри теплообменника приводит к изменению температуры в обеих жидкостях, понижая температуру одной жидкости при отводе тепла и повышая температуру другой жидкости при добавлении тепла. Желаемая тепловая мощность и скорость теплопередачи помогают определить оптимальный тип и конструкцию теплообменника, поскольку некоторые конструкции теплообменников предлагают более высокие скорости теплопередачи через нагреватель и могут выдерживать более высокие температуры, чем другие конструкции, хотя и с более высокой стоимостью.

Ограничения по размеру

После выбора оптимального типа и конструкции теплообменника распространенной ошибкой является покупка слишком большого для данного физического пространства. Часто более разумно приобрести теплообменное устройство такого размера, который оставляет место для дальнейшего расширения или добавления, чем выбирать устройство, которое полностью охватывает пространство. Для применений с ограниченным пространством, например, в самолетах или автомобилях, компактные теплообменники обеспечивают высокую эффективность теплопередачи в меньших и более легких решениях.Эти теплообменные устройства характеризуются высоким отношением площади поверхности теплообмена к объему, поэтому доступны несколько вариантов этих теплообменных устройств, в том числе компактные пластинчатые теплообменники. Как правило, эти устройства имеют соотношение ≥700 м ² / м ³ для газ-газовых приложений и ≥400 м ² / м ³ для жидкости-к- газовые приложения.

Стоимость

Стоимость теплообменника включает не только начальную цену оборудования, но также затраты на установку, эксплуатацию и техническое обслуживание в течение всего срока службы устройства.Несмотря на то, что необходимо выбрать теплообменник, который эффективно удовлетворяет требованиям приложений, также важно учитывать общие затраты на выбранный теплообменник, чтобы лучше определить, стоит ли оно вложенных средств. Например, изначально дорогой, но более прочный теплообменник может привести к более низким затратам на техническое обслуживание и, следовательно, к меньшим общим расходам в течение нескольких лет, в то время как более дешевый теплообменник может быть изначально менее дорогим, но потребует нескольких ремонтов и замен. в те же сроки.

Оптимизация дизайна

Проектирование оптимального теплообменника для конкретного применения (с конкретными спецификациями и требованиями, указанными выше) включает определение изменения температуры жидкостей, коэффициента теплопередачи и конструкции теплообменника и их соотнесение со скоростью теплопередачи. . Две основные проблемы, которые возникают при достижении этой цели, — это расчет номинальных характеристик и размеров устройства.

Рейтинг относится к расчету тепловой эффективности (т.е. эффективность) теплообменника заданной конструкции и размера, включая скорость теплопередачи, количество тепла, передаваемого между жидкостями и соответствующее изменение температуры, а также общее падение давления на устройстве. Определение размеров относится к расчету требуемых общих размеров теплообменника (т. Е. Площади поверхности, доступной для использования в процессе теплопередачи), включая длину, ширину, высоту, толщину, количество компонентов, геометрию и расположение компонентов, и т.п., для приложения с заданными техническими характеристиками и требованиями. Конструктивные характеристики теплообменника — например, конфигурация потока, материал, компоненты конструкции, геометрия и т. Д. — влияют как на номинальные характеристики, так и на расчет размеров. В идеале, оптимальная конструкция теплообменника для приложения находит баланс (с факторами, оптимизированными в соответствии с указаниями проектировщика) между номинальными характеристиками и размерами, которые удовлетворяют технологическим спецификациям и требованиям при минимально необходимых затратах.

Применение теплообменников

Теплообменники — это устройства, используемые в промышленности как для нагрева, так и для охлаждения.Доступны несколько вариантов теплообменников, которые находят применение в самых разных отраслях промышленности, в том числе:

В таблице 1 ниже указаны некоторые из общих отраслей промышленности и применения ранее упомянутых типов теплообменников.

Таблица 1 — Отрасли и области применения теплообменников по типам

Сводка

Это руководство дает общее представление о теплообменниках, доступных конструкциях и типах, их применениях и особенностях использования. Дополнительная информация о покупке теплообменников доступна в Руководстве по покупке теплообменников Thomas.

Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим руководствам и официальным документам Thomas или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, где вы найдете информацию о более чем 500 000 коммерческих и промышленных поставщиков.

Источники

1. https://www.engr.mun.ca/~yuri/Courses/MechanicalSystems/HeatExchangers.pdf
2. http://sky.kiau.ac.ir
3. http://web.mit.edu/16.unified/www/SPRING/propulsion/notes/node131.html
4. http://web.mit.edu/16.unified/www/FALL/thermodynamics/notes/node30.html
5. https://www.thomasnet.com/knowledge/white-paper/speciality-heat-exchangers-101
6. https://www.livescience.com/50833-zeroth-law-thermodynamics.html
7. https: // курсы.lumenlearning.com/introchem/chapter/the-three-laws-of-thermodynamics/
8. https://chem.libretexts.org
9. http://physicalworld.org
10. https://link.springer.com
11. https://thefreeanswer.com/question/regenerative-heat-exchanger-static-type-regenerative-heat-exchanger-differ-dynamic-type/
12. http://hedhme.com
13. https://www.kau.edu.sa/Files/0052880/Subjects/GuideLinesAndPracticeForThermalDesignOfHeatExchangersN2.pdf
14. https: // www.scribd.com/doc/132

    /Boilers-Evaporators-Condensers-Kakac

Прочие изделия из теплообменников

Больше из Process Equipment

Теплообменник — обзор

9.3.1.1 Введение

Теплообменник — это устройство, передающее тепло от одной среды к другой; среда может быть твердой, жидкой или газовой. Некоторые из наиболее сложных проблем инженерного проектирования относятся к теплообменникам.

Теплообменники делятся на следующие типы.

1.

Рекуператор: стенка, разделяющая текущие жидкости, является наиболее часто встречающейся проблемой.

2.

Регенератор: горячие и холодные жидкости попеременно проходят через пространство, содержащее твердые участки / частицы, которые поочередно обеспечивают теплоотвод и источник тепла. Примером матрицы вращающегося типа является градирня.

Направление потока важно, так как оно оказывает заметное влияние на эффективность теплообменника.Потоки могут быть в одном направлении (параллельный поток, прямоток), в противоположном направлении (противоток) или под прямым углом друг к другу (поперечный поток). Поток может быть как однопроходным, так и многопроходным; последний метод сокращает длину прохода.

Принципиальная схема параллельного (прямоточного) теплообменника показана на рис. 9.4.

РИСУНОК 9.4. Теплообменник с обозначениями расхода.

Горячая жидкость: Thi> Thocold жидкость: Tci

Горячие и холодные жидкости обозначены индексами h и c, а вход и выход жидкости — i и o соответственно.

В случае рис. 9.4, T _hi = T _h2 . Относительные разности температур определяются как

(9,1) δTh = Thi − ThoThi − Tco,

(9,2) δTc = Tco − TciThi − Tci.

Относительную разность температур можно рассчитать, разделив разность температур горячей или холодной стороны на максимальную разность температур, T _hi — T _ci , которая возникает в теплообменнике.

Существует два относительных изменения температуры теплообменника. Наибольшая из них — эффективность теплообменника , ∈:

(9.3) ∈ = max {δTc’δTh}

Максимальная разница температур, которая имеет место в теплообменнике, составляет T _hi — T _ci . Более высокая разница температур не может возникнуть из-за второго закона термодинамики. Максимальная теоретическая скорость теплопередачи в теплообменнике составляет

ϕmax = Ċ2 (Thi-Tci) или ϕmax = Ċ1 (Thi-Tci),

, где

(9.4) Ċ˙ = qmcp

— удельная теплоемкость, q _м — массовый расход через теплообменник и c _p — удельная теплоемкость.

Предполагая, что максимально возможный перепад температур находится на стороне жидкости с более высоким показателем теплоемкости, тогда

ϕmax = Ċ2 (Thi-Tci).

Баланс теплообменника составляет

Ċ˙2 (Thi − Tci) = Ċ1 ΔT1,

, где Δ T ₁ — это разность температур жидкости с наименьшим коэффициентом теплоемкости в теплообменнике.Тогда

ΔT1 = Ċ2Ċ1 (Thi-Tci)> Thi-Tci.

Это уравнение, которое дает более высокую разницу температур, чем T _hi — T _ci , не может выполняться. Тогда

ϕmax = Ċ1 (Thi − Tci),

, где C _l — меньшая величина теплоемкости. Фактическая мощность составляет

ϕ = Ċ˙1ΔT1 = Ċ˙2ΔT2,

, откуда

ϕϕmax = Ċ1ΔT1Ċ1 (Thi − Tci) 1 = ΔT1 (Thi − Tci) = Ċ2ΔT2Ċ1 (Thi − Tci)> ΔT2 TCI).

Отсюда следует, что

(9.5) ∈ = ϕϕmax = разность температур жидкости с меньшей теплоемкостью начальная разница температур.

Эффективность теплообменника показывает, насколько теплообменник работает до максимальной производительности теплопередачи. Уравнение (9.5) справедливо для любого типа теплообменника.

9.3.1.2 Противоточный теплообменник и эффективность теплообменника

В противоточном или противоточном теплообменнике горячие и холодные жидкости входят в теплообменник с противоположных сторон. Противоточный теплообменник на рис.9.5 служит эталоном для всех других конфигураций теплообменников. Поэтому необходим подробный анализ этого типа теплообменника.

РИСУНОК 9.5. Противоточный теплообменник.

Тепло передается конвекцией и теплопроводностью от горячей к более холодной жидкости через бесконечно малую площадь поверхности dA . Температура горячей жидкости снижается на величину dT _h , а температура холодной жидкости увеличивается на величину dT _c .

Тепловой баланс дает

(9,6) G » dA (Th − Tc) = ĊhdTh = ĊcdTc,

, где G ″ — проводимость на единицу площади поверхности разделительной стенки, которая для плоской стенки может быть записывается как

(9.7) 1G » = 1αc + 1αh + δλ,

, где α _c и α _h — коэффициенты конвективной теплопередачи на холодной и горячей сторонах соответственно, δ — стенка толщина, Λ — теплопроводность стенки.

Для толстой круглой трубки проводимость на единицу длины трубки составляет

(9.8) 1G ‘= 1πdoα0 + 1πdiαi + In (do / di) 2πλ,

, где α _o — коэффициент внешней конвективной теплопередачи, α _i — коэффициент внутренней конвективной теплопередачи, d _i — диаметр внутренней трубы, а d _o — внешний диаметр трубы.

Уравнение (9.6) дает

(9.9) dTh − dTc = d (Th − Tc) = (1Ċh − 1Ċc) G » dA (Th − Tc).

Уравнение (9.9) после интегрирования

(9.10) ∫12d (Th − Tc) Th − Tc = (1Ċh − 1Ċc) G » ∫0AdA,

дает

(9.11) InΔT2ΔT1 = (1Ċh − 1Ċc) G » A = G (1Ċh − 1Ċc)

или

(9,12) ΔT2ΔT1 = exp G » (1Ċh − 1Ċc).

Используя рис. 9.5 и уравнение. (9.12) дает

(9.13) Thi − Tci + Tci − TcoThi − Tci + Tho − Thi = exp (G (1Ċh − 1Ċc)).

Для случая Ċ _h < Ċ _c , эффективность теплообменника составляет

(9,14) ∈ = Thi − ThoThi − Tci,

, а тепловой баланс составляет

(9,15) Ċ˙h (Thi-Tho) = Ċ˙c (Tco-Tci).

Тогда это записывается как

(9.16) Tco-Tci = Ċ˙hĊ˙c (Thi-Tho) = R (Thi-Tho),

, где R = Ch / Ċ _c <1.

Используя уравнения. (9.13) и (9.16),

(9.17) 1 − R∈1 − ∈ = exp (GĊh (1 − R))

, откуда

(9.18) 1 − ∈1 − R∈ = exp (- z (1 − R)),

, где z = G / Ċ _c — безразмерная проводимость.

Если взять случай Ċ _c < Ċ _h , тогда можно показать, что мы также получаем

(9.19) ∈ = 1 − exp (−z (1 − R)) 1 − R exp (−z (1 − R)),

, что совпадает с формулой. (9.18).

Эффективность теплообменника является одним из важных параметров, характеризующих производительность противоточного теплообменника.

В уравнении. (9.19) R = Ċ _мин. / Ċ _макс. <1 находится между минимальным и максимальным значениями теплоемкости. z = G / C _мин. — теплопроводность, деленная на минимальный коэффициент теплоемкости.В литературе по теплопередаче он также обозначается как z = NTU (количество единиц теплопередачи).

Решение уравнения. (9.19) для безразмерной проводимости z дает

(9.20) z = 11 − RIn (1 − R∈1 − ∈).

Если показатели теплоемкости холодной и горячей жидкости равны, то R = 1. Уравнение (9.22) дает неопределенное значение, и это уравнение нельзя использовать напрямую.

Использование правила Лопиталя в качестве R → 1 дает

(9.21) lim∈ = limddR (1 − exp (−z (1 − R))) limddR (1 − exp (−z (1 − R) )) = lim (−zexp (−z (1 − R))) lim (−Rzexp (−z (1 − R)) — exp (−z (1 − R))) = z1 + z,

из который

(9.22) z = ∈1 − ∈.

На рис. 9.6 показаны профили температуры в противоточном теплообменнике, когда Ċ _h > Ċ _c .

РИСУНОК 9.6. Профили температуры противоточного теплообменника, когда Ċ˙h & gt; Ċ˙cċθ = Thi-Tci.

9.3.1.3 Средняя логарифмическая разница температур

Скорость падения температуры жидкости при ее протекании по длине теплообменника непостоянна. Чтобы учесть эту нелинейную зависимость, используется средний логарифмический перепад температур (LMTD).Если температуры на входе и выходе не сильно различаются, можно использовать среднее арифметическое, поскольку зависимость считается линейной.

Чтобы рассчитать теплопередачу от горячей к холодной жидкости, необходимо знать проводимость теплообменника и температуру жидкостей с обеих сторон теплообменника. Измерение массового расхода часто бывает трудно определить; однако температуру легко измерить.

Определяется разница температур, удовлетворяющая следующему уравнению:

(9.23) ϕ = GΔT¯,

где φ — скорость теплопередачи в теплообменнике, а G — проводимость. Для противотока уравнения. (9.12) дает

(9.24) InΔT2ΔT1 = G (1Ċh − 1Ċc) = ϕΔT¯ (1Ċh − 1Ċc).

С другой стороны, уравнение. (9,15) дает

(9,25) ϕ = Ċh (Thi − Tho) = Ċc (Tco − Tci),

дает

(9,26) InΔT2ΔT1 = 1ΔT¯ (Thi − Tho (Tco − Tci)) = 1ΔT¯ (Thi-Tho (Tco-Tci)) = 1ΔT¯ (ΔT2-ΔT1).

Уравнение (9.26) дает разницу температур, определенную в уравнении. (9.23) как

(9.27) ΔT¯ = ΔT2 − ΔT1InΔT2ΔT1 = ΔTIn.

Из рис. 9.6 для противоточного теплообменника

ΔT1 = Tho-Tci

и

ΔT2 = Thi-Tco.

Для противоточного теплообменника логарифмическая разница температур составляет

(9,28) ΔTIn = (Thi-Tco) — (Tho-Tci) InThi-TcoTho-Tci.

Это логарифмическая разность температур для противоточного теплообменника.

Средняя логарифмическая разница температур определяется как Δ T ₂ ≠ Δ T ₁ .

Рассмотрим случай, когда Δ T ₂ ≠ Δ T ₁ Логарифмическая разница температур получается путем применения правила Л’Опиталя как Δ T ₂ → Δ T _{1 1 давая}

(9,29) lim ΔTIn = lim ΔT2 − ΔT1InΔT2ΔT1 = lim ddΔT2 (ΔT2-ΔT1) ddΔT1 (InΔT2ΔT1) ΔT2.

Средняя логарифмическая разница температур равна разнице температур на входе и выходе теплообменника, т.е. Δ T ₁ = Δ T ₂ = Δ T _{1 n}

Для противоточного теплообменника, когда Δ T ₂ = Δ T ₁ ,

(9.30) Thi-Tco = Tho-Tci

или

(9,31) Thi-Tco = Tco-Tci.

Тогда из уравнения. (9.15), Ċ _h = Ċ _c , когда Δ T ₁ = Δ T ₂ = Δ T _In .

Пример 1

Солевой раствор поступает в противоточный теплообменник при T _li , = 31,7 ΔC, а воздух поступает при T _ai = 24,4 ΔC. Измеренные температуры рассола и воздуха на выходе составляют T _lo = 27.2 ΔC и T _ao = 30 ΔC соответственно.

Массовый расход горячей жидкости составляет q _мл = 0,382 кг с ^-1 и холодной жидкости q _ma = 0,9 кг с ^-1 . Удельная теплоемкость для рассола составляет c _пл = 3,12 кДж кг-I K ^-1 , а для воздуха c _Па = 1,007 кДж кг ^-1 K ^-1.

а.

Рассчитайте общую проводимость теплообменника.

б.

Если массовый расход жидкости уменьшается до q _мл = 0,3 кг ^с-1 , рассчитайте новые температуры рассола и воздуха на выходе.

Решение

a.

Общая теплопроводность может быть рассчитана по формулам. (9.23) и (9.28) как T _hi = T _li , T _ho = T _lo , T _ci = T _ai 9055 и co = T _ao .

Gtot = ϕ (Tli − Tao) — (Tlo − Tai) InTli − TaoTlo − Tai,

где ϕ = qmacpa (Tao − Tai) = 5,1 кВт — тепловой поток в воздух, что дает G _tot = 2310 WK ⁻¹ , ϕ = qmlcpl (Tli − Tlo) = 5,36 кВт — тепловой поток от жидкости, что дает G _tot = 2430 WK ⁻¹ . Разница связана с ошибками в измерениях расхода и температуры. Разница теплового потока в двух случаях 5% удовлетворительна. Тогда средняя оценка может быть получена как G _tot = 2370 W K ^-1

b.

Показатели теплоемкости жидкости и воздуха рассчитываются соответственно по формуле

C˙l = qmlcpl = 0,3 × 3120 = 936WK − 1,

и

C˙a = qmacpa = 0,9 × 1007 = 906WK − 1.

Следовательно,

Ċ˙a <Ċ˙l.

Максимальная теплопередача в теплообменнике составляет

ϕmax = Ċmin (Tli − Tai) = 906 × (31,7−24,4) = 6,61 кВт.

Общая теплопроводность считается постоянной и не зависит от массового расхода жидкости.

Тогда количество теплообменников будет

z = GtotĊmin2370906 = 2.62.

Расчет коэффициента теплоемкости дает

R = ĊminĊmax_{6 = 0,968.}

Из уравнения. (9.19),

∈ = 1 − exp (−z (1 − R)) 1 − Rexp (−z (1 − R)) = 1 − exp (-. 2.62 (1−0.968)) 1−0.968 exp (−2,62 (1−0,968)) = 0,73.

Фактическая теплопередача рассчитывается из

ϕ = ∈ϕmax = 0,73 × 6,61 = 4,84 кВт.

Температура жидкости на выходе рассчитывается из

ϕ = Ċl (Tli − Tlo),

, что дает

Tlo = Tli − ϕĊl = 31,7−4840936 = 26,5oĊ.

Аналогично, температура воздуха на выходе рассчитывается из

ϕ = Ċa (Tao-Tai),

, что дает

Tao = Tai + ϕĊa = 24.4 + 4840906 = 29,7oĊ.

Уменьшение потока жидкости снижает температуру жидкости и воздуха на выходе.

Теплообменник — обзор

Пункты (i) — (iii) также могут быть включены в семейства рекуперативных и непрямого контакта HX (см. Разделы 2.1.1 и 2.2.2). Обратите внимание, что регенеративные HX (iv) уже были представлены в разделе 2.1.2. Мы кратко предоставляем читателю описание и возможную дальнейшую подклассификацию.

2.4.1 Трубчатые HX

Этот тип HX широко используется в инженерных приложениях.Трубчатые HX производятся во многих типах, размерах и схемах потоков. Преимущество и популярность трубчатых HX заключается в их применимости в широком диапазоне рабочих температур и давлений. Их можно разделить на несколько категорий и по разным точкам зрения [11, 15], например, как:

(a)

Кожухотрубные HX

(b)

HXs с трубкой в ​​трубе

(c)

HXs с трубкой в ​​пластине

(d)

HXs со спиральной трубкой

(e)

f

)

HX с воздушным охлаждением

(g)

Специальные трубчатые HX

Кожухотрубные HX, вероятно, являются наиболее часто используемыми HX в промышленности.Они состоят из ряда круглых трубок, установленных внутри цилиндрической оболочки, и имеют следующие пять основных частей: передний и задний коллекторы, через которые жидкость входит и выходит со стороны трубки, соответственно; пучок труб; ракушка; и перегородки. Перегородки используются для поддержки трубок, для направления потока жидкости приблизительно поперек труб (что увеличивает интенсивность теплопередачи) и для увеличения турбулентности жидкости оболочки [11]. Одна жидкость течет по внешней стороне трубок, а вторая жидкость течет по трубкам, что приводит к теплообмену.Различия между кожухотрубными вариантами HX заключаются в расположении конфигураций потока (прямоток, противоток) и деталях конструкции [16, 17]. Можно выделить следующие три основных типа кожухотрубных HX [4]: ​​(1) одноступенчатый и однотрубный проход (см. Рис. 6), (2) одноступенчатый проход и двухтрубный проход (см. рис. 7) и (3) двухтрубный проход и четырехканальный проход (см. рис. 8). На рис. 7 также может быть изображена двухтрубная HX (состоящая из одной или нескольких трубок, содержащихся в большей трубе).

Рис. 6. Однопроходный и однотрубный HX (горячий поток красный / толстый , холодный поток синий / тонкий ).

Рис. 7. Однопроходный и двухтрубный HX (горячий поток красный / толстый , холодный поток синий / тонкий ).

Рис. 8. Двухскоростной и четырехтрубный HX (горячий поток красный / толстый , холодный поток синий / тонкий ).

Это семейство HX может использовать флюиды жидкость-жидкость, жидкость-газ или газ-газ [5], и его можно найти в ряде промышленных приложений, например.г., в нефтехимической или фармацевтической промышленности.

Простейшая трубчатая конфигурация представлена ​​HX типа «труба в трубе». Они состоят из двух концентрических трубок, причем трубка меньшего диаметра помещается внутрь трубки большего диаметра. Внутри каждой трубки текут разные жидкости. Эта конфигурация подходит для использования в системах с низкой тепловой мощностью и, следовательно, не широко используется в промышленности.

Что касается HX типа «труба в пластине», трубы монтируются в виде трубы, в то время как пластины действуют как опоры и обеспечивают дополнительную площадь поверхности в виде ребер.Это семейство HX можно найти в системах кондиционирования воздуха и рекуперации тепла [11, 15].

Спиральная труба HX состоит из трубок или трубок, имеющих форму спирали, что улучшает теплопередачу [18]. Однако эта форма имеет тенденцию к засорению [19]. Загрязнение можно определить как отложение нежелательного материала (так называемого загрязнителя) на теплопередающих поверхностях во время эксплуатации. Загрязнение может быть образовано грязью, песком, ржавчиной, кристаллами соли и т. Д., Что снижает эффективность HX.Более того, спиральные трубы практически не позволяют их очистить.

В печах технологическая жидкость проходит через них в спирально намотанных или прямых трубках, а нагрев обеспечивают либо горелки, либо электрические нагреватели. Печи широко используются в паровых и газотурбинных электростанциях [4].

HX с воздушным охлаждением состоит из пучка труб, вентиляторной системы и несущей конструкции [11]. Дополнительную площадь поверхности для лучшего отвода тепла обеспечивают ребра, прикрепленные к трубкам. Вентиляторы размещаются либо под пучком, чтобы пропускать воздух через трубки, либо над трубками, чтобы всасывать через них воздух.Это семейство HX можно найти там, где невозможно использовать охлаждающую воду.

И последнее, но не менее важное, к специальным трубчатым HX относятся, например, тепловые трубы, состоящие из трубы, рабочей жидкости и капиллярного материала. Жидкость сначала поглощает тепло. Затем он испаряется и передается на другой конец трубы, где конденсируется и выделяет тепло. Наконец, он возвращается капиллярным действием на горячую сторону трубы, что приводит к повторному испарению [20].

Обратите внимание, что другая подклассификация трубчатых HX также может быть найдена в литературе [21]:

(a)

HXs с прямыми трубками

(b)

HXs со спиральными трубками

( c)

HX с трубками Филдса

Все эти типы трубчатых HX (за исключением спиральных труб HX) включены в семейство HX с прямыми трубками.

2.4.2 Пластина HX

Эти типы пластин HX состоят из ряда сварных или прикрученных пластин, которые служат для теплообмена. Они обычно предназначены для умеренных перепадов температуры и давления из-за геометрии пластины. Относительно высокое отношение площади поверхности к объему является их преимуществом, которое позволяет использовать их в различных промышленных приложениях, таких как пищевая, криогенная или химическая промышленность [22].

На практике существует несколько типов пластинчатых HX; Например:

(a)

HXs с пластиной и рамой

(b)

HXs с пластинчатым оребрением

(c)

Spiral HXs

90 (d)

Lamella HXs

Пластинчато-рамочные HX состоят из большого количества относительно тонких тисненых пластин, установленных между двумя прямоугольными концевыми элементами, которые служат каркасом.В пластинах есть отверстия для потоков жидкости, и они разделены прокладкой. Одна сторона каждой из пластин подвергается воздействию потока теплоносителя, а противоположная сторона — потоку холодной жидкости. Преимущество этого типа плиты HX заключается в возможности добавлять или удалять некоторые плиты, если необходимо изменить тепловую мощность. Более того, они легко разбираются для очистки [3, 23]. Напротив, они могут иметь утечки, которые можно устранить путем сварки пластин или их сжигания вместе с последующей сваркой входных и выходных элементов.

Пластинчато-ребристые HX также можно отнести к группе компактных HX [2] (см. Раздел 2.4.3), так как они характеризуются очень высоким коэффициентом компактности (до 6000 м ² / м ³ ). Коэффициент компактности выражается соотношением общей площади теплообменной поверхности и объема HX [5]. Эти HX состоят из ребер, размещенных между параллельными пластинами. Ребра допускают параллельный, противоточный и поперечный поток или их комбинации. Этот тип HX обычно используется для преобразования газа в газ, сжижения газа или криогенных применений [20] и в условиях низкого давления.

Спиральные HX состоят из двух длинных плоских параллельных пластин, образованных оправкой ролика в форме катушки. Расстояние между двумя поверхностями регулируется с помощью распорного штифта. Концы привариваются или герметизируются прокладками, чтобы жидкости могли течь через туннель. Преимущество этого типа HX заключается в лучшей теплопередаче; кроме того, меньше склонность к засорению. Они в основном используются для загрязняющих и вязких жидкостей или жидкостей, содержащих частицы; однако они довольно дороги из-за применяемой технологии изготовления.

Термин пластина обозначает пластинчатую трубку. Ламели HX монтируются либо в виде пучка сварных ламелей, либо в конфигурации пластинчатых ребер (которая близка к HX «труба в пластине»; см. Раздел 2.4.1). Их компактность немного меньше, чем у пластинчатых HX [22]. Обычно они применяются, когда требуется большая поверхность или высокое рабочее давление.

2.4.3 Компактные HX

Независимо от конструкции, HX с коэффициентом компактности более 700 м ² / м ³ (совершенно произвольно) называются компактными HX.Например, легкие человека имеют коэффициент около 20 000 м ² / м ³ и радиаторы в автомобилях около 1000 м ² / м ³ [11]. Напротив, кожухотрубные или труба в трубе HX, несмотря на их объем, не считаются компактными из-за их коэффициента компактности от 70 до 500 м ² / м ³ [5].

Ребра или гофра используются для образования большей поверхности теплообмена. Ребра крепятся сваркой, пайкой, склеиванием или механическим соединением [2].Различают два типа компактных HX:

(a)

Компактные HX с пластинчатыми ребрами

(b)

Компактные HX с трубчатыми ребрами

Оба типа были вскоре представлены ранее в разделах 2.4. 1 и 2.4.2. В последнем случае ребра могут быть установлены как на внутренней, так и на внешней поверхности трубы. Их обычно можно найти для газожидкостных применений, когда ребра устанавливаются на газовой стороне.

Что такое печной теплообменник? Как это работает и общие проблемы.

23 мая Что такое печной теплообменник? Как работает печной теплообменник, общие проблемы, затраты и многое другое

Отправлено в 08:13
в отоплении
Виктор Коулз

(Последнее обновление: 28 сентября 2018 г.)

Определение печного теплообменника

Теплообменник печи — это часть вашей печи, которая отвечает за разделение вашего воздуха для дыхания и процесса горения.Это абсолютно необходимо для предотвращения отравления угарным газом. Теплообменник печи начинается у узла горелки печи и идет к месту, где выходное отверстие дымохода соединяется с печью. Этот проход в сочетании с металлической камерой позволяет безопасно распределять нагретый воздух по всему дому. Обычно домовладельцы находят теплообменники в печах, холодильниках, транспортных средствах и даже в некоторых бассейнах.

Как работает печной теплообменник

Теплообменник печи работает, буквально обменивая (или передавая) тепло, создаваемое в камере сгорания, на внешнюю часть агрегата, где оно затем проходит через воздуховоды по всему дому.Это делается в три основных этапа. Например, посмотрите на газовую систему HVAC с принудительной подачей воздуха. Это самый популярный тип систем, используемых сегодня в домах.

1. Сначала печь запросит тепло, и начнется процесс горения. Горячие газы сгорания попадают в камеру теплообменника, где нагревают металлические стенки.
2. Воздуховоды рециркуляции затем втягивают холодный воздух из дома, чтобы обдувать теплообменник снаружи. Воздух нагревается, когда он проходит вдоль нагретых стен теплообменника, а затем снова направляется через воздуховоды в различные комнаты вашего дома.Благодаря этому процессу горючие газы и воздух для дыхания отделены друг от друга.
3. Газы, образующиеся в процессе сгорания, затем выдуваются из теплообменника через вентиляционное отверстие за пределами дома. Несколько иначе работают конденсационные печи с высоким КПД. В этих печах газы проходят через второй теплообменник, который отбирает дополнительное тепло для использования в домашних условиях.

Преимущества печного теплообменника

Основным преимуществом правильно функционирующего теплообменника печи является то, что он помогает защитить жителей дома от побочных продуктов сгорания.Если опасные дымовые газы смешаются с воздухом для дыхания в доме, это может привести к потенциально смертельной катастрофе. Вот почему так важно (а иногда и по закону) установить детектор угарного газа в любом доме с устройством для сжигания топлива. По этой причине также важно поддерживать теплообменник вашей печи.

Проблемы с теплообменниками

Общая проблема печных теплообменников заключается в том, что они выходят из строя в какой-то момент (это называется «усталостью металла»).Это происходит в результате того, что металлические стенки постоянно нагреваются (расширяются) и охлаждаются (сжимаются). Это тот же эффект, что и при сгибании скрепки вперед и назад — в конечном итоге металл сломается. Домовладельцы должны быть готовы заменить теплообменник своей печи в какой-то момент в течение срока службы печи.

Срок службы большинства печных теплообменников составляет от 10 до 20 лет, но существует ряд факторов, которые могут повлиять на износ. Такие вещи, как проектирование, установка и обслуживание, могут ускорить выход теплообменника из строя.Например, обратите внимание на:

• Плохой дизайн и установка.
• Неудовлетворительная конструкция оборудования производителем.
• Неправильное обслуживание.

Квалифицированный специалист по HVAC должен осмотреть теплообменник вашей печи на предмет трещин или отверстий с помощью инфракрасной системы видеонаблюдения в рамках вашего ежегодного технического обслуживания HVAC. Если у вас неисправен теплообменник, вам нужно будет либо заменить его, либо всю печь.

Стоимость печного теплообменника

Для замены теплообменника печи требуется квалифицированный специалист по HVAC.Из соображений безопасности и возможного аннулирования гарантии производителя вы также не хотите ремонтировать печь. Это не та работа, которую вы хотите делать своими руками.

Хотя ремонт теплообменника печи остается вариантом, обычно замена всей печи является более экономичным вариантом. Замена теплообменника требует около 8-10 часов на демонтаж печи и замену теплообменника. Цены на качественную помощь в HVAC различаются, поэтому стоимость также варьируется. Из-за расчетного времени ремонта многие домовладельцы заменяют всю печь, когда теплообменник умирает.

Лучший человек, который поможет вам оценить вашу конкретную ситуацию, — это квалифицированный специалист по HVAC.

Теплообменник Введение

Что такое теплообменник?

Теплообменник — это устройство, предназначенное для эффективной передачи или «обмена» тепла от одного вещества к другому. Когда жидкость используется для передачи тепла, она может быть жидкостью, такой как вода или масло, или может быть движущимся воздухом. Самый известный тип теплообменника — автомобильный радиатор. В радиаторе раствор воды и этиленгликоля, также известный как антифриз, передает тепло от двигателя к радиатору, а затем от радиатора к окружающему воздуху, протекающему через него.Этот процесс помогает предохранить двигатель автомобиля от перегрева. Точно так же теплообменники Aavid предназначены для отвода избыточного тепла от авиационных двигателей, оптики, рентгеновских трубок, лазеров, источников питания, военной техники и многих других типов оборудования, которые требуют охлаждения сверх того, что могут обеспечить радиаторы с воздушным охлаждением.

Существуют различные типы теплообменников. Теплообменники Aavid обеспечивают охлаждение воздух-жидкость, охлаждение жидкость-воздух, охлаждение жидкость-жидкость или охлаждение воздух-воздух.При воздушно-жидкостном охлаждении тепло передается от воздуха к жидкости. Одним из примеров жидкостного охлаждения является охлаждение шкафа. При жидкостно-воздушном охлаждении тепло передается от жидкости к воздуху. Этот тип охлаждения обычно используется для охлаждения технологических жидкостей. Жидкостное охлаждение также используется для охлаждения технологических жидкостей, но тепло отводится другой жидкостью, а не воздухом. Наконец, при воздушно-воздушном охлаждении тепло передается от одного воздушного или газового потока к другому.

Aavid на протяжении десятилетий производит одну из наиболее широко используемых технологий теплообменников — трубчатые и ребристые теплообменники.Трубчатые и ребристые теплообменники обеспечивают охлаждение воздух-жидкость или охлаждение жидкость-воздух. Они состоят из ребра, шпилек, возвратных колен для соединения шпилек, трубной решетки для поддержки и правильного выравнивания труб, коллектора с входами и выходами, боковых пластин для структурной поддержки и обычно пластины вентилятора. Трубки обеспечивают путь для жидкого хладагента, а ребро увеличивает площадь поверхности для большей конвекции тепла. В качестве материала труб и ребер часто выбирают медь из-за ее превосходной теплопроводности и совместимости с водой и растворами этиленгликоля.Однако нержавеющая сталь используется для труб и ребер, когда необходимо, чтобы охлаждающей жидкостью была деионизированная вода или другие коррозионные жидкости.

Плоские трубчатые теплообменники маслоохладителя Aavid также имеют трубки и ребра; однако трубки плоские, а не круглые. Это помогает минимизировать падение давления при использовании масла или этиленгликоля в качестве охлаждающей жидкости. Площадь поверхности плоских трубок также намного больше, чем площадь поверхности трубок в трубчато-ребристом теплообменнике. Дополнительная площадь поверхности трубок в теплообменнике с плоскими трубками маслоохладителя обеспечивает максимальную теплопередачу при использовании плохих теплоносителей, таких как масло или этиленгликоль.Эти теплообменники маслоохладителя состоят из ребер, плоских трубок, сварного коллектора с входами и выходами, а также пластин, включая дополнительную пластину вентилятора.

Другой тип теплообменника — это пластинчато-ребристый теплообменник, который может обеспечивать охлаждение воздух-воздух, воздух-жидкость, жидкость-воздух или жидкость-жидкость. Пластинчато-ребристые теплообменники состоят из оребренных камер, разделенных плоскими пластинами, и имеют чередующиеся каналы для горячей и холодной жидкости. Тепло передается через ребра в каналах, через пластину сепаратора в холодную жидкость через пластину сепаратора и снова через ребра в холодную жидкость.Теплообменник также имеет коллекторные каналы, монтажные кронштейны и раму.

Паяные пластинчатые теплообменники «жидкость-жидкость» Aavid также имеют пластины, но с рисунком «елочка» канавок, уложенных друг на друга в чередующихся направлениях.