Budowa i rodzaje wymienników ciepła rurowo-płaszczowych

Wymiennik ciepła płaszczowo-rurowy składa się z płaszcza, wiązki rur przenoszących ciepło, płyty rurowej, przegrody (przegrody) i skrzynki rurowej. Płaszcz jest w większości cylindryczny, z wiązką rur wewnątrz, a dwa końce wiązki rur są zamocowane na płycie rurowej.
Do wymiany ciepła stosuje się dwa rodzaje płynów, gorący i zimny. Jeden przepływa wewnątrz rury i nazywany jest płynem po stronie rury; Inny rodzaj płynu, który przepływa poza rurą, nazywany jest płynem po stronie powłoki. Aby poprawić współczynnik przenikania ciepła płynu poza rurą, zwykle instaluje się kilka przegród wewnątrz powłoki.
Przesłona może zwiększyć prędkość płynu po stronie powłoki, zmuszając go do wielokrotnych przepływów bocznych przez wiązkę zgodnie z określoną ścieżką i zwiększając stopień turbulencji płynu.
Dlatego, gdy różnica temperatur między wiązką rur a płaszczem przekracza 50 stopni, należy podjąć odpowiednie środki kompensacyjne w celu wyeliminowania lub zmniejszenia naprężeń cieplnych. Zgodnie z przyjętymi środkami kompensacyjnymi, płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła można podzielić na następujące główne typy:
① Płyty rurowe na obu końcach stałego wymiennika ciepła rurowego są zintegrowane z płaszczem, o prostej konstrukcji, ale nadają się tylko do operacji wymiany ciepła, gdy różnica temperatur między zimnymi i gorącymi płynami nie jest duża, a strona płaszcza nie wymaga czyszczenia mechanicznego. Gdy różnica temperatur jest nieznacznie duża, a ciśnienie po stronie płaszcza nie jest zbyt wysokie, na płaszczu można zainstalować elastyczny pierścień kompensacyjny w celu zmniejszenia naprężeń cieplnych.
② Płyta rurowa na jednym końcu wiązki wymiennika ciepła z pływającą głowicą może swobodnie unosić się, całkowicie eliminując naprężenia cieplne; A cała wiązka może zostać wyjęta z powłoki w celu łatwego czyszczenia mechanicznego i konserwacji. Wymienniki ciepła z pływającą głowicą mają szeroki zakres zastosowań, ale ich konstrukcje są stosunkowo złożone, a ich koszty są wysokie.
③ Każda rura wymiany ciepła wymiennika ciepła w kształcie litery U jest wygięta w kształt litery U, z obydwoma końcami zamocowanymi w górnej i dolnej strefie tej samej płyty rurowej i podzielona na komory wlotowe i wylotowe przez przegrody wewnątrz skrzynki rurowej. Ten typ wymiennika ciepła całkowicie eliminuje naprężenia cieplne i ma prostszą strukturę niż typ z głowicą pływającą, ale strona rurowa nie jest łatwa do czyszczenia.
④ Cechą konstrukcyjną wymiennika ciepła z wypełnieniem jest to, że tylko jeden koniec płyty rurowej jest trwale połączony z płaszczem, a drugi koniec jest uszczelniony za pomocą uszczelnienia. Wiązka rur może się swobodnie rozszerzać i kurczyć bez generowania naprężeń cieplnych spowodowanych różnicą temperatur między ścianą płaszcza a ścianą rury.
Zalety wymiennika ciepła z wypełnieniem skrzynkowym to prostsza konstrukcja niż wymiennika ciepła z głowicą pływającą, łatwiejsza produkcja, mniejsze zużycie materiałów i niższy koszt; wiązkę rur można wyjąć z obudowy, a wnętrze i przestrzeń między rurami można wyczyścić, co ułatwia konserwację. Wadą jest to, że odporność ciśnieniowa dławnicy nie jest wysoka, zwykle mniejsza niż 4.0MPa;
Medium po stronie płaszcza może przeciekać przez komorę uszczelniającą i nie nadaje się do mediów łatwopalnych, wybuchowych, toksycznych i cennych. Wymiennik ciepła z komorą uszczelniającą nadaje się do sytuacji, w których występuje duża różnica temperatur między ściankami rury i płaszcza lub w których medium jest podatne na osadzanie się kamienia, co wymaga częstego czyszczenia i niskiego ciśnienia.
⑤ Cechą konstrukcyjną wymiennika ciepła jest zapewnienie odpowiedniej przestrzeni do parowania w górnej części obudowy, a także pełnienie funkcji komory parowej.
Wiązka rur może być stałą płytą rurową, pływającą głowicą lub rurą w kształcie litery U. Wymiennik ciepła typu kociołkowego jest łatwy do czyszczenia i konserwacji, może obsługiwać zanieczyszczone i podatne na osadzanie się kamienia media i wytrzymuje wysokie temperatury i ciśnienia. Nadaje się do wymiany ciepła pary cieczy i może być stosowany jako najprostsza konstrukcja kotła na odzysk ciepła.