Řešení problémů s účinností v energetice pomocí vysoce výkonných trubkových výměníků tepla

Specifikace výrobku:

Materiál: nerezová ocel, slitina mědi, slitina hliníku

Typ povrchové úpravy: antikorozní nátěr

Rozsah tolerance: ±0,01 mm

Způsob zpracování: frézování, svařování, tepelné zpracování

Kontrola kvality: Rentgenová kontrola, ultrazvuková kontrola, tlaková zkouška.

1. Konstrukční princip trubkového výměníku tepla
Trubkový výměník tepla se skládá z pláště, svazku teplosměnných trubek, trubkového plechu, přepážky (přepážky) a trubkového boxu. Plášť je většinou válcový, uvnitř je svazek trubek a oba konce svazku trubek jsou upevněny na trubkovém plechu. Horká a studená kapalina pro výměnu tepla, z nichž jedna proudí v trubce, se nazývá kapalina na straně trubky; druhá proudí vně trubky, nazývá se kapalina na straně pláště. Aby se zlepšil součinitel přestupu tepla kapaliny vně trubky, instaluje se do pláště obvykle několik přepážek. Přepážky mohou zvýšit rychlost kapaliny na straně pláště, což nutí kapalinu projít svazkem trubek vícekrát po určité trase a zvyšuje turbulenci kapaliny. Trubky pro výměnu tepla mohou být na plášti trubek uspořádány do rovnostranného trojúhelníku nebo čtverce. Rovnostranný trojúhelník je kompaktně uspořádán, turbulence tekutiny vně trubky je vysoká a součinitel přestupu tepla je velký. Čtvercové uspořádání je vhodné pro čištění vně trubky a je vhodné pro kapaliny, které jsou náchylné k usazování vodního kamene.
2. Výhody trubkových výměníků tepla
Trubkový výměník tepla se snadno vyrábí, má nízké výrobní náklady, širokou škálu výběru materiálu, snadno se čistí, má silnou přizpůsobivost, velkou kapacitu zpracování, spolehlivý provoz a může se přizpůsobit vysoké teplotě a vysokému tlaku. Ačkoli se nemůže srovnávat s deskovými a deskově-plášťovými výměníky tepla, pokud jde o kompaktní konstrukci, lehký přenos tepla a spotřebu jednotky kovu, stále zaujímá přední místo v aplikacích v chemickém, ropném a energetickém průmyslu díky výše uvedeným výhodám.
3. Zásady pro výběr hlavice trubkového výměníku tepla: 1. Zda je třeba čistit stranu pláště; 2. Zda je třeba posunout svazek trubek; 3. Zda je třeba zohlednit tepelnou roztažnost; Typ přední hlavice: a, b, c, d, n Typ zadní hlavice: l, m, n, p, s, t, w Zadní hlavice se dělí na pevný typ, typ s plovoucí hlavicí a U-trubku. V porovnání s pevným typem má typ s plovoucí hlavou vyšší náklady, větší průměr pláště a nižší účinek výměny tepla (v důsledku úniku C). Jeho výhodou je, že jeden konec má volnost při řešení problémů s tepelnou roztažností.

Autor: Mgr: Baolan Academy
Odkaz: https://zhuanlan.zhihu.com/p/694081093
Zdroj: Zhihu
Autorská práva patří autorovi. V případě komerční reprodukce kontaktujte autora a vyžádejte si autorizaci. V případě nekomerční reprodukce uveďte prosím zdroj.
1. Jak se klasifikují zařízení pro výměnu tepla?
Odpověď: Podle "Katalogu klasifikace zařízení petrochemické společnosti" je lze rozdělit na:
(1) Skořepinový a trubkový výměník tepla
(2) Trubkový výměník tepla
(3) Vodní výměník tepla
(4) Rozprašovací výměník tepla
(5) Rotační (spirálový) výměník tepla
(6) Deskový výměník tepla
(7) Deskový výměník tepla
(8) Trubkový výměník tepla
(9) Kotel na odpadní teplo
(10) Ostatní
2. Jak výměník tepla předává teplo?
Odpověď: U nejběžnějších stěnových výměníků tepla jsou hlavními způsoby přenosu tepla kondukce a konvekce. Horká kapalina nejprve předává teplo konvekcí na jednu stranu stěny trubky, poté předává teplo z jedné strany stěny trubky na druhou stranu kondukcí a nakonec druhá strana stěny trubky předává teplo studené kapalině konvekcí, čímž je proces přenosu tepla ve výměníku tepla dokončen.
3. Jaký vliv má průtok média na účinek tepelné výměny?
Odpověď: Čím větší je průtok média ve výměníku tepla, tím větší je jeho součinitel přestupu tepla. Proto zvýšení průtoku média ve výměníku tepla může výrazně zlepšit účinek výměny tepla, ale negativním dopadem zvýšení průtoku je to, že se zvýší tlaková ztráta přes výměník tepla a zvýší se spotřeba energie čerpadla, takže musí existovat určitý vhodný rozsah.
4. Jaký vliv má struktura povrchu teplosměnné trubice na účinek výměny tepla?
Odpověď: Použití speciálně navržených povrchových struktur teplosměnných trubek, jako jsou žebrované trubky, trubky s hřebíkovou hlavou, trubky se závitem atd., na jedné straně zvětšuje teplosměnnou plochu a na druhé straně turbulence speciálního povrchu výrazně zvyšuje turbulenci kapaliny vně trubky. Oba aspekty mohou zlepšit celkový efekt výměny tepla výměníku, takže tyto povrchové struktury jsou lepší než výkonnost holého povrchu trubky.
5. Jaké jsou běžně používané metody odstraňování vodního kamene z povrchu teplosměnných trubek?
Odpověď: Obvyklé metody odstraňování vodního kamene z povrchu teplosměnných trubek jsou:
Mechanické odstraňování vodního kamene: ruční odstraňování vodního kamene ocelovými dláty, odstraňování vodního kamene tlakovou vodou.
Chemické odstraňování vodního kamene
6. Jaké jsou metody prevence usazování vodního kamene na povrchu teplosměnných trubek?
Odpověď: (1) Nikl-fosforové pokovení
(2) Chemické povlakování, 847 povlakování
7. Jaké jsou běžné metody pro zlepšení přenosu tepla v zařízeních pro výměnu tepla?
Odpověď: Hlavní metody pro zlepšení přenosu tepla v zařízeních pro výměnu tepla
Prvním je použití konstrukce, která zvětšuje plochu pro přenos tepla, např.
1) Použití žebrovaných trubek, trubek s hřebíkovou hlavou, trubek se závitem, měchů atd.
2) Mechanické zpracování povrchu trubek: spirálové kruhové trubky, spirálové drážkové trubky, trubky se závitem atd.
3) Použitím trubek s malým průměrem lze zvýšit počet trubek na stejné ploše trubkového plechu a zvětšit plochu pro přenos tepla.
Druhým je zvýšení průtoku kapaliny ve výměníku tepla, což může výrazně zlepšit jeho součinitel přestupu tepla, např:
1) Přidání spoilerů, jako je vložení spirálových pásů do trubky, nastavení přepážek a atrap trubek mimo trubku atd.
2) Zvýšení počtu průchodů trubkou nebo pláštěm
Kromě toho jsou prostředky ke zlepšení účinku přenosu tepla používání materiálů s dobrou tepelnou vodivostí při výrobě výměníků tepla, opatření proti korozi a usazování vodního kamene na výměnících tepla a včasné čištění od vodního kamene.
8. Jaké jsou požadavky na počet zablokovaných trubek při generální opravě plášťového výměníku tepla?
Odpověď: Korozi a perforaci jednotlivých trubek ve svazku trubek je možné blokovat opracovaným kovovým pístem se zúžením 3 až 5°. Obecně platí, že v jednom průchodu trubek počet blokovaných trubek nepřekročí 10% z celkového počtu trubek, ale lze jej přiměřeně zvýšit podle požadavků procesu.
9. Proč musí být těsnění na obou stranách trubkového plechu vyrobeno ze stejného materiálu?
Odpověď: Protože upevňovací šrouby příruby na obou stranách trubkového plechu jsou stejné šrouby, je měrný tlak působící na těsnění na obou stranách trubkového plechu stejný.
Pokud jsou pro těsnění na obou stranách zvoleny různé materiály, je nevyhnutelné, že měrný tlak jedné strany těsnění je nedostatečný, což vede k selhání těsnění, nebo že měrný tlak druhé strany těsnění je příliš velký, což vede k selhání těsnění. Proto musí být těsnění na obou stranách trubkového plechu vyrobena ze stejného materiálu.
10. Proč se ve výměníku chladicí vody tvoří vodní kámen?
Odpověď: Vodní kámen vzniká krystalizací rozpuštěných solí ve vodě a ulpívá na stěně trubky výměníku tepla. Vyznačuje se tím, že je hustá a tvrdá, pevně přichycená a obtížně odstranitelná.
Velké množství suspendovaných částic ve vodě se může stát semeny krystalů. Další ionty nečistot, bakterie, drsné kovové povrchy atd. mají silný katalytický účinek na proces krystalizace a výrazně snižují přesycení potřebné pro krystalizaci. Proto se ve výměnících tepla chladicí vody snadno vytváří vodní kámen.
11. Jaké jsou hlavní součásti výměníků tepla s plovoucí hlavou?
Odpověď: Hlavní součásti jsou: svazek trubek, přepážka, deska proti kolizi, spojovací tyč, pevná vzdálenost trubek, plášť, trubkový box, trubkový plech, vstupní příruba, výstupní příruba, plovoucí trubkový plech, plovoucí příruba hlavy, plovoucí kryt hlavy, hákový kroužek plovoucí hlavy, těsnění plovoucí hlavy, vnější příruba krytu hlavy, boční příruba vnějšího krytu hlavy, vnější kryt hlavy, těsnění vnějšího krytu hlavy, odvzdušnění, vypouštění, příruba trubkového boxu, boční příruba trubkového boxu, těsnění trubkového boxu, boční těsnění trubkového boxu, pevné sedlo, pohyblivé sedlo.
12. Jaké jsou hlavní součásti pevných trubkových výměníků tepla?
Odpověď: Hlavní součásti jsou: svazek trubek, přepážka, spojovací tyč, distanční trubka, plášť, trubkový box (horní kryt), trubkový plech, vstupní příruba, výstupní příruba, příruba trubkového boxu, těsnění trubkového boxu, pevné sedlo, pohyblivé sedlo, podpěra ucha, dilatační spoj.
13. Jaké jsou hlavní součásti U-trubkového výměníku tepla?
Odpověď: Hlavními složkami jsou: Svazek U-trubek, přepážka, deska proti nárazu (vnitřní vodicí trubka), spojovací tyč, distanční trubka, plášť, trubkový box, trubkový plech, vstupní příruba, výstupní příruba, příruba trubkového boxu, boční příruba trubkového boxu, těsnění trubkového boxu, boční těsnění trubkového boxu, pevné sedlo, pohyblivé sedlo.
14. Jaké jsou hlavní součásti trubkového výměníku tepla?
Odpověď: Hlavní součásti plášťového výměníku tepla jsou: vnitřní trubka, vnější trubka, vratné koleno.
15. Jaké jsou hlavní součásti vodního výměníku tepla?
Odpověď: Hlavní součásti vodního výměníku tepla jsou: vstupní potrubí, výstupní potrubí, rozdělovač, cívka, nádrž na chladicí vodu.
16. Jaké jsou hlavní součásti stříkacího výměníku tepla?
Odpověď: Hlavní součásti rozstřikovacího výměníku tepla jsou: svazek trubek, ventilátor, vodní tryska, vypouštěcí potrubí, vodní čerpadlo.
17. Jaké jsou vlastnosti pevného trubkového výměníku tepla, U-trubkového výměníku tepla a výměníku tepla s plovoucí hlavou?
Odpověď: Výměník tepla s pevnou trubkou má kompaktní konstrukci, je jednoduchý, levný, má největší počet trubek ve stejném průměru pláště, pohodlnou výměnu a údržbu jedné trubky, pohodlné čištění uvnitř trubky, ale obtížné čištění vně trubky a velký rozdíl teplot mezi trubkou a pláštěm.
Charakteristiky U-trubkového výměníku tepla jsou jednoduchá konstrukce, žádný problém s teplotním rozdílem napětí, vysoká rychlost průtoku kapaliny, nízká spotřeba kovu, vhodný pro vysoké teploty a vysoký tlak kapaliny, svazek trubek lze vytáhnout, aby se usnadnilo čištění pláště a trubky, ale koleno uvnitř trubky se nečistí snadno, počet trubek na trubkovém listu je malý, rozteč trubek je velká, ve středu svazku trubek je mezera a kapalina mimo trubku se snadno zkratuje.
Vlastnosti výměníku tepla s plovoucí hlavou jsou, že svazek trubek se může volně pohybovat, není problém s napětím z rozdílu teplot, svazek trubek lze volně vytáhnout a snadno se čistí vnější strana trubek a svazek trubek, ale konstrukce plovoucí hlavy je složitá, náklady jsou vysoké, požadavky na těsnění plovoucí hlavy jsou přísné a plovoucí hlava během provozu snadno uniká a není snadné ji kontrolovat a najít.
18. Pro jaké případy jsou vhodné pevné trubkové výměníky tepla?
Odpověď: Výměníky tepla s pevnými trubkami jsou vhodné pro média na straně pláště, která jsou čistá, není snadné na nich vytvořit vodní kámen a rozdíl teplot média je relativně malý.
19. Pro jaké účely jsou U-trubkové výměníky vhodné?
Odpověď: U-trubkové výměníky tepla jsou vhodné pro vysoké teploty a vysoké tlaky s velkým rozdílem teplot mezi stěnami trubek a pláště a čistým médiem v trubce.
20. Pro jaké případy jsou vhodné výměníky tepla s plovoucí hlavou?
Odpověď: Výměníky tepla s plovoucí hlavou jsou vhodné pro případy s velkým rozdílem teplot mezi trubkou a pláštěm, nečistým médiem a častým čištěním.
21. Uspořádání plášťových a trubkových výměníků tepla zahrnuje trojúhelníkové uspořádání a uspořádání se čtvercovým úhlem natočení 45°. Proč?
Odpověď: Uspořádání trojúhelníku a uspořádání čtverce s úhlem otočení 45° mají své výhody a nevýhody. Výhodou trojúhelníkového uspořádání je kompaktnost, vysoká účinnost přenosu tepla a největší počet trubek na stejné ploše trubkového plechu, přibližně o 15% více než u čtvercového uspořádání, ale není snadné čistit vnější povrch trubky; zatímco čtvercové uspořádání s úhlem 45° je vhodnější pro čištění vnějšího povrchu trubky, ale počet trubek je mnohem menší než u trojúhelníkového uspořádání.
22. Jaké materiály se běžně používají pro trubky vplášťových výměnících tepla?
Odpověď: Běžně používané materiály trubek jsou: 10#, 20#, 12CrMo, 15CrMo, 0Cr13, 1Cr13, 1Cr5Mo, 0Cr18Ni9Ti, 1Cr18Ni9Ti, titanové trubky, 410, 321 atd.
23. Proč jsou u plášťových výměníků tepla zvoleny průměry trubek φ32, φ25, φ19 a φ16?
Odpověď: Velikost průměru trubek přímo ovlivňuje výkon výměníku tepla. Čím menší je průměr trubky, tím větší je součinitel přestupu tepla a tím větší je účinná plocha přestupu tepla ve stejném objemu. Díky tomu může být konstrukce kompaktní a šetřit materiály. Pokud je však průměr trubky příliš malý, přináší to také nepříznivé účinky. U kapalin se stejným průtokem platí, že čím menší je průměr trubky, tím větší je odpor při průtoku a tlaková ztráta se odpovídajícím způsobem zvýší. Příliš tenké trubky se navíc snadno ucpou nečistotami, což ztěžuje jejich čištění. Průměr potrubí výměníku tepla je proto obvykle 16 mm až 32 mm.
24. Proč jsou na podpěře výměníku tepla kulaté a dlouhé kulaté otvory pro šrouby?
Odpověď: Otvory pro šrouby na pevné podpěře jsou kulaté, aby bylo možné skořepinu pevně připevnit k základu. Otvory pro šrouby na pohyblivé podpěře jsou dlouhé a kulaté, aby se skořepina mohla volně roztahovat a smršťovat při změnách teploty a nedocházelo k velkému namáhání, které by chránilo zařízení.
25. Jaká jsou běžně používaná těsnění výměníků tepla?
Odpověď: Mezi běžně používaná těsnění výměníků tepla patří azbestové podložky odolné proti oleji, podložky s železným pláštěm, vlnité podložky a kovové podložky.
26. Na co je třeba dbát při výběru malých šroubů s plovoucí hlavou pro výměníky tepla s plovoucí hlavou?
(1) Délka
(2) Koroze za mokra způsobená H2S
(3) Teplota
27. Jakou funkci plní přepážková deska (přepážková tyč) v plášťovém výměníku tepla?
Odpověď: Přepážková deska (přepážka) ve výměníku tepla může změnit směr proudění kapaliny na straně pláště, zvýšit rychlost proudění kapaliny na straně pláště, zvýšit turbulenci média, zlepšit účinnost přenosu tepla a podpořit svazek trubek.
28. Proč jsou v plášťovém výměníku tepla jednoprůchodové, dvouprůchodové, čtyřprůchodové, šestiprůchodové a osmiprůchodové trubky?
Odpověď: Pokud je celkový počet trubek ve výměníku tepla stejný, může zvýšení počtu průchodů trubek zvýšit průtok v každém průchodu trubky, čímž se zvýší součinitel přestupu tepla a sníží potřebná plocha pro přestup tepla. Zvyšuje však také tlakovou ztrátu a zabraňuje úplné protiproudé výměně tepla kapaliny a struktura výměníku tepla se stává složitější. Proto se obvykle používá počet průchodů trubek nejméně 2 a nejvýše 8, přičemž konkrétní počet je třeba zvolit podle skutečných požadavků procesu.
29. Jaké jsou příčiny vnitřních netěsností u plášťových výměníků tepla?
Odpověď: Příčinou vnitřní netěsnosti výměníku tepla mohou být následující příčiny:
Korozní perforace nebo zlomení trubky pro výměnu tepla
Koroze a ztenčení ústí trubice způsobující netěsnost
Uvolnění dilatačního spoje mezi teplosměnnou trubkou a trubkovým plechem
Trhliny, póry nebo korozní perforace v místě svaru mezi teplosměnnou trubkou a trubkovým plechem.
Uvolnění nebo zlomení malého šroubu s plovoucí hlavou
Poškození malého plovoucího těsnění hlavy
Poškození malé plovoucí hlavy nebo těsnění plovoucí trubky
30. Proč musíme po generální opravě výměníku tepla zkoušet tlak vody?
Odpověď: Účelem zkoušky tlaku vody po generální opravě výměníku tepla je ověřit, zda je výměník tepla schopen bezpečně odolat projektovanému tlaku (tj. tlakové odolnosti), těsnosti, kvalitě rozhraní nebo spoje, kvalitě svařování a těsnosti těsnicí konstrukce. Kromě toho lze sledovat zbytkovou deformaci svarů základního materiálu nádoby a potrubí po tlaku, aby se včas odhalily problémy s materiálem.
31. Proč jsou některé plášťové výměníky tepla instalovány vertikálně a některé horizontálně (vodorovně)?
Odpověď: Některé plášťové výměníky tepla jsou vertikální a některé horizontální. Hlavní úvahy jsou následující:
①Požadavky na výrobní proces: Například některé převařovací kotle vyžadují určitou výšku hladiny média. Při použití horizontálního výměníku tepla nelze požadavek na výšku hladiny kapaliny splnit, proto je nutné zvolit vertikální výměník tepla;
②Velké měřítko: Pokud procesní jednotka vyžaduje plochu pro výměnu tepla o rozloze několika tisíc metrů čtverečních, může být při volbě horizontálního výměníku tepla s délkou tepelné trubky 6 metrů zapotřebí několik výměníků tepla, což zabírá velkou plochu a neprospívá efektivnímu prostorovému uspořádání zařízení. Pokud je zvolen vertikální výměník tepla s délkou teplosměnné trubky 12 metrů, může problém vyřešit jedna jednotka;
③Snížit pokles tlaku: Některé výrobní procesy vyžadují minimalizaci tlakové ztráty při přepravě média. Zvolte vertikální výměník tepla a uspořádejte jej paralelně s věží, abyste zkrátili spojovací potrubí s věží a snížili tlakovou ztrátu.
32. Proč se na některých místech volí plášťové a vodní výměníky tepla, zatímco jinde plášťové a trubkové výměníky tepla?
Odpověď: V současné době se při rafinaci ropy a výrobě chemikálií používají převážně výměníky tepla s pláštěm a trubkou, ale v některých výrobních zařízeních je stále malý počet výměníků tepla s pláštěm a trubkou a výměníků tepla s vodou. Ačkoli má plášťový výměník tepla kompaktní konstrukci a vysokou účinnost výměny tepla, při použití pro média obsahující pevné částice může snadno dojít k jeho ucpání kvůli malým teplosměnným trubkám. Proto se v místech, kde médium obsahuje pevné částice, obvykle volí plášťové trubkové výměníky tepla nebo vodní výměníky tepla.

Kontaktní informace pro dotazy týkající se trubek tepelného výměníku

Chcete-li získat další informace o trubkách pro výměník tepla nebo získat řešení na míru, kontaktujte nás:

Kontaktní osoba: Frank

Tel: 86-510-82305188-8060

Mobil: 86-18605101203

Mail: [email protected]

Adresa: 15-16F, budova A10, č. 777, JianZhu West Road, Binhu District, Wuxi, Jiangsu, 214072. P.R. China

Těšíme se na spolupráci s vámi a na poskytování spolehlivé podpory a služeb pro vaše podnikání.