Siltummainis ir ierīce, kas nodod daļu siltuma no karsta šķidruma aukstam šķidrumam, saukta arī par siltummaini. Siltummaiņiem ir svarīga nozīme ķīmijas, naftas, enerģētikas, pārtikas un daudzās citās rūpniecības nozarēs. Ķīmiskajā ražošanā siltummaiņus var izmantot kā sildītājus, dzesētājus, kondensatorus, iztvaicētājus un reboilerus, un tos plaši izmanto.
Piemērots siltummaiņiem ar dažādām vidēm, darba apstākļiem, temperatūrām un spiedieniem, kā arī dažādiem konstrukcijas tipiem. Specifiskā siltummaiņu klasifikācija ir šāda:
Klasifikācija, pamatojoties uz siltuma pārneses principiem
1. Starpsienu siltummainis ir siltummaiņa veids, kurā divi šķidrumi ar atšķirīgu temperatūru plūst telpā, ko atdala siena, vadot siltumu pa sienu un konvekciju pa sienas virsmu. Siltums tiek nodots starp abiem šķidrumiem. Sienas tipa siltummaiņi ietver čaulas un caurules tipa, uzmavas tipa un citus siltummaiņu veidus. Sienas tipa siltummaiņi ir visplašāk izmantotie siltummaiņu veidi.
2. Siltuma akumulācijas siltummainis ir no cietiem materiāliem veidots siltuma akumulācijas ķermenis, kas nodod siltumu no augstas temperatūras šķidruma uz zemas temperatūras šķidrumu. Karstais siltumnesējs vispirms sasniedz noteiktu temperatūru, uzkarsējot cieto materiālu, un tad cietais materiāls uzsilda auksto siltumnesēju, lai sasniegtu siltuma nodošanas mērķi. Reģeneratīvie siltummaiņi ir rotācijas un vārstu pārslēgšanas tipa siltummaiņi.
3. Šķidruma savienojuma netiešais siltummainis Šķidruma savienojuma netiešais siltummainis ir siltummainis, kas savieno divus virsmas siltummaiņus ar cirkulējošu siltumnesēju. Siltumnesējs cirkulē starp augsttemperatūras šķidruma siltummaini un zemas temperatūras šķidrumu, pieņemot siltumu augsttemperatūras šķidrumā un nododot siltumu zemas temperatūras šķidrumam zemas temperatūras šķidruma siltummainī.
4. Tiešā kontakta siltummainis, pazīstams arī kā hibrīda siltummainis, ir iekārta, kurā divi šķidrumi nonāk tiešā kontaktā un sajaucas viens ar otru siltuma apmaiņai, piemēram, aukstā ūdens tornis, gāzes kondensators utt.
5. Saliktais siltummainis ir iekārta, kas apvieno divu veidu siltuma apmaiņas metodes: netiešo tvaika virsmas siltuma apmaiņu un tiešo jauktā ūdens plūsmas siltuma apmaiņu. Salīdzinājumā ar netiešo siltuma pārnesi uz tvaika virsmas tam ir augstāka siltuma pārneses efektivitāte; salīdzinājumā ar tiešo tvaika un ūdens sajaukšanu siltuma apmaiņai tam ir augstāka stabilitāte un zemāks iekārtas troksnis.
Klasificēšana pēc mērķa
1. Sildītājs uzsilda šķidrumu līdz vajadzīgajai temperatūrai, bet sildāmajā šķidrumā nenotiek fāžu maiņa.
2. Priekšsildītājs iepriekš uzsilda šķidrumu, nodrošinot standarta procesa parametrus procesa operācijām.
3. Pārkarsētāju izmanto, lai uzsildītu šķidrumu (tehnoloģisko gāzi vai tvaiku) līdz pārkarsētam stāvoklim. 4. Iztvaicētāju izmanto, lai uzsildītu šķidrumu līdz temperatūrai virs viršanas punkta, izraisot šķidruma iztvaikošanu, parasti ar fāžu izmaiņām.
Klasifikācija pēc struktūras
To var iedalīt: peldošās galvas siltummaiņos, fiksētos cauruļu plākšņu siltummaiņos, U-veida cauruļu plākšņu siltummaiņos, plākšņu siltummaiņos utt.
Siltummaiņus var iedalīt trīs tipos, pamatojoties uz dažādām siltuma nodošanas metodēm: hibrīda, siltuma uzkrāšanas un starpsienu.
Hibrīda siltummainis ir siltummainis, kas apmainās ar siltumu, tieši saskaroties un sajaucot aukstos un karstos šķidrumus, pazīstams arī kā kontakta siltummainis. Tā kā pēc divu šķidrumu sajaukšanās un siltuma apmaiņas ir nepieciešama savlaicīga atdalīšana, šāda veida siltummainis ir piemērots siltuma apmaiņai starp gāzes un šķidruma šķidrumiem. Piemēram, dzesēšanas torņos, ko izmanto ķīmijas un elektrostacijās, karstais ūdens tiek izsmidzināts no augšas uz leju, bet aukstais gaiss tiek iesūkts no apakšas uz augšu. Uz ūdens plēves virsmas vai uzpildes materiāla pilienu virsmas karstais ūdens un aukstais gaiss saskaras, lai apmainītos ar siltumu. Karstais ūdens tiek atdzesēts, aukstais gaiss uzsildīts un pēc tam savlaicīgi atdalīts atkarībā no abu šķidrumu blīvuma starpības.
Siltumakumulācijas siltummainis ir siltummainis, kas izmanto aukstā un karstā šķidruma mainīgu plūsmu caur siltumakumulācijas materiāla (iepakojuma) virsmu siltumakumulācijas kamerā, lai apmainītos ar siltumu, piemēram, siltumakumulācijas kamerā gaisa uzsildīšanai zem koksa krāsns. Šāda veida siltummaiņus galvenokārt izmanto, lai atgūtu un izmantotu siltumu no augstas temperatūras izplūdes gāzēm. Līdzīgas iekārtas, kuru mērķis ir aukstuma enerģijas atgūšana, sauc par aukstuma uzglabāšanas ierīci, ko bieži izmanto gaisa atdalīšanas iekārtās.
Sienas tipa siltummainis ir siltummainis, kurā auksto un karsto šķidrumu atdala cietas sienas, un siltuma apmaiņa notiek caur sienām. Tāpēc to dēvē arī par virsmas tipa siltummaini, un šis siltummaiņa tips ir visplašāk izmantotais.
Sienas tipa siltummaiņus var iedalīt cauruļu tipa, plākšņu tipa un citos tipos, pamatojoties uz siltuma apmaiņas virsmas struktūru. Cauruļu siltummaiņos kā siltuma apmaiņas virsma tiek izmantota caurules virsma, tostarp serpentīna tipa cauruļu siltummaiņos, cauruļveida siltummaiņos un čaulas un caurules tipa siltummaiņos; plākšņu siltummaiņos kā siltuma apmaiņas virsma tiek izmantota plākšņu virsma, tostarp plākšņu siltummaiņos, spirālveida plākšņu siltummaiņos, plākšņu ribveida siltummaiņos, plākšņu čaulas siltummaiņos, lietussargu tipa plākšņu siltummaiņos u. c.; citi siltummaiņu veidi ir paredzēti, lai atbilstu noteiktām īpašām prasībām, piemēram, skrāpētas virsmas siltummaiņi, rotējošie plākšņu siltummaiņi un gaisa dzesētāji.
Siltummaiņos parasti ir divu veidu relatīvās plūsmas virzieni: plūsma uz priekšu un plūsma atpakaļgaitā. Plūstot lejup pa plūsmu, temperatūras starpība starp abiem šķidrumiem ieplūdē ir maksimālā un pakāpeniski samazinās gar siltumnesēja virsmu, līdz temperatūras starpība izplūdē ir minimāla. Plūstot atpakaļgaitā, temperatūras starpības sadalījums starp abiem šķidrumiem gar siltumnesēja virsmu ir relatīvi vienmērīgs. Pieņemot, ka aukstā un karstā šķidruma ieplūdes un izplūdes temperatūra ir nemainīga, ja abiem šķidrumiem nav fāžu pārejas, maksimālā un minimālā vienmērīgā temperatūras starpība pretplūsmā ir vienāda.
Ja tiek nodrošināta tāda pati siltuma pārnese, izmantojot pretplūsmu, var palielināt vienmērīgu temperatūras starpību un samazināt siltummaiņa siltuma apmaiņas laukumu; ja siltuma apmaiņas laukums paliek nemainīgs, izmantojot pretplūsmu, var samazināt sildīšanas vai dzesēšanas šķidrumu patēriņu. Pirmais var ietaupīt iekārtu izmaksas, bet otrais - ekspluatācijas izmaksas, tāpēc pretplūsmas siltummaiņa pēc iespējas vairāk jāizmanto projektēšanā vai ražošanā.
Ja notiek fāžu maiņa (vārīšanās vai kondensācija) starp aukstiem un karstiem šķidrumiem un fāžu maiņas laikā izdalās vai tiek absorbēts tikai latentais iztvaikošanas siltums, paša šķidruma temperatūra nemainās. Tāpēc šķidruma ieplūdes un izplūdes temperatūra ir vienāda. Šajā laikā temperatūras starpība starp abiem šķidrumiem nav atkarīga no šķidruma plūsmas virziena izvēles. Papildus augšupejošai un lejupejošai plūsmai pastāv arī tādi plūsmas virzieni kā šķērsvirziena plūsma un turbulence.
Siltummaiņas procesā svarīgs jautājums ir siltumnoturības samazināšana starpsienu siltummaiņos, lai uzlabotu siltuma apmaiņas koeficientu. Termisko pretestību galvenokārt rada plāns šķidruma slānis (saukts par robežslāni), kas pielipis pie siltumnesēja virsmas starpsienas abās pusēs, un apauguma slānis, kas izveidojies abās sienas pusēs siltummaiņa lietošanas laikā. Metāla sienas termiskā pretestība ir relatīvi maza.
Palielinot plūsmas ātrumu un šķidruma traucējumus, var sašaurināt robežslāni, samazināt termisko pretestību un uzlabot siltuma apmaiņas koeficientu. Tomēr, palielinot šķidruma plūsmas ātrumu, palielināsies enerģijas patēriņš, tāpēc projektēšanas laikā taisnīgi jāsaskaņo siltuma pretestības samazināšana un enerģijas patēriņa samazināšana. Lai samazinātu netīrumu radīto termisko pretestību, ir iespējams aizkavēt netīrumu veidošanos un tīrīt siltumnesēja virsmu pēc grafika.
Parasti siltummaiņus izgatavo no metāla materiāliem, no kuriem vidēja un zema spiediena siltummaiņu ražošanā galvenokārt izmanto oglekļa tēraudu un zema leģētā tērauda; Papildus tam, ka tos galvenokārt izmanto dažādiem korozijas izturības apstākļiem, austenīta nerūsējošo tēraudu var izmantot arī kā materiālu, kas ir izturīgs pret augstu un zemu temperatūru; Varu, alumīniju un to sakausējumus parasti izmanto zemas temperatūras siltummaiņu ražošanā; niķeļa sakausējumu izmanto augstas temperatūras apstākļos; Papildus starplikas detaļu izgatavošanai korozijizturīgu siltummaiņu izgatavošanai izmanto arī dažus nemetāliskus materiālus, piemēram, grafīta siltummaiņus, fluoroplastmasas siltummaiņus un stikla siltummaiņus.
Galvenās siltummaiņu izmantošanas jomas
1、 Ķīmiskā rūpniecība
Siltummaiņus plaši izmanto ķīmiskajā rūpniecībā, un tos var izmantot dažādos procesos, piemēram, kondensācijā, iztvaicēšanā, kristalizācijā, žāvēšanā un pirolīzē. Bieži pielietojumi ir tvaika sildīšana, dzesēšanas šķidruma atgūšana, koncentrēšana, sildīšana un dzesēšana u. c. Siltuma pārnesi var panākt ar siltummaiņiem, kas var samazināt kaitīgo gāzu emisijas un uzlabot ražošanas efektivitāti.
2、 Enerģētikas nozare
Enerģētikas nozarē siltummaiņi galvenokārt tiek izmantoti naftas, dabasgāzes, kodolenerģijas, vēja enerģijas, saules enerģijas u. c. nozarēs. Siltummaiņus var izmantot naftas un dabasgāzes sildīšanai, dzesēšanai un destilācijai. Tie var reģenerēt izlietoto siltumu un piegādāt siltumenerģiju citām iekārtām, tādējādi panākot efektīvu enerģijas izmantošanu.
3、 Vides aizsardzības nozare
Siltummaiņiem ir arī svarīgi pielietojumi vides aizsardzības nozarē, jo tos var izmantot dažādos aspektos, piemēram, notekūdeņu attīrīšanā, gāzes attīrīšanā un dūņu žāvēšanā. Siltummaiņu izmantošana var samazināt izplūdes gāzu, notekūdeņu un sārņu izplūdi, samazināt piesārņojumu un uzlabot vides aizsardzības efektivitāti.
4、 Pārtikas un farmācijas rūpniecība
Tādās nozarēs kā pārtikas rūpniecība un medicīna siltummaiņus galvenokārt izmanto sildīšanai, dzesēšanai, iztvaicēšanai, koncentrēšanai un citiem procesiem. Pārtikas pārstrādē siltummaiņus var izmantot dezinfekcijai un sterilizācijai, uzlabojot pārtikas kvalitāti un nekaitīgumu; farmācijas rūpniecībā ar siltummaiņiem var kontrolēt reakcijas temperatūru, panākt zāļu ražošanas precizitāti un uzlabot produktu kvalitāti.
5、 Būvniecība
Būvniecības nozarē siltummaiņus galvenokārt izmanto tādās jomās kā HVAC un gaisa kondicionēšana. Izmantojot siltummaini, var nodrošināt gaisa sildīšanu, dzesēšanu, sausināšanu un citas funkcijas situācijās, kad ir liela temperatūras starpība starp iekštelpām un āra telpām, tādējādi uzlabojot iekštelpu vidi un paaugstinot komfortu.
Kontaktinformācija Shell and Tube Heat Exchanger pieprasījumiem
Lai iegūtu vairāk informācijas par čaulas un cauruļu siltummaini vai iegūtu pielāgotus risinājumus, lūdzu, sazinieties ar mums:
- Kontaktpersona: Frenks
- Tālrunis: 86-510-82305188-8060
- Mobils: 86-18605101203
- Pasts: [email protected]
- Adrese: 15-16F, ēka A10, Nr. 777, JianZhu West Road, Binhu District, Wuxi, Jiangsu, 214072. Ķīna
Mēs ceram sadarboties ar jums un sniegt stabilu atbalstu un pakalpojumus jūsu uzņēmumam.
