Проектирование и конструкция теплообменника для тяжелых условий эксплуатации

Теплообменник — это оборудование, которое передает тепло между двумя или более технологическими потоками. Выбор правильного типа конструкции может свести к минимуму затраты на электроэнергию и время простоя.

Существует несколько различных типов теплообменников, включая прямоточный, противоточный и перекрестный поток. Лучший дизайн зависит от будущей масштабируемости и простоты обслуживания.

Дизайн

Выбор подходящей конструкции теплообменника начинается с понимания технологических требований, таких как тепловая мощность и изменение температуры между жидкостями. Другие факторы, которые следует учитывать, включают вязкость используемых жидкостей, содержание твердых частиц и химический состав. В зависимости от типа процесса теплообменники могут быть газ-газ, газ-жидкость, жидкость-жидкость или двухфазные.

Кожухотрубный теплообменник содержит ряд труб в герметичном цилиндрическом сосуде высокого давления. Они могут быть изготовлены из углеродистой стали, нержавеющей стали, титана, инконеля или других материалов. Трубы рассчитаны на стойкость к температуре, давлению и термическим нагрузкам. Они расположены с распорной шпилькой в ​​центре, чтобы предотвратить байпасирование и смешивание жидкости. Ширина трубной доски и зазор оптимизированы для максимальной эффективности, легкого доступа и чистоты.

Изготовление

Существует несколько вариантов изготовления теплообменников для тяжелых условий эксплуатации. Те, которые предназначены для агрессивных сред, могут использовать трубы, армированные волокном, чтобы выдерживать суровые условия эксплуатации, часто встречающиеся в хлорированных органических веществах. Пластинчатые теплообменники состоят из ряда гофрированных пластин из сплава, которые уплотнены и сжаты вместе внутри рамы из углеродистой стали, образуя множество каналов для потока. Эти проточные каналы направляют потоки жидкости и предотвращают перемешивание жидкости.

Нержавеющие стали и никелевые сплавы используются для изготовления трубчатых и кожухотрубчатых теплообменников. Эти устройства являются рабочей лошадкой в ​​пищевой, фармацевтической и фармацевтической промышленности. Они могут выдерживать высокие температуры, необходимые для поддержания производства.

Монтаж

В процессах зеленого анаэробного сбраживания, которые производят биогаз из навоза скота, пищевых побочных продуктов и жиров, спиральный пластинчатый теплообменник может передавать свободный от патогенов метан в трубопроводы для транспортировки и хранения. Затем биогаз можно сжигать для выработки электроэнергии и тепла. Оставшиеся свободные от патогенов твердые биологические вещества можно обезвоживать и использовать для кондиционирования почвы в качестве удобрения.

В домах теплообменник «воздух-воздух» перерабатывает спертый воздух в помещении, нагревая его, чтобы подавать свежий, нагретый воздух и устранять избыток водяного пара, который может привести к конденсации на окнах. Он также помогает сохранить здоровье пассажиров, отфильтровывая вредные химические вещества, твердые частицы, радон и другие загрязняющие вещества.

Обслуживание

Поддержание теплообменника в хорошем состоянии является ключом к бесперебойной работе производства. Чрезмерное загрязнение может привести к загрязнению или непригодности продукта, коррозии и утечкам. Согласно журналу Ethanol Producer Magazine, он может даже представлять опасность пожара.

К счастью, существует множество способов содержать теплообменник в чистоте. Отбор проб является эффективным способом оценки состояния системы, и рекомендуется брать несколько проб жидкости из всей системы. Эта информация имеет жизненно важное значение при планировании дня технического обслуживания.

Для кожухотрубчатых теплообменников важно выбрать конструкцию с головкой колпачкового типа для простоты обслуживания. Головка этого типа может быть фланцевой или сварной, и обычно имеет съемные крышки каналов для удобства осмотра. Длина трубок также должна быть достаточной, чтобы их можно было легко снимать и заменять.