Перегородки — равномерно расположенные перегородки в кожухотрубном теплообменнике, которые поддерживают трубы, предотвращают вибрацию, контролируют скорость и направление жидкости, увеличивают турбулентный поток и уменьшают горячие точки.
Противоток — относится к движению двух потоков потока в противоположных направлениях; также называется противотоком.
Crossflow — относится к движению двух потоков, перпендикулярных друг другу.
Перепад давления — разница между давлением на входе и выходе; представлен как ΔP, или дельта р.
Дифференциальная температура — разница между температурой на входе и выходе; представлен как ΔT или дельта t.
Загрязнение — накапливается на внутренних поверхностях таких устройств, как градирни и теплообменники, что приводит к снижению теплопередачи и закупорки.
Многопроходный теплообменник — тип кожухотрубного теплообменника, который несколько раз направляет поток трубы через пучок труб (источник нагрева).
Ощутимое тепло — тепло, которое можно измерить или определить по изменению температуры.
Кожухотрубный теплообменник — теплообменник с цилиндрической оболочкой, окружающей трубный пучок.
Корпусная сторона — обозначает обтекание наружной части трубок кожухотрубного теплообменника.
Термосифонный ребойлер — тип теплообменника, который создает естественную циркуляцию при нагревании статической жидкости до точки кипения.
Трубный лист — плоская пластина, к которой концы трубок в теплообменнике крепятся с помощью прокатки, сварки или обоих.
Сторона трубки — обозначает протекание через трубки кожухотрубного теплообменника.

Теплообмен является важной функцией многих промышленных процессов. Теплообменники широко используются для передачи тепла от одного процесса к другому. Теплообменник позволяет горячей жидкости передавать тепловую энергию более холодной жидкости посредством проводимости и конвекции. Теплообменник обеспечивает нагрев или охлаждение процесса. Широкий спектр теплообменников был разработан и изготовлен для использования в химической промышленности.

В трубчатых теплообменниках трубчатые катушки погружаются в воду или опрыскиваются водой для передачи тепла. Этот тип работы имеет низкий коэффициент теплопередачи и требует много места. Лучше всего подходит для конденсации паров с низкими тепловыми нагрузками.

Простая конструкция для передачи тепла находится в двухтрубном теплообменнике. Двухтрубный теплообменник имеет трубу внутри трубы. Внешняя труба обеспечивает оболочку, а внутренняя труба обеспечивает трубу.Теплые и холодные жидкости могут протекать в одном направлении (параллельный поток) или в противоположных направлениях (противоток или противоток).
Направление потока обычно встречное, потому что оно более эффективно. Эта эффективность происходит из-за турбулентного, противодействующего, зачистного эффекта противоположных токов. Даже если два потока жидкости никогда не вступают в физический контакт друг с другом, два потока тепловой энергии (холодной и горячей) действительно сталкиваются друг с другом. Энергетические, конвективные потоки смешиваются внутри каждой трубы, распределяя тепло.

В теплообменнике с параллельным потоком температура на выходе одной жидкости может приближаться только к температуре на выходе другой жидкости. В противоточном теплообменнике температура на выходе одной жидкости может приближаться к температуре на входе другой жидкости. Меньшее количество тепла будет передаваться в теплообменнике с параллельным потоком из-за уменьшения разницы температур. Статические пленки, произведенные против труб, ограничивают теплообмен, действуя как изолирующие барьеры. Жидкость рядом с трубой горячая, а самая дальняя от нее жидкость холоднее.Любой тип турбулентного эффекта может привести к разрушению статической пленки и передаче тепловой энергии, закручивая ее вокруг камеры. Параллельный поток не способствует созданию турбулентных вихрей.

В химической промышленности обычно используются шпильочные теплообменники. Обменники шпилек используют два основных режима: двухтрубный и многотрубный. Обменник получил свое название от своей необычной формы шпильки. Двухтрубная конструкция состоит из трубы внутри трубы. Ребра могут быть добавлены к внешней стенке внутренней трубы, чтобы увеличить теплопередачу.Многогранная шпилька напоминает типичный кожухотрубный теплообменник, вытянутый и согнутый в шпильку.
Конструкция шпильки имеет ряд преимуществ и недостатков. Среди его преимуществ — отличная способность к тепловому расширению благодаря форме U-образной трубки; оребренная конструкция, которая хорошо работает с жидкостями с низким коэффициентом теплопередачи; и его высокое давление на стороне трубы. Кроме того, его легко устанавливать и чистить; его модульная конструкция позволяет легко добавлять новые разделы; и запчасти недорогие и всегда в наличии.Среди его недостатков — тот факт, что он не так рентабелен, как большинство кожухотрубных теплообменников, и требует специальных прокладок.

Теплообменник с кожухотрубными теплообменниками — это наиболее распространенный стиль в промышленности. Кожухотрубный теплообменник имеет цилиндрическую оболочку, которая окружает трубный пучок. Поток жидкости через теплообменник называется потоком в трубе или на стороне оболочки. Серия перегородок поддерживает трубки, направляет поток жидкости, увеличивает скорость, уменьшает вибрацию трубки, защищает трубки и создает перепады давления.Кожухотрубные теплообменники можно классифицировать как однопроходные с фиксированной головкой; фиксированная головка, мультипасс; плавающая голова, многопроходность; или U-образная трубка. На теплообменнике с фиксированной головкой трубные листы прикреплены к корпусу. Теплообменники с фиксированной головкой рассчитаны на перепад температур до 200 ° F (93,33 ° C). Тепловое расширение не позволяет теплообменнику с фиксированной головкой превышать эту разность температур. Лучше всего подходит для работы с конденсатором или нагревателем. Теплообменники с плавающей головкой рассчитаны на разницу температур выше 200 ° F (93.33 ° С). Во время работы один трубный лист фиксируется, а другой «плавает» внутри корпуса. Плавающий конец не прикреплен к корпусу и может свободно расширяться.

предназначены для работы с высокими скоростями потока при непрерывной работе. Расположение труб может варьироваться в зависимости от процесса и требуемого количества теплопередачи. Когда поток со стороны трубки входит в теплообменник — или «головку» — поток направляется в трубки, которые идут параллельно друг другу. Эти трубы проходят через оболочку, через которую проходит жидкость.Тепловая энергия передается через стенку трубки в охлаждающую жидкость. Теплопередача происходит в основном за счет теплопроводности (первая) и конвекции (вторая). Жидкости движутся от нижней части устройства к верхней части, чтобы удалить или уменьшить количество захваченного пара в системе. Газы перемещаются сверху вниз для удаления захваченных или скопившихся жидкостей. Этот стандарт применяется как для потока со стороны трубки, так и со стороны оболочки.

Ассоциация производителей трубчатых теплообменников (TEMA) классифицирует теплообменники по различным конструктивным спецификациям, включая конструкционный код Американского общества инженеров-механиков (ASME), допуски и механическую конструкцию
:
• Класс B, предназначен для общего назначения. эксплуатация (экономичный и компактный дизайн)
• Класс C.Разработан для умеренного обслуживания и эксплуатации общего назначения (экономичный и компактный дизайн)
• Класс R. Разработан для тяжелых условий (безопасность и долговечность)

Ребойлеры используются для добавления тепла к жидкости, которая когда-то кипела, пока жидкость снова не закипит. Ребойлеры тесно связаны с эксплуатацией ректификационной колонны. Типичные схемы ребойлера включают пять основных схем: ребойлер с заливной трубкой, естественная циркуляция, принудительная циркуляция, вертикальный термосифон и горизонтальный термосифон.Эти типы устройств классифицируются по тому, как они производят поток жидкости. Если используется механическое устройство
, такое как насос, ребойлер называется ребойлер с принудительной циркуляцией. Циркуляция, для которой не требуется насос, классифицируется как естественная циркуляция.

• Kettle Reboiler
  Kettle Reboilers — это кожухотрубные теплообменники, предназначенные для производства двухфазной парожидкостной смеси, которая может быть возвращена в дистилляционную колонну. Котлы ребойлеры имеют съемный пучок труб, который использует пар или высокотемпературную рабочую среду для кипения жидкости.Большая паровая полость над нагретой технологической средой позволяет парам концентрироваться. Жидкость, которая не испаряется, течет через водослив и выходит в выпускное отверстие для жидкости.
  Горячие пары направляются обратно в ректификационную колонну через выпускные отверстия ребойлера. Этот процесс контролирует уровень в нижней части дистилляционной колонны, поддерживает чистоту продукта, удаляет более мелкие углеводороды из более крупных и помогает поддерживать критический энергетический баланс в колонне. Важной концепцией с дистилляционной колонной является энергетический или тепловой баланс.Ребойлеры используются для восстановления этого баланса путем добавления дополнительного тепла для процессов разделения. Нижние продукты обычно содержат более тяжелые компоненты из башни. Ребойлеры отсасывают нижние продукты и прокачивают их через свою систему. Температура колонки контролируется на установленных заданных значениях. Поток продукта поступает в нижнюю часть корпуса ребойлера. Когда поток поступает в ребойлер, он вступает в контакт с трубным пучком. Трубки имеют пар или горячие жидкости, протекающие через них.Когда нижний продукт входит в контакт с трубками, часть жидкости сбрасывается (испаряется) и улавливается в парообразной полости куполообразной формы в верхней части корпуса ребойлера. Этот пар отправляется обратно в башню для дальнейшего разделения. Водослив содержит немытую часть жидкости в ребойлере. Избыточный поток проходит через водослив и рециркулирует через систему. Ребойлеры с котлом легко контролировать, потому что циркуляция и двухфазные скорости потока не имеют значения.
• Вертикальные и горизонтальные термосифонные ребойлеры
  Термосифонный ребойлер представляет собой однопроходный теплообменник с фиксированной головкой, соединенный со стороной дистилляционной колонны.Термосифонные теплообменники могут быть установлены вертикально или горизонтально. Критическим конструктивным фактором является обеспечение достаточного напора жидкости в колонне для поддержки обратного потока пара или жидкости в колонну. Естественная циркуляция происходит из-за различий в плотности между более горячей жидкостью в ребойлере и жидкостью в ректификационной колонне. Одна сторона теплообменника используется для отопления, обычно с паром или горячим маслом; другая сторона снимает всасывание с колонны. Когда в качестве нагретой среды в вертикальном теплообменнике используется пар, он поступает от входа в верхнюю часть корпуса и течет вниз к выходу из корпуса, чтобы обеспечить удаление конденсата.Нижний впускной патрубок теплообменника обычно всасывает воздух в точке, достаточно низкой на колонне, чтобы обеспечить уровень жидкости в теплообменнике. Насос не подключен к колонне и теплообменнику, если не требуется система принудительной циркуляции. Эта система использует силы плавучести, чтобы вспыхнуть и вытянуть жидкость. Третий закон движения Ньютона, который гласит, что на каждое действие существует равная и противоположная реакция, является основным принципом работы термосифонных ребойлеров. Когда жидкости и пары возвращаются обратно в колонну, впускная линия обеспечивает свежую жидкость для поддержания циркуляции.
• Встраиваемый ребойлер
  Врезной ребойлер устанавливается непосредственно в основание дистилляционной колонны. В качестве теплоносителя используется пар или горячее масло. Тепловая энергия передается непосредственно в технологическую среду. Нижняя секция дистилляционной колонны специально разработана для кипения нижнего продукта. Эта нижняя секция поддерживает жидкое уплотнение, поскольку горячие пары движутся вверх по колонне, а тяжелые жидкости собираются в нижней части.

являются устройствами с высокой теплопередачей и высоким перепадом давления.Они состоят из серии пластин с прокладками, которые соединены между собой двумя концевыми пластинами и компрессионными болтами. Каналы между пластинами предназначены для создания перепада давления и турбулентного потока, благодаря чему могут быть достигнуты высокие коэффициенты теплопередачи.

Отверстия на пластинчатом теплообменнике обычно расположены на одной из крышек с фиксированным концом. Когда горячая жидкость поступает в горячее впускное отверстие на крышке с фиксированным концом, она направляется в чередующиеся секции пластин с помощью общего выпускного коллектора. Жатка проходит по всей длине верхних пластин.Когда холодная жидкость поступает в противоточный холодный впускной канал на крышке с фиксированным концом, она направляется в чередующиеся секции пластин. Холодная жидкость движется вверх по пластинам, а горячая жидкость падает по пластинам. Тонкие пластины отделяют горячие и холодные жидкости, предотвращая утечку.

Поток жидкости проходит через тарелки один раз перед поступлением в коллектор. Пластины разработаны с чередующимся рядом камер. Тепловая энергия передается через стенки пластин за счет теплопроводности, а в жидкость — за счет конвекции.Горячие и холодные впускные линии проходят по всей длине нагревателя и функционируют как распределительный коллектор. Коллекторы горячего и холодного сбора проходят параллельно и на противоположной стороне пластин друг от друга. Коллектор горячей жидкости, который проходит через пластинчатый теплообменник с прокладками, расположен сверху. Эта компоновка учитывает падение давления и турбулентный поток, когда жидкость падает над пластинами
и в сборный коллектор. Холодная жидкость поступает в нижнюю часть пластинчатого теплообменника с прокладками и движется противотоком к горячей жидкости.Коллектор для сбора холодной жидкости расположен в верхней части теплообменника. Пластинчато-рамные теплообменники
имеют ряд преимуществ и недостатков. Их легко разбирать, чистить и равномерно распределять тепло, чтобы не было горячих точек. Пластины могут быть легко добавлены или удалены. Другими преимуществами пластинчато-каркасных теплообменников являются их низкое время сопротивления жидкости, низкое загрязнение и высокий коэффициент теплопередачи. Кроме того, если прокладки протекают, они протекают наружу, и прокладки легко заменить.Пластины предотвращают перекрестное загрязнение продуктов. Пластинчато-каркасные теплообменники обеспечивают высокую турбулентность и большой перепад давления и являются небольшими по сравнению с кожухотрубными теплообменниками.
Недостатки пластинчато-каркасных теплообменников заключаются в том, что они имеют ограничения по высокому давлению и высокой температуре. Прокладки легко повреждаются и могут быть несовместимы с технологическими жидкостями.

Другой подход к теплопередаче происходит в ребристом вентиляторе или теплообменнике с воздушным охлаждением.Теплообменники с воздушным охлаждением представляют собой структурированную матрицу из простых или оребренных труб, соединенных с впускным и обратным коллектором. Воздух используется в качестве внешней среды для передачи тепла от труб. Вентиляторы используются в различных вариантах для применения принудительной конвекции для коэффициентов теплопередачи. Вентиляторы могут быть установлены над или под трубами в устройствах с принудительной тягой или с принудительной тягой. Трубы могут быть установлены вертикально или горизонтально.

Заголовки теплообменника с воздушным охлаждением могут быть классифицированы как литая коробка, сварная коробка, крышка или коллектор.Литые и сварные коробки имеют заглушки на торцевой плите для каждой трубы. Эта конструкция обеспечивает доступ для очистки отдельных трубок, их подключения, если обнаружена утечка, и повторной установки для затяжки стыков труб. Конструкции крышки обеспечивают легкий доступ ко всем трубкам. Прокладка используется между крышкой и головкой. Тип коллектора предназначен для применения под высоким давлением.
Механические вентиляторы используют различные драйверы. Обычные драйверы, используемые в теплообменниках с воздушным охлаждением, включают электродвигатели и редукторы, паровые турбины или газовые двигатели, ременные приводы и гидравлические моторы.Лопасти вентилятора изготовлены из алюминия или пластика. Алюминиевые лезвия предназначены для работы при температуре до 300 ° F (148,88 ° C), тогда как пластиковые лезвия ограничены температурой воздуха от 160 ° F до 180 ° F (71,11 ° C, 82,22 ° C).
Теплообменники с воздушным охлаждением можно найти в эксплуатации на воздушных компрессорах, в системах рециркуляции и в конденсационных операциях. Теплообменное устройство этого типа обеспечивает перепад температур 40 ° F (4,44 ° C) между окружающим воздухом и выходящей технологической жидкостью.Теплообменники с воздушным охлаждением не имеют проблем, связанных с водой, таких как загрязнение или коррозия. Они просты в изготовлении и дешевле в обслуживании, чем теплообменники с водяным охлаждением. Они имеют низкие эксплуатационные расходы и превосходное удаление при высокой температуре (выше 200 ° F или 93,33 ° C).
Их недостатки заключаются в том, что они ограничены работой с жидкостью или конденсацией и имеют высокую температуру жидкости на выходе и высокую начальную стоимость оборудования. Кроме того, они подвержены пожару или взрыву в случае потери защитной оболочки.

характеризуются компактной концентрической конструкцией, которая создает высокую турбулентность жидкости в рабочей среде. Этот тип теплообменника бывает двух основных типов: (1) спиральный поток с обеих сторон и (2) спиральный поток — поперечный поток. Спиральные теплообменники типа 1 используются в жидкостных, конденсаторных и газоохладительных системах. Поток жидкости в теплообменник предназначен для работы в режиме полного противотока. Горизонтальная осевая установка обеспечивает отличную самоочищение взвешенных веществ.Спиральные теплообменники типа 2 предназначены для использования в качестве конденсаторов, газоохладителей, нагревателей и ребойлеров. Вертикальная установка делает его отличным выбором для сочетания высокой скорости жидкости и низкого перепада давления на стороне паровой смеси. Спирали типа 2 могут использоваться в жидкостно-жидкостных системах, где высокие скорости потока с одной стороны компенсируются низкими скоростями потока с другой.

1-ИНЖЕНЕРНАЯ КНИГА ДАННЫХ Ассоциации Поставщиков Газовых Процессоров
Двухпроцессные Технологии — Оборудование и Системы by Charles E.Томас

Страница не найдена | MIT

• образование
• Исследовательская работа
• новаторство
• Прием + помощь
• Студенческая жизнь
• Новости
• Alumni
• О MIT
• Больше ↓
  • Прием + помощь
  • Студенческая жизнь
  • Новости
  • Alumni
  • О MIT

Предложения или отзывы?