עקרון העבודה של תשעה מחליפי חום

מחליף חום הוא מכשיר חיסכון באנרגיה המעביר חום בין שני נוזלים או יותר בטמפרטורות שונות. לחימום בשטח גדול, קיומו של מחליף חום חיוני.

על פי שיטת העברת החום של מחליף החום, ניתן לחלק את מחליף החום לשלוש קטגוריות:

מחליף חום במגע ישיר, הנקרא גם מחליף חום היברידי, הוא מכשיר שבו נוזלים חמים וקרים נמצאים במגע ישיר ומחליפים חום. בדרך כלל, שני הנוזלים במגע ישיר הם גז ונוזל עם לחץ אידוי נמוך יותר;

עקרון העבודה של מחליף החום לאחסון אנרגיה הוא להשתמש במוליכות התרמית של חומרים מוצקים. באופן ספציפי, תווך החום מחמם תחילה את החומר המוצק לטמפרטורה מסוימת, והמדיום הקר מקבל אז חום מהחומר המוצק. באמצעות תהליך זה ניתן לממש את העברת החום. ;

מחליף החום של קיר המחיצה מנצל גם את הולכת החום של המתווך, והמדיה הקרה והחמה מופרדות על ידי קיר מחיצה מוצק, ומחליפה חום דרך קיר המחיצה. עבור מפעלי חימום, מחליפי חום של קיר מחיצה הם הנפוצים ביותר. על פי מבנים שונים, ניתן לחלק אותו גם למחליפי חום צינורות, מחליפי חום צלחות ומחלפי חום של צינורות חום.

1

מחליף חום מעטפת וצינור

מחליפי חום של מעטפת וצינור נקראים גם מחליפי חום של מעטפת וצינור. זהו מחליף חום מחולק לקיר המשתמש בדופן של צרור הצינורות הסגור במעטפת כמשטח העברת החום. סוג זה של מחליף חום יש מבנה פשוט יחסית ופעולה אמינה. זה יכול להיות עשוי מחומרים מבניים שונים (בעיקר חומרי מתכת), וניתן להשתמש בו בטמפרטורה גבוהה ובלחץ גבוה. זהו הסוג הנפוץ ביותר כיום.

מחליף חום מעטפת וצינור

על פי אמצעי הפיצוי שננקטו, ניתן לחלק מחליפי חום עם מעטפת וצינור לארבעה סוגים: מחליפי חום עם יריעות צינור קבועות, מחליפי חום עם ראש צף, מחליפי חום עם צינור U ומחלפי חום ארגזים.

2

מחליף חום יריעות צינור קבוע

מחליף חום של יריעות צינור קבוע הוא סוג של מחליף חום של מעטפת וצינור. יריעות הצינור בשני הקצוות של מחליף החום של יריעות הצינור הקבוע מחוברות למעטפת באמצעות ריתוך, ומורכבות בעיקר ממעטפת, יריעת צינור, צרור צינורות, מכסה עליון (ראש) ורכיבים נוספים.

מחליף חום יריעות צינור קבוע

היתרונות של מחליפי חום עם יריעות צינור קבועים הם:

◆ מבנה פשוט;

◆ באותו קוטר מעטפת, מספר הצינורות הוא הגדול ביותר והמעקף הוא הקטן ביותר;

◆ ניתן להחליף כל צינור לחילופי חום, והחלק הפנימי של הצינור קל לניקוי.

החסרונות של מחליפי חום עם יריעות צינור קבועים הם:

◆ לא ניתן לנקות את צד המעטפת באופן מכני;

◆ כאשר הפרש הטמפרטורה בין צינור חילופי החום למעטפת גדול (יותר מ-50 מעלות), יווצר לחץ הפרש הטמפרטורה. הפתרון הוא התקנת מפרק התפשטות על המעטפת, כך שהלחץ בצד המעטפת לא יכול להיות גבוה מדי בגלל הגבלת חוזק המפרק;

◆ זה מתאים רק לאירועי עבודה שבהם הנוזל נקי ואינו קל לקנה מידה, והפרש הטמפרטורה בין שני הנוזלים קטן או הפרש הטמפרטורות גדול אך הלחץ בצד המעטפת אינו גבוה.

3

מחליף חום ראש צף

מחליף החום של הראש הצף הוא מעין מחליף חום של מעטפת וצינור. יש לו קצה אחד של לוחית הצינור שאינו מחובר למעטפת והוא יכול לצוף בחופשיות בכיוון הצירי. זה נקרא גם ראש צף. הראש הצף מורכב מצלחת צינור צף, טבעת וו ומכסה קצה ראש צף, המהווה חיבור ניתן להסרה, וניתן לשלוף את צרור הצינורות מהקליפה.

מחליף חום ראש צף

היתרונות של מחליפי חום ראש צף הם:

◆ אם יש הפרש טמפרטורה בין צינור חילופי החום למעטפת, כלומר כאשר המעטפת או צינור חילופי החום מתרחבים, לא יהיה לחץ על הפרש טמפרטורה;

◆ניתן לשלוף את צרור הצינורות מהמעטפת, דבר שנוח לניקוי בתוך הצינורות ובין הצינורות.

החסרונות של מחליפי חום ראש צף הם:

◆ מבנה מסובך, כמות גדולה של חומרים ועלות גבוהה;

◆אם האיטום בין כיסוי הראש הצף ליריעת הצינור הצף אינו הדוק, תתרחש דליפה פנימית, וכתוצאה מכך ערבוב של שני המדיה.

4

מחליף חום U-Tube

מחליף חום צינור בצורת U הוא מעין מחליף חום של מעטפת וצינור, המורכב מיריעות צינורות, קונכיות, צרורות צינורות ורכיבים נוספים. כל צינור של מחליף חום U-tube מכופף לצורת U, והכניסה והיציאה מותקנים בהתאמה משני הצדדים של אותה יריעת צינור. הראש מחולק לשני חדרים על ידי מחיצה, כך שניתן להרחיב ולכווץ כל צינור בחופשיות. , ללא קשר לצינורות וביתים אחרים.

מחליף חום U-Tube

היתרונות של מחליפי חום U-tube הם:

◆ צרור הצינורות יכול לצוף בחופשיות מבלי להתחשב בלחץ של הפרש הטמפרטורה, וניתן להשתמש בו במקרים עם הפרש טמפרטורה גדול;

◆ יש לו רק צלחת צינור אחת, פחות אוגנים, פחות נקודות דליפה ומבנה פשוט;

◆ מחליף חום צינור בצורת U אמין בפעולה ובעלות נמוכה.

החסרונות של מחליפי חום U-tube הם:

◆ קשה לנקות בתוך הצינור. מכיוון שהצינור צריך להיות בעל רדיוס כיפוף מסוים, שיעור הניצול של יריעת הצינור נמוך;

◆ המרחק בין הצינורות בשכבה הפנימית ביותר של צרור הצינורות גדול, וצד המעטפת קל לקצר. כאשר מהירות הזרימה בצינור גבוהה מדי, היא תגרום לשחיקה רצינית לקטע צינור העיקול בצורת U ולהשפיע על חיי השירות שלו;

◆אם הצינור הפנימי פגום, לא ניתן להחליפו, כך ששיעור הגרוטאות גבוה.

5

תרסיס מחליף חום

מחליף חום התרסיס הוא מעין מחליף חום צינורי, המקבע את צינורות חילופי החום על מסגרת הפלדה בשורות, הנוזל החם זורם בצינורות, ומי הקירור נשפכים באופן שווה ממכשיר הריסוס העליון, כך שהוא נקרא גם Spray Cooler. החלק החיצוני של הצינור של מחליף החום בתרסיס הוא שכבה של סרט נוזלי עם רמה גבוהה של מערבולות, ומקדם העברת החום מחוץ לצינור גדול בהרבה מזה של מחליף החום השקוע. בנוסף, מחליף החום בתרסיס ממוקם ברובו במקום שבו האוויר מסתובב, וגם אידוי מי הקירור לוקח חלק מהחום, מה שיכול להפחית את טמפרטורת מי הקירור ולהגביר את הכוח המניע של העברת החום. . בהשוואה למחליף חום הטבילה, השפעת העברת החום של מחליף החום בתרסיס משתפרת מאוד.

תרסיס מחליף חום

היתרונות של מחליפי חום בהתזה הם:

◆ מבנה פשוט ועלות נמוכה;

◆ זה יכול להפחית את הטמפרטורה של מי קירור ולהגביר את הכוח המניע של העברת חום;

◆ יכול לעמוד בלחץ גבוה;

◆ קל לתחזוקה וניקוי, דרישות איכות מים נמוכה.

החסרונות של מחליפי חום בהתזה הם:

◆ ריסוס לא אחיד של מי קירור ישפיע על אפקט העברת החום;

◆ ניתן להתקין אותו רק בחוץ.

6

מחליף חום צינור

מחליף חום המעטפת הוא מעין מחליף חום צינור, שהוא מארז עגול קונצנטרי המחובר באמצעות שני צינורות סטנדרטיים בגדלים שונים. החיצוני נקרא צד הקליפה והפנימי נקרא צד הצינור. שני אמצעים שונים יכולים לזרום הפוך (או באותו כיוון) בצד המעטפת ובצד הצינור כדי להשיג את האפקט של חילופי חום. מחליפי חום של צינור וצינור מורכבים לרוב ממעטפת (כולל מעטפת פנימית ומעטפת חיצונית), מרפק בצורת U, קופסת מילוי וכדומה.

מחליף חום צינור

היתרונות של מחליפי חום מעטפת הם:

◆ מבנה פשוט, מסוגל לעמוד בלחץ גבוה;

◆ ניתן להגדיל או להקטין את שטח העברת החום בהתאם לצרכים, וזה נוח ליישום.

החסרונות של מחליפי חום מעטפת הם:

◆ ישנם חיבורים רבים בין צינורות, אשר קל לדלוף;

◆ שטח רצפה גדול וצריכת מתכת גדולה ליחידת משטח העברת חום.

7

מחליף חום עם מעיל

מחליף החום המעוצב הוא מעין מחליף חום צלחות, המיוצר על ידי התקנת מעיל על הקיר החיצוני של המיכל, ובעל מבנה פשוט; אך משטח החימום שלו מוגבל על ידי דופן המיכל, ומקדם העברת החום אינו גבוה. על מנת לשפר את מקדם העברת החום ולחמם את הנוזל בקומקום בצורה אחידה, ניתן להתקין בקומקום מערבל. כאשר מי קירור או חומר חימום שאינו מחליף שלב מועברים לתוך המעיל, ניתן להגדיר במעיל בפלולי ספירלה או אמצעים אחרים להגברת המערבולת כדי להגדיל את מקדם העברת החום בצד אחד של המעיל. על מנת לפצות על היעדר משטח העברת חום, ניתן להתקין סלילים בתוך הקומקום. מחליפי חום מעוטרים נמצאים בשימוש נרחב לחימום וקירור של תהליכי תגובה.

מחליף חום עם מעיל

היתרונות של מחליפי חום עם מעיל הם:

◆ מבנה פשוט;

◆ קל לעיבוד.

החסרונות של מחליפי חום עם מעיל הם:

◆ אזור העברת חום קטן ויעילות העברת חום נמוכה.

8

מחליף חום לוחות ספירלה

מחליף חום צלחות ספירלי הוא מעין מחליף חום צלחות, העשוי משתי לוחות מתכת מקבילים, היוצרים בתוכם שתי תעלות ספירלות קונצנטריות. מחיצה מוגדרת במרכז מחליף החום כדי להפריד בין תעלות הספירלה, ועמודת מרחק מרותכת בין שתי הלוחות כדי לשמור על מרווח הערוצים.

מחליף חום לוחות ספירלה

היתרונות של מחליפי חום ספירליים הם:

◆ מקדם העברת חום גבוה;

◆ לא קל להרחיב ולחסום;

◆ מסוגל לנצל מקור חום עם טמפרטורה נמוכה יותר;

◆ מבנה קומפקטי.

החסרונות של מחליפי חום לוחות ספירלה הם:

◆ לחץ ההפעלה והטמפרטורה לא צריכים להיות גבוהים מדי;

◆ זה לא קל לשפץ.

9

מחליף חום צינור חום

צינור החום נוצר על ידי מילוי כמות מסוימת של נוזל עבודה מסוים בצינור מתכת אטום המסיר גז שאינו ניתן לעיבוי. נוזל העבודה סופג חום בקצה החם ורותח ומתאדה. הקיטור שנוצר זורם לקצה הקר כדי להתעבות ולשחרר חום סמוי. הקונדנסט חוזר לקצה החם ורותח ומתאדה שוב. מחזור זה חוזר על עצמו, והחום מועבר ללא הרף מהקצה החם לקצה הקר.

מחליף חום צינור חום

היתרונות של מחליפי חום צינורות חום הם:

◆ מבנה פשוט, חיי שירות ארוכים ותפעול אמין;

◆ מוליכות תרמית גבוהה במיוחד ותכונה איזותרמית טובה;

◆ ניתן לשנות את אזור העברת החום משני הצדדים של הצד הקר והחם באופן שרירותי, הוא יכול להעביר חום למרחק רב, ויכול לשלוט בטמפרטורה.

החסרונות שלו הם:

◆ עמידות חמצון ירודה ועמידות בטמפרטורה גבוהה.

אמצעי זהירות לשימוש במחליף חום:

◆ שמור על רשת הצינורות נקייה. בין אם זה לפני העבודה או לאחר סיום העבודה, יש לנקות את רשת הצינורות כדי למנוע חסימה של מחליף החום. בנוסף, יש לשים לב לניקוי מכשיר הטיהור והמסנן, כך שניתן יהיה להשלים את כל עבודת החלפת החום בצורה חלקה.

◆ שליטה קפדנית במים המרוככים. לפני עיבוד מצע החימום יש לבדוק את איכות המים במערכת ובמיכל הריכוך ולהזריק לאחר אישור שאיכות המים כשירה.

◆ בדוק את המערכת החדשה. עבור המערכת החדשה, לא ניתן להשתמש בה לסירוגין עם מחליף החום באופן מיידי, אך יש להפעיל את המערכת החדשה תוך פרק זמן מוגדר, וניתן לשלב את מחליף החום במערכת רק לאחר סיום בדיקת הפעולה. המטרה של זה היא למנוע מזיהומים ברשת הצינורות לפגוע בציוד הפנימי של מחליף החום