Ein Hitzeex-Wechsler ist ein Stück der Ausrüstung, die für die effiziente Wärmeübertragung von einem Medium bis einen anderen gebaut ist. Die Medien können durch eine feste Wand getrennt werden, so dass sie sich nie vermischen, oder sie im direkten Kontakt sein können. Sie werden in Raumheizung, Kühlung, Klimatisierung, Kraftwerken, chemischen Werken, petrochemischen Werken, Erdölraffinerien, Erdgas-Verarbeitung und Abwasser-Behandlung weit verwendet. Das klassische Beispiel eines Hitzeex-Wechslers wird in einem inneren Verbrennungsmotor gefunden, in dem eine zirkulierende als Motorkühlmittel bekannte Flüssigkeit durch Heizkörper-Rollen und Luftströme vorbei an den Rollen fließt, der das Kühlmittel abkühlt und die eingehende Luft heizt.

Fluss-Einordnung

Image:Heat_exc_1-1.svg|Fig. 1: Shell und Tube heizen Ex-Wechsler, einzelner Pass (1-1 paralleler Fluss)

Image:Heat_exc_2-1.png|Fig. 2: Shell und Tube heizen Ex-Wechsler, 2-Pässe-Tube-Seite (1-2 crossflow)

Image:Heat_exc_2-2.png|Fig. 3: Shell und Tube heizen Ex-Wechsler, 2-Pässe-Schale-Seite, 2-Pässe-Tube-Seite (2-2 Gegenstrom)

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Es gibt zwei primäre Klassifikationen von Hitzeex-Wechslern gemäß ihrer Fluss-Einordnung. In Hitzeex-Wechslern des parallelen Flusses gehen die zwei Flüssigkeiten in den Ex-Wechsler an demselben Ende und das Reisen in der Parallele zu einander auf die andere Seite ein. In Gegenfluss-Hitzeex-Wechslern gehen die Flüssigkeiten in den Ex-Wechsler von entgegengesetzten Enden ein. Das aktuelle Gegendesign ist am effizientesten, in dem es den grössten Teil der Hitze von der Hitze (Übertragung) Medium übertragen kann. Sieh gegenaktuellen Austausch. In einem Quer-Fluss-Hitzeex-Wechsler reisen die Flüssigkeiten grob rechtwinklig auf einander durch den Ex-Wechsler.

Für die Leistungsfähigkeit werden Hitzeex-Wechsler entworfen, um die Fläche der Wand zwischen den zwei Flüssigkeiten zu maximieren, während man Widerstand gegen die Flüssigkeitsströmung durch den Ex-Wechsler minimiert. Die Leistung des Ex-Wechslers kann auch durch die Hinzufügung von Flossen oder Runzeln in einem oder beiden Richtungen betroffen werden, die Fläche vergrößern und Flüssigkeitsströmung leiten oder Turbulenz veranlassen können.

Die Fahrtemperatur über die Wärmeübertragungsoberfläche ändert sich mit der Position, aber eine passende Mitteltemperatur kann definiert werden. In einfachsten Systemen ist das der "Klotz Mitteltemperaturunterschied" (LMTD). Manchmal sind direkte Kenntnisse des LMTD nicht verfügbar, und die NTU Methode wird verwendet.

Typen von Hitzeex-Wechslern

Shell und Tube heizen Ex-Wechsler

Shell und Tube-Hitzeex-Wechsler bestehen aus einer Reihe von Tuben. Ein Satz dieser Tuben enthält die Flüssigkeit, die entweder geheizt oder abgekühlt werden muss. Die zweite Flüssigkeit geht die Tuben durch, die geheizt oder abgekühlt werden, so dass sie entweder die Hitze zur Verfügung stellen oder die erforderliche Hitze absorbieren kann. Eine Reihe von Tuben wird das Tube-Bündel genannt und kann aus mehreren Typen von Tuben zusammengesetzt werden: Ebene, längs gerichtet finned, usw. Shell und Tube-Hitzeex-Wechsler wird normalerweise für Hochdruckanwendungen (mit dem Druck verwendet, der größer ist als 30 Bar und Temperaturen, die größer sind als 260 °C). Das ist, weil die Schale und Tube-Hitzeex-Wechsler wegen ihrer Gestalt robust sind. Es gibt mehrere Thermaldesigneigenschaften, die in Betracht gezogen werden sollen, wenn man die Tuben in der Schale und den Tube-Hitzeex-Wechslern entwirft. Diese schließen ein:

• Tube-Diameter: Das Verwenden eines kleinen Tube-Diameters macht den Hitzeex-Wechsler sowohl wirtschaftlich als auch kompakt. Jedoch ist es für den Hitzeex-Wechsler wahrscheinlicher, schneller schmutzig zu werden, und die kleine Größe macht mechanische Reinigung des Beschmutzens schwierig. Um über das Beschmutzen und die Reinigung von Problemen vorzuherrschen, können größere Tube-Diameter verwendet werden. Um so das Tube-Diameter zu bestimmen, müssen der verfügbare Raum, die Kosten und die schmutzig werdende Natur der Flüssigkeiten betrachtet werden.
• Tube-Dicke: Die Dicke der Wand der Tuben wird gewöhnlich beschlossen zu sichern:
• Es gibt genug Zimmer für die Korrosion
• Dieses Fluss-veranlasste Vibrieren hat Widerstand
• Axiale Kraft
• Verfügbarkeit von Ersatzteilen
• Reifen-Kraft (um innerem Tube-Druck zu widerstehen)

,

• Die Knickung der Kraft (um Überdruck in der Schale zu widerstehen)

,

• Tube-Länge: Hitzeex-Wechsler sind gewöhnlich preiswerter, wenn sie ein kleineres Schale-Diameter und eine lange Tube-Länge haben. So normalerweise gibt es ein Ziel, den Hitzeex-Wechsler so lange zu machen, wie möglich während nicht außerordentliche Produktionsfähigkeiten. Jedoch gibt es viele Beschränkungen dafür einschließlich des an der Seite verfügbaren Raums, wohin es dabei ist, verwendet zu werden, und das Bedürfnis sicherzustellen, dass es Tuben gibt, die in Längen verfügbar sind, die zweimal die erforderliche Länge sind (so dass die Tuben zurückgezogen und ersetzt werden können). Außerdem muss es nicht vergessen werden, dass lange, dünne Tuben schwierig sind, wegzunehmen und zu ersetzen.
• Tube-Wurf: Wenn man die Tuben entwirft, ist es praktisch, um sicherzustellen, dass der Tube-Wurf (d. h., der Zentrum-Achsabstand von angrenzenden Tuben) nicht weniger als 1.25mal das Außendiameter der Tuben ist. Ein größerer Tube-Wurf führt zu einem größeren gesamten Schale-Diameter, das zu einem teureren Hitzeex-Wechsler führt.
• Tube-Runzeln: Dieser Typ von Tuben, die hauptsächlich für die Schläuche verwendet sind, vergrößert die Turbulenz der Flüssigkeiten, und die Wirkung ist in der Wärmeübertragung sehr wichtig, die eine bessere Leistung gibt.
• Tube-Lay-Out: Bezieht sich darauf, wie Tuben innerhalb der Schale eingestellt werden. Es gibt vier Haupttypen des Tube-Lay-Outs, die, dreieckig (30 °), rotieren gelassen dreieckig (60 °), Quadrat (90 °) sind und Quadrat (45 °) rotieren gelassen haben. Die Dreiecksmuster werden verwendet, um größere Wärmeübertragung zu geben, weil sie die Flüssigkeit zwingen, auf eine unruhigere Mode um die Rohrleitung zu fließen. Quadratmuster werden verwendet, wo hohes Beschmutzen erfahren wird und Reinigung regelmäßiger ist.
• Leitblech-Design: Leitbleche werden in der Schale und den Tube-Hitzeex-Wechslern verwendet, um Flüssigkeit über das Tube-Bündel zu leiten. Sie laufen rechtwinklig zur Schale und halten das Bündel, die Tuben am sich senkenden über eine lange Länge verhindernd. Sie können auch die Tuben davon abhalten zu vibrieren. Der allgemeinste Typ des Leitbleches ist das segmentäre Leitblech. Die halbkreisförmigen segmentären Leitbleche werden an 180 Graden zu den angrenzenden Leitblechen orientiert, die die Flüssigkeit zwingen, aufwärts und abwärts zwischen dem Tube-Bündel zu fließen. Leitblech-Abstand ist von großer thermodynamischer Bedeutung, wenn er Schale und Tube-Hitzeex-Wechsler entwirft. Leitbleche müssen mit der Rücksicht für die Konvertierung von Druck-Fall und Wärmeübertragung unter Drogeneinfluss sein. Für die Thermowirtschaftsoptimierung wird es darauf hingewiesen, dass die Leitbleche nicht näher unter Drogeneinfluss sind als 20 % des inneren Diameters der Schale. Leitbleche unter Drogeneinfluss zu haben, verursacht zu nah einen größeren Druck-Fall wegen der Fluss-Wiederrichtung. Folglich die Leitbleche unter Drogeneinfluss zu weit zu haben, bedeutet einzeln, dass es kühlere Punkte an den Ecken zwischen Leitblechen geben kann. Es ist auch wichtig sicherzustellen, dass die Leitbleche nahe genug unter Drogeneinfluss sind, dass sich die Tuben nicht senken. Der andere Haupttyp des Leitbleches ist die Scheibe und das Berliner-Leitblech, das aus zwei konzentrischen Leitblechen besteht, sieht das breitere Außenleitblech wie ein Berliner aus, während das innere Leitblech als eine Platte gestaltet wird. Dieser Typ des Leitbleches zwingt die Flüssigkeit, jede Seite der Platte dann durch das Berliner-Leitblech zu verteilen, das einen verschiedenen Typ der Flüssigkeitsströmung erzeugt.

Teller-Hitzeex-Wechsler

Ein anderer Typ des Hitzeex-Wechslers ist der Teller-Hitzeex-Wechsler. Einer wird aus vielfachen, dünnen, ein bisschen getrennte Teller zusammengesetzt, die sehr große Flächen und Flüssigkeitsströmungsdurchgänge für die Wärmeübertragung haben. Diese Einordnung des aufgeschoberten Tellers kann in einem gegebenen Raum wirksamer sein, als die Schale und der Tube-Hitzeex-Wechsler. Fortschritte in der Dichtung und Hartlöten-Technologie haben den Hitzeex-Wechsler des Teller-Typs immer praktischer gemacht. In HVAC Anwendungen werden große Hitzeex-Wechsler dieses Typs Teller-Und-Rahmen genannt; wenn verwendet, in offenen Schleifen sind diese Hitzeex-Wechsler normalerweise des Dichtungstyps, um periodische Zerlegung, Reinigung und Inspektion zu erlauben. Es gibt viele Typen dauerhaft verpfändeter Teller-Hitzeex-Wechsler, solcher, wie mit dem kurzem Bad hartgelötet und vakuumhartgelötet Teller-Varianten, und sie werden häufig für Anwendungen des geschlossenen Regelkreises wie Kühlung angegeben. Teller-Hitzeex-Wechsler unterscheiden sich auch in den Typen von Tellern, die, und in den Konfigurationen jener Teller verwendet werden. Auf einige Teller kann mit "dem Chevron" oder den anderen Mustern gestampft werden, wo andere Flossen und/oder Rinnen maschinell hergestellt haben können.

Teller & Schale heizen Ex-Wechsler

Ein dritter Typ des Hitzeex-Wechslers ist Teller-& Schale-Hitzeex-Wechsler, der Teller-Hitzeex-Wechsler und Schale & Tube-Hitzeex-Wechsler-Technologien verbindet. Im Herzen des Hitzeex-Wechslers gibt es einen völlig geschweißten kreisförmigen Teller-Satz, der durch das Drücken und den Ausschnitt runder Teller und das Schweißen von ihnen zusammen gemacht wird. Sich Schnauzen werden hinzugefügt, die Fluss darin tragen und aus dem platepack (die 'Teller-Seite' flowpath).The völlig schweißen lassen hat, wird platepack in eine Außenschale gesammelt, die einen zweiten flowpath (die 'Seite von Shell') schafft. Teller- und Schale-Technologie bietet hohe Wärmeübertragung, Hochdruck, hoch Betriebstemperatur, Kompaktgröße an, niedrig schmutzig werdend, und nähern Sie sich nahe Temperatur. Insbesondere es tut völlig ohne Dichtungen, der Sicherheit gegen die Leckage am Hochdruck und den Temperaturen zur Verfügung stellt.

Adiabatischer Radhitzeex-Wechsler

Ein vierter Typ des Hitzeex-Wechslers verwendet einen festen oder flüssigen Zwischenladen, um Hitze zu halten, die dann auf die andere Seite des zu veröffentlichenden Hitzeex-Wechslers bewegt wird. Zwei Beispiele davon sind adiabatische Räder, die aus einem großen Rad mit feinen Fäden bestehen, die durch die heißen und kalten Flüssigkeiten und flüssigen Hitzeex-Wechsler rotieren.

Teller-Flosse heizt Ex-Wechsler

Dieser Typ des Hitzeex-Wechslers verwendet "eingeschobene" Durchgänge, die Flossen enthalten, um die Wirksamkeit der Einheit zu vergrößern. Die Designs schließen crossflow und Gegenfluss ein, der mit verschiedenen Finanzkonfigurationen wie gerade Flossen verbunden ist, gleichen Flossen und wellige Flossen aus.

Teller und Finanzhitzeex-Wechsler werden gewöhnlich aus der Aluminiumlegierung gemacht, die höhere Wärmeübertragungsleistungsfähigkeit zur Verfügung stellt. Das Material ermöglicht dem System, bei einer niedrigeren Temperatur zu funktionieren und das Gewicht der Ausrüstung zu reduzieren. Teller und Finanzhitzeex-Wechsler werden größtenteils für niedrige Temperaturdienstleistungen wie Erdgas, Helium und Sauerstoff-Verflüssigungswerke, Lufttrennungswerke verwendet und transportieren Industrien wie Motor und Flugzeugsmotoren.

Vorteile des Tellers und der Flosse heizen Ex-Wechsler:

• Hohe Wärmeübertragungsleistungsfähigkeit besonders in der Gasbehandlung
• Größeres Wärmeübertragungsgebiet
• Etwa 5mal leichter im Gewicht als diese der Schale und Tube heizen Ex-Wechsler.
• Fähig, Hochdruck zu widerstehen

Nachteile des Tellers und der Flosse heizen Ex-Wechsler:

• Könnte Blockierung verursachen, weil die Pfade sehr schmaler sind
• Schwierig, die Pfade zu reinigen
• Aluminiumlegierung ist gegen den Embrittlement Flüssigen Quecksilbermisserfolg empfindlich

Kissen-Teller heizt Ex-Wechsler

Ein Kissen-Teller-Ex-Wechsler wird in der Molkereiindustrie allgemein verwendet, um Milch in großen Hauptteil-Zisternen des rostfreien Stahls der direkten Vergrößerung abzukühlen. Der Kissen-Teller berücksichtigt das Abkühlen über fast die komplette Fläche der Zisterne ohne Lücken, die zwischen zum Äußeren der Zisterne geschweißten Pfeifen vorkommen würden.

Der Kissen-Teller wird mit einer dünnen Platte von Metall gebaut, das zur Oberfläche einer anderen dickeren Platte von Metall Punkt-geschweißt ist. Der dünne Teller wird in einem regelmäßigen Muster von Punkten oder mit einem schlangenförmigen Muster von Schweißstelle-Linien geschweißt. Nach dem Schweißen des beiliegenden Raums wird mit der genügend Kraft unter Druck gesetzt, um das dünne Metall zu veranlassen, sich um die Schweißstellen auszubauchen, einen Raum für Hitzeex-Wechsler-Flüssigkeiten bietend, um zu fließen, und ein charakteristisches Äußeres eines geschwollenen aus Metall gebildeten Kissens schaffend.

Flüssige Hitzeex-Wechsler

Das ist ein Hitzeex-Wechsler mit einem Benzin, das aufwärts durch eine Dusche von Flüssigkeit (häufig Wasser) geht, und die Flüssigkeit wird dann anderswohin genommen, bevor sie abgekühlt wird. Das wird allgemein verwendet, um Benzin abzukühlen, während man auch bestimmte Unreinheiten so entfernt, zwei Probleme sofort behebend. Es wird in Espresso-Maschinen als eine energiesparende Methode weit verwendet, überhitztes Wasser abzukühlen, das in der Förderung des Espressos zu verwenden ist.

Überflüssige Hitzewiederherstellungseinheiten

Waste Heat Recovery Unit (WHRU) ist ein Hitzeex-Wechsler, der Hitze von einem heißen Gasstrom wieder erlangt, während er sie einem Arbeitsmedium, normalerweise Wasser oder Öle überträgt. Der heiße Gasstrom kann das Abgas von einer Gasturbine oder einem Dieselmotor oder einem überflüssigen Benzin von der Industrie oder Raffinerie sein.

Dynamischer gekratzter Oberflächenhitzeex-Wechsler

Ein anderer Typ des Hitzeex-Wechslers wird" (dynamischen) gekratzten Oberflächenhitzeex-Wechsler genannt". Das wird hauptsächlich verwendet, um zu heizen oder mit Produkten der hohen Viskosität, Kristallisierungsprozessen, Eindampfung und hoch schmutzig werdenden Anwendungen kühl zu werden. Lange Laufzeiten werden wegen des dauernden Kratzens der Oberfläche, so Vermeidens des Beschmutzens und Erzielens einer nachhaltigen Wärmeübertragungsrate während des Prozesses erreicht.

Hitzeex-Wechsler der Phase-Änderung

Zusätzlich zu Anheizen- oder Abkühlen-Flüssigkeiten in gerade einer einzelnen Phase können Hitzeex-Wechsler verwendet, entweder um eine Flüssigkeit zu heizen um (oder Eitergeschwür) es zu verdampfen, oder als Kondensatoren verwendet werden, um einen Dampf abzukühlen und es zu einer Flüssigkeit zu kondensieren. In chemischen Werken und Raffinerien sind Wiederboiler, die verwendet sind, um eingehendes Futter für Destillationstürme zu heizen, häufig Hitzeex-Wechsler.

Destillationseinstellungen verwenden normalerweise Kondensatoren, um Destillat-Dämpfe zurück in Flüssigkeit zu kondensieren.

Kraftwerke, die Turbinen allgemein dampfgesteuert haben, verwenden Hitzeex-Wechsler, um Wasser in den Dampf zu kochen. Hitzeex-Wechsler oder ähnliche Einheiten, um Dampf von Wasser zu erzeugen, werden häufig Boiler oder Dampfgeneratoren genannt.

In genannten unter Druck gesetzten Wasserreaktoren der Kernkraftwerke werden spezielle große Hitzeex-Wechsler, die Hitze von der Vorwahl (Reaktorwerk) System zum sekundären (Dampfwerk) System passieren, Dampf von Wasser dabei erzeugend, Dampfgeneratoren genannt. Alle Fossil-angetriebenen und Kernkraftwerke mit dampfgesteuerten Turbinen haben Oberflächenkondensatoren, um den Auspuffdampf von den Turbinen in Kondensat (Wasser) für den Wiedergebrauch umzuwandeln.

Um Energie und kühl werdende Kapazität in chemischen und anderen Werken zu erhalten, können verbessernde Hitzeex-Wechsler verwendet werden, um Hitze von einem Strom zu übertragen, der zu einem anderen Strom abgekühlt werden muss, der, wie das Destillat-Abkühlen und Wiederboiler-Futter-Vorwärmen geheizt werden muss.

Dieser Begriff kann sich auch beziehen, um Ex-Wechsler zu heizen, die ein Material innerhalb ihrer Struktur enthalten, die eine Änderung der Phase hat. Das ist gewöhnlich ein Festkörper zur flüssigen Phase wegen des kleinen Volumen-Unterschieds zwischen diesen Staaten. Diese Änderung der Phase handelt effektiv als ein Puffer, weil es bei einer unveränderlichen Temperatur vorkommt, aber noch den Hitzeex-Wechsler berücksichtigt, um zusätzliche Hitze zu akzeptieren. Ein Beispiel, wo das untersucht worden ist, ist für den Gebrauch in der hohen Macht-Flugzeugselektronik.

Direkte Kontakt-Hitzeex-Wechsler

Direkte Kontakt-Hitzeex-Wechsler schließen Wärmeübertragung zwischen heißen und kalten Strömen von zwei Phasen ohne eine sich trennende Wand ein. So können solche Hitzeex-Wechsler als klassifiziert werden:

• Benzin - Flüssigkeit
• Unvermischbare Flüssigkeit - Flüssigkeit
• Fest-flüssig oder fest - Benzin

Direkteste Kontakt-Hitzeex-Wechsler fallen unter dem Benzin - Flüssige Kategorie, wohin Hitze zwischen einem Benzin und Flüssigkeit in der Form von Fällen, Filmen oder Sprays übertragen wird. [2]

Solche Typen von Hitzeex-Wechslern werden vorherrschend in der Klimatisierung, Verdunstung, heißen Industriewasserheizung, Wasser kühl werdende und sich verdichtende Werke verwendet.

HVAC Luftrollen

Einer des breitesten Gebrauches von Hitzeex-Wechslern ist für die Klimatisierung von Gebäuden und Fahrzeugen. Diese Klasse von Hitzeex-Wechslern wird Luftrollen allgemein genannt, oder rollt sich gerade wegen ihrer häufig schlangenförmigen inneren Röhren zusammen. Flüssigkeit zur Luft oder Luft zur Flüssigkeit sind HVAC Rollen normalerweise der modifizierten crossflow Einordnung. In Fahrzeugen werden Hitzerollen häufig Heizungskerne genannt.

Auf der flüssigen Seite dieser Hitzeex-Wechsler sind die allgemeinen Flüssigkeiten Wasser, eine Wasserglykol-Lösung, Dampf oder ein Kühlmittel. Um Rollen zu heizen, sind heißes Wasser und Dampf am üblichsten, und diese erhitzte Flüssigkeit wird durch Boiler zum Beispiel geliefert. Um Rollen abzukühlen, sind abgekühltes Wasser und Kühlmittel am üblichsten. Abgekühltes Wasser wird von einer Kälteanlage geliefert, die sehr weit weg potenziell gelegen wird, aber Kühlmittel muss aus einer nahe gelegenen sich verdichtenden Einheit kommen. Wenn ein Kühlmittel verwendet wird, ist die kühl werdende Rolle der Evaporator im Kühlungszyklus der Dampf-Kompression. HVAC Rollen, die diese direkte Vergrößerung von Kühlmitteln verwenden, werden DX-Rollen allgemein genannt.

Auf der Luftseite von HVAC-Rollen besteht ein bedeutender Unterschied zwischen denjenigen, die für die Heizung und diejenigen für das Abkühlen verwendet sind. Wegen psychrometrics hat Luft, die häufig abgekühlt wird, Feuchtigkeit, die sich daraus verdichtet, außer mit äußerst trockenen Luftströmen. Heizung einiger Luftzunahmen dass die Kapazität des Luftstroms, Wasser zu halten. So braucht die Heizung von Rollen nicht zu denken, dass die Feuchtigkeitskondensation auf ihrer Luftseite, aber Rollen abkühlend, entsprechend entworfen und ausgewählt werden muss, um ihre Einzelheit latent (Feuchtigkeit) sowie die vernünftigen (kühl werdenden) Lasten zu behandeln. Das Wasser, das entfernt wird, wird Kondensat-genannt.

Für viele Klimas, Wasser oder Dampf können HVAC Rollen zu eiskalten Bedingungen ausgestellt werden. Weil sich Wasser nach dem Einfrieren ausbreitet, können diese etwas teuer und schwierig, dünn ummauerte Hitzeex-Wechsler zu ersetzen, leicht beschädigt oder durch gerade einen Stopp zerstört werden. Als solcher ist der Stopp-Schutz von Rollen eine Hauptsorge von HVAC Entwerfern, Monteuren und Maschinenbedienern.

Die Einführung von innerhalb der Hitzeaustauschflossen gelegten Einrückungen hat Kondensation kontrolliert, Wassermolekülen erlaubend, in der abgekühlten Luft zu bleiben. Diese Erfindung hat Kühlung berücksichtigt, ohne des kühl werdenden Mechanismus zu vereisen.

Die Hitzeex-Wechsler in Brennöfen des direkten Verbrennens, die in vielen Wohnsitzen typisch sind, sind nicht 'Rollen'. Sie, sind statt dessen Hitzeex-Wechsler des Benzins zur Luft, die normalerweise aus gestampftem Stahlmetallblech gemacht werden. Die Verbrennungsprodukte verzichten auf eine Seite dieser Hitzeex-Wechsler und auf dem anderen zu bedingende Luft. Ein geknackter Hitzeex-Wechsler ist deshalb eine gefährliche Situation, die unmittelbare Aufmerksamkeit verlangt, weil Verbrennungsprodukte dann wahrscheinlich ins Gebäude eingehen werden.

Spiralförmige Hitzeex-Wechsler

Ein spiralförmiger Hitzeex-Wechsler (SHE), kann sich auf eine spiralenförmige (aufgerollte) Tube-Konfiguration mehr allgemein beziehen, der Begriff bezieht sich auf ein Paar von flachen Oberflächen, die aufgerollt werden, um die zwei Kanäle in einer Gegenfluss-Einordnung zu bilden. Jeder der zwei Kanäle hat einen langen gekrümmten Pfad. Ein Paar von flüssigen Häfen wird tangential mit den Außenarmen der Spirale verbunden, und axiale Häfen sind üblich, aber fakultativ.

Der Hauptvorteil von IHR ist sein hoch effizienter Gebrauch des Raums. Dieses Attribut wird häufig gestärkt und teilweise neu zugeteilt, um andere Verbesserungen in der Leistung gemäß weithin bekannten Umtauschen im Hitzeex-Wechsler-Design zu gewinnen. (Ein bemerkenswerter Umtausch ist Kapitalkosten gegen Betriebskosten.) Ein kompakter kann SIE verwendet werden, um einen kleineren Fußabdruck und so niedrigere vielseitige Kapitalkosten oder einen übergroßen zu haben, SIE kann verwendet werden, um weniger Druck-Fall, weniger pumpende Energie, höher Thermalleistungsfähigkeit und niedrigere Energiekosten zu haben.

Aufbau

Die Entfernung zwischen den Platten in den spiralförmigen Kanälen wird durch das Verwenden von Distanzscheibe-Knöpfen aufrechterhalten, die vor dem Rollen geschweißt wurden. Sobald der spiralförmige Hauptsatz gerollt worden ist, werden abwechselnde Spitze und unterste Ränder geschweißt und jedes Ende, das durch einen gasketed flachen oder konischen zum Körper zugeriegelten Deckel geschlossen ist. Das stellt sicher, dass kein Mischen von den zwei Flüssigkeiten vorkommen wird. Wenn eine Leckage geschieht, wird es vom Peripherie-Deckel bis die Atmosphäre, oder zu einem Durchgang sein, der dieselbe Flüssigkeit enthält.

Selbst Reinigung

SHEs werden häufig in der Heizung von Flüssigkeiten verwendet, die Festkörper enthalten und so eine Tendenz haben, das Innere des Hitzeex-Wechslers zu verschmutzen.

Der Tiefdruck-Fall gibt IHR seine Fähigkeit, das Beschmutzen leichter zu behandeln. SIE verwendet "selbst Reinigung" des Mechanismus, wodurch verschmutzte Oberflächen eine lokalisierte Zunahme in der flüssigen Geschwindigkeit verursachen, so die Schinderei (oder flüssige Reibung) auf der verschmutzten Oberfläche vergrößernd, so helfend, die Verstopfung zu entfernen und den Hitzeex-Wechsler sauber zu halten. "Die inneren Wände, die die Wärmeübertragungsoberfläche zusammensetzen, sind häufig ziemlich dick, der SIE sehr robust, und fähig macht, eine lange Zeit in anspruchsvollen Umgebungen zu dauern."

Sie werden auch leicht gereinigt, sich wie ein Ofen ausbreitend, wo sich irgendwelcher von foulant entwickelt, kann durch die Druck-Wäsche entfernt werden.

Selbstreinigungswasserfilter werden verwendet, um das System sauber und laufend ohne das Bedürfnis zu halten, zuzumachen oder Patronen und Taschen zu ersetzen.

Fluss-Maßnahmen

Es gibt drei Haupttypen von Flüssen in einem spiralförmigen Hitzeex-Wechsler:

1. Gegenaktueller Fluss: Flüssigkeiten fließen in entgegengesetzten Richtungen. Diese werden für flüssige Flüssigkeit verwendet, sich verdichtend und kühl werdende Gasanwendungen. Einheiten werden gewöhnlich vertikal bestiegen, wenn man Dampf kondensiert, und horizontal bestiegen, wenn man hohe Konzentrationen von Festkörpern behandelt.
2. Spiralförmiger Fluss des Flusses/Kreuzes: Eine Flüssigkeit ist im spiralförmigen Fluss und anderem in einem bösen Fluss. Spiralförmige Fluss-Durchgänge werden an jeder Seite für diesen Typ des spiralförmigen Hitzeex-Wechslers geschweißt. Dieser Typ des Flusses ist passend, um niedriges Dichte-Benzin zu behandeln, der den bösen Fluss durchführt, Druckverlust vermeidend. Es kann für flüssig-flüssige Anwendungen verwendet werden, wenn eine Flüssigkeit einen beträchtlich größeren Durchfluss hat als der andere.
3. Verteilter Fluss des Dampfs/Spirale: Dieses Design ist ein Kondensator, und wird gewöhnlich vertikal bestiegen. Es wird entworfen, um das Subabkühlen sowohl von Kondensat als auch von non-condensables zu befriedigen. Das Kühlmittel bewegt sich in einer Spirale und Blättern über die Spitze. Heißes Benzin, das in Erlaubnis als Kondensat über den untersten Ausgang eingeht.

Anwendungen

SIE ist für Anwendungen wie Pasteurisierung, digester Heizung, Hitzewiederherstellung gut, vorwärmend (sieh: recuperator), und das ausfließende Abkühlen. Für die Matsch-Behandlung sind SHEs allgemein kleiner als andere Typen von Hitzeex-Wechslern.

Auswahl

Wegen der vielen Variablen beteiligte, auswählende optimale Hitzeex-Wechsler ist schwierig. Handberechnungen sind möglich, aber viele Wiederholungen sind normalerweise erforderlich. Als solcher werden Hitzeex-Wechsler meistenteils über Computerprogramme entweder von Systementwerfern ausgewählt, die normalerweise Ingenieure, oder durch Ausrüstungsverkäufer sind.

Um einen passenden Hitzeex-Wechsler auszuwählen, würden die Systementwerfer (oder Ausrüstungsverkäufer) die Designbeschränkungen für jeden Hitzeex-Wechsler-Typ erstens denken.

Obwohl gekostet häufig das erste bewertete Kriterium ist, gibt es mehrere andere wichtige Selektionskriterien, die einschließen:

• Hoher / Tiefdruck beschränkt
• Thermalleistung
• Temperatur ordnet an
• Produktmischung (Flüssigkeit/Flüssigkeit, particulates oder Flüssigkeit der hohen Festkörper)
• Druck-Fälle über den Ex-Wechsler
• Flüssigkeitsströmungskapazität
• Cleanability, Wartung und Reparatur
• Materialien, die für den Aufbau erforderlich

sind

• Fähigkeit und Bequemlichkeit der zukünftigen Vergrößerung

Die Auswahl des richtigen Hitzeex-Wechslers (HX) verlangt einige Kenntnisse der verschiedenen Hitzeex-Wechsler-Typen, sowie die Umgebung, in der die Einheit funktionieren muss. Normalerweise in der Fertigungsindustrie werden mehrere sich unterscheidende Typen von Hitzeex-Wechslern für gerade einen Prozess oder System verwendet, um das Endprodukt abzuleiten. Zum Beispiel, ein Kessel HX für das Vorwärmen, eine doppelte Pfeife HX für die 'Transportunternehmen'-Flüssigkeit und einen Teller und den Rahmen HX für das Endabkühlen. Mit genügend Kenntnissen von Hitzeex-Wechsler-Typen und Betriebsvoraussetzungen kann eine passende Auswahl gemacht werden, den Prozess zu optimieren.

Die Überwachung und Wartung

Online die Überwachung von kommerziellen Hitzeex-Wechslern wird durch das Verfolgen des gesamten Wärmeübertragungskoeffizienten getan. Der gesamte Wärmeübertragungskoeffizient neigt dazu, sich mit der Zeit wegen des Beschmutzens zu neigen.

Indem

er den gesamten Wärmeübertragungskoeffizienten von Ex-Wechsler-Durchflüssen und Temperaturen regelmäßig berechnet, kann der Eigentümer des Hitzeex-Wechslers schätzen, wenn die Reinigung des Hitzeex-Wechslers wirtschaftlich attraktiv sein wird.

Die Integritätsinspektion des Tellers und röhrenförmigen Hitzeex-Wechslers kann in situ durch das Leitvermögen oder die Helium-Gasmethoden geprüft werden. Diese Methoden bestätigen die Integrität der Teller oder Tuben, um jede böse Verunreinigung und die Bedingung der Dichtungen zu verhindern.

Die mechanische Integritätsüberwachung von Hitzeex-Wechsler-Tuben kann durch Nichtzerstörende Methoden wie Wirbel-Strom-Prüfung geführt werden.

Das Beschmutzen

Das Beschmutzen kommt vor, wenn sich Unreinheiten auf der Hitzeaustauschoberfläche ablagern.

Die Absetzung dieser Unreinheiten kann verursacht werden durch:

• Niedrige Wandscherspannung
• Niedrige flüssige Geschwindigkeiten
• Hohe flüssige Geschwindigkeiten
• Reaktionsprodukt fester Niederschlag
• Niederschlag von aufgelösten Unreinheiten wegen Hochwandtemperaturen

Die Rate des Hitzeex-Wechsler-Beschmutzens wird durch die Rate der Partikel-Absetzung weniger re-entrainment/suppression bestimmt. Dieses Modell wurde 1959 von Kern und Seaton ursprünglich vorgeschlagen.

Das grobe Ölex-Wechsler-Beschmutzen. In der kommerziellen groben Ölraffinierung wird grobes Öl von zu vor dem Eingehen in die Destillationssäule geheizt. Eine Reihe der Schale und Tube-Hitzeex-Wechsler wird normalerweise verwendet, um Hitze zwischen dem groben Öl und den anderen Ölströmen auszutauschen, um das Rohöl zu vor der Heizung in einem Brennofen zu bekommen. Das Beschmutzen kommt auf der groben Seite dieser Ex-Wechsler wegen der asphaltene Unlösbarkeit vor. Die Natur der asphaltene Löslichkeit in grobem Öl wurde von Wiehe und Kennedy erfolgreich modelliert. Der Niederschlag von unlöslichem asphaltenes in Rohöl wärmt Züge vor ist als eine erste Ordnungsreaktion von Ebert und Panchal erfolgreich modelliert worden, der sich auf der Arbeit von Kern und Seaton ausgebreitet hat.

Das Abkühlen des Wasserbeschmutzens.

Kühl werdende Wassersysteme sind gegen das Beschmutzen empfindlich. Das Abkühlen von Wasser hat normalerweise einen hohen aufgelösten Gesamtfestkörper-Inhalt und hat gallertartige Festkörper aufgehoben. Der lokalisierte Niederschlag von aufgelösten Festkörpern kommt an der Hitzeaustauschoberfläche wegen Wandtemperaturen höher vor als Hauptteil-Flüssigkeitstemperatur. Niedrige flüssige Geschwindigkeiten (weniger als 3 ft/s) erlauben aufgehobenen Festkörpern, sich auf der Hitzeaustauschoberfläche niederzulassen. Das Abkühlen von Wasser ist normalerweise auf der Tube-Seite einer Schale und Tube-Ex-Wechslers, weil es leicht ist zu reinigen. Um zu verhindern, schmutzig zu werden, stellen Entwerfer normalerweise sicher, dass das Abkühlen der Wassergeschwindigkeit größer ist als und Hauptteil-Flüssigkeitstemperatur weniger aufrechterhalten wird als. Andere Annäherungen, um schmutzig werdende Kontrolle zu kontrollieren, verbinden die "blinde" Anwendung von biocides und Antiskala-Chemikalien mit der periodischen Laboratorium-Prüfung.

Wartung

Teller-Hitzeex-Wechsler müssen auseinander genommen und regelmäßig gereinigt werden. Röhrenförmige Hitzeex-Wechsler können durch solche Methoden wie Säure-Reinigung, das Sandstrahlen, das Hochdruckwasserstrahl, die Kugel-Reinigung oder die Bohrmaschine-Stangen gereinigt werden.

In groß angelegten kühl werdenden Wassersystemen für Hitzeex-Wechsler, Wasserbehandlung wie Reinigung, werden Hinzufügung von Chemikalien und Prüfung, verwendet, um das Beschmutzen der Hitzeaustauschausrüstung zu minimieren. Andere Wasserbehandlung wird auch in Dampfsystemen für Kraftwerke verwendet, um usw. das Beschmutzen und die Korrosion des Hitzeaustausches und der anderen Ausrüstung zu minimieren.

Eine Vielfalt von Gesellschaften hat angefangen, Wasser geborene Schwingungstechnologie zu verwenden, um biofouling zu verhindern. Ohne den Gebrauch von Chemikalien hat dieser Typ der Technologie in der Versorgung eines Unterdruckfalls in Hitzeex-Wechslern geholfen.

In der Natur

Menschen

Die menschlichen Nasengänge dienen als ein Hitzeex-Wechsler, der Luft wärmt, die wird einatmet, und Luft abkühlt, die wird ausatmet. Sie können seine Wirksamkeit demonstrieren, indem Sie Ihre Hand vor Ihrem Gesicht und dem Ausatmen zuerst durch Ihre Nase und dann durch Ihren Mund stellen. Durch Ihre Nase ausgeatmete Luft wird wesentlich kühler sein.

In Arten, die Außenhoden (wie Menschen) haben, wird die Arterie zum Hoden durch ein Ineinandergreifen von Adern genannt den pampiniform plexus umgeben. Das kühlt das Blut ab, das zum Hoden geht, während es das Zurückbringen-Blut wiederheizt.

Vögel, Fisch, Seesäugetiere

"Gegenaktuelle" Hitzeex-Wechsler kommen natürlich im Umlauf-System des Fisches, der Walfische und der anderen Seesäugetiere vor. Arterien zur Haut, die warmes Blut trägt, werden mit Adern von der Haut verflochten, die kaltes Blut trägt, das warme arterielle Blut veranlassend, Hitze mit dem kalten venösen Blut auszutauschen. Das reduziert den gesamten Hitzeverlust in kaltem Wasser. Hitzeex-Wechsler sind auch in der Zunge von baleen Walfischen da, weil große Volumina von Wasser durch ihre Münder fließen. Das Durchwaten von Vögeln verwendet ein ähnliches System, um Hitzeverluste von ihrem Körper bis ihre Beine ins Wasser zu beschränken.

In der Industrie

Hitzeex-Wechsler werden in der Industrie weit verwendet, sowohl um in großem Umfang Industrieprozesse abzukühlen als auch zu heizen. Der Typ und die Größe des verwendeten Hitzeex-Wechslers können geschneidert werden, um einem Prozess abhängig vom Typ von Flüssigkeit, seiner Phase, Temperatur, Dichte, Viskosität, Druck, chemischer Zusammensetzung und verschiedenen anderen thermodynamischen Eigenschaften anzupassen.

In vielen Industrieprozessen gibt es Verschwendung der Energie oder eines Hitzestroms, der erschöpft wird, können Hitzeex-Wechsler verwendet werden, um diese Hitze wieder zu erlangen und sie zu stellen, um durch die Heizung eines verschiedenen Stroms im Prozess zu verwenden. Diese Praxis spart viel Geld in der Industrie, weil die Hitze, die anderen Strömen von den Hitzeex-Wechslern geliefert ist, aus einer Außenquelle sonst kommen würde, die teurer und für die Umgebung schädlicher ist.

Hitzeex-Wechsler werden in vielen Industrien verwendet, von denen einige einschließen:

• Vergeuden Sie Wasserbehandlung
• Kühlungssysteme
• Industrie der Wein-Brauerei
• Erdölindustrie.

In der überflüssigen Wasserbehandlungsindustrie spielen Hitzeex-Wechsler eine Lebensrolle im Aufrechterhalten optimaler Temperaturen innerhalb von Schlammfaulkammern, um das Wachstum von Mikroben zu fördern, die Schadstoffe vom überflüssigen Wasser entfernen. Die allgemeinen Typen von in dieser Anwendung verwendeten Hitzeex-Wechslern sind der doppelte Pfeife-Hitzeex-Wechsler sowie der Teller und Rahmenhitzeex-Wechsler.

Im Flugzeug

Im kommerziellen Flugzeug werden Hitzeex-Wechsler verwendet, um Hitze vom Ölsystem des Motors zu nehmen, um kalten Brennstoff zu heizen. Das verbessert Kraftstoffleistungsfähigkeit, sowie reduziert die Möglichkeit von Wasser, das im Brennstoff verführt ist, der in Bestandteilen friert.

Anfang 2008 ein Boeing 777, der weil fliegt, ist Flug 38 von British Airways gerade knapp an der Startbahn abgestürzt. Anfang eine Flugzeugsmaschinenbedienern gesandte 2009-Aktualisierung der Boeing wurde das Problem als spezifisch zu den Motorölbrennstoff-Fluss-Hitzeex-Wechslern von Rolls-Royce identifiziert. Andere Hitzeex-Wechsler oder Flugzeug von Boeing 777, das durch GE oder Motoren von Pratt und Whitney angetrieben ist, wurden durch das Problem nicht betroffen.

Ein Modell eines einfachen Hitzeex-Wechslers

Von einem einfachen Hitzeex-Wechsler könnte als zwei folgende Pfeifen mit der Flüssigkeitsströmung gedacht werden, die thermisch verbunden werden. Lassen Sie die Pfeifen der gleichen Länge L sein, Flüssigkeiten mit der Hitzekapazität (Energie pro Einheitsmasse pro Einheitsänderung in der Temperatur) tragend und den Massendurchfluss der Flüssigkeiten durch die Pfeifen sein zu lassen (Masse pro Einheitszeit), wo die Subschrift i für die Pfeife 1 oder Pfeife 2 gilt.

Die Temperaturprofile für die Pfeifen sind, und wo x die Entfernung entlang der Pfeife ist. Nehmen Sie einen unveränderlichen Staat an, so dass die Temperaturprofile nicht Funktionen der Zeit sind. Nehmen Sie auch an, dass die einzige Übertragung der Hitze von einem kleinen Volumen von Flüssigkeit in einer Pfeife zum flüssigen Element in der anderen Pfeife an derselben Position ist. Es wird keine Übertragung der Hitze entlang einer Pfeife wegen Temperaturunterschiede in dieser Pfeife geben. Durch das Newtonsche Gesetz, die Rate der Änderung in der Energie eines kleinen Volumens von Flüssigkeit abzukühlen, ist zum Unterschied in Temperaturen dazwischen und dem entsprechenden Element in der anderen Pfeife proportional:

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wo die Thermalenergie pro Einheitslänge ist und γ die Thermalverbindung ist, die pro Einheitslänge zwischen den zwei Pfeifen unveränderlich ist. Diese Änderung in der inneren Energie läuft auf eine Änderung in der Temperatur des flüssigen Elements hinaus. Die Zeitrate der Änderung für das flüssige Element, das vorwärts durch den Fluss wird trägt, ist:

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wo der "Thermalmassendurchfluss" ist. Die Differenzialgleichungen, den Hitzeex-Wechsler regelnd, können jetzt als geschrieben werden:

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Bemerken Sie, dass da das System in einem unveränderlichen Staat ist, gibt es keine partiellen Ableitungen der Temperatur in Bezug auf die Zeit, und da es keine Wärmeübertragung entlang der Pfeife gibt, gibt es keine zweiten Ableitungen in x, wie in der Hitzegleichung gefunden wird. Diese zwei verbundenen Differenzialgleichungen der ersten Ordnung können gelöst werden, um zu tragen:

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wo, und A und B zwei bis jetzt unentschiedene Konstanten der Integration sind. Lassen Sie und seien Sie die Temperaturen an x=0 und lassen Sie und seien Sie die Temperaturen am Ende der Pfeife an x=L. Definieren Sie die durchschnittlichen Temperaturen in jeder Pfeife als:

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Mit den Lösungen oben sind diese Temperaturen:

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Die Auswahl irgendwelcher zwei der obengenannten Temperaturen wird den Konstanten der Integration erlauben, beseitigt zu werden, und das wird den anderen vier Temperaturen erlauben, gefunden zu werden. Die übertragene Gesamtenergie wird durch die Integrierung der Ausdrücke für die Zeitrate der Änderung der inneren Energie pro Einheitslänge gefunden:

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Durch die Bewahrung der Energie ist die Summe der zwei Energien Null. Die Menge ist als Mitteltemperaturunterschied des "Klotzes" bekannt und ist ein Maß der Wirksamkeit des Hitzeex-Wechslers in der überwechselnden Hitzeenergie.

Siehe auch

• Architektonische Technik
• Chemische Technik
• Kühlturm
• Wärmerohr
• Wärmepumpe
• Hitzewiederherstellungslüftung
• Der umgemantelte Behälter
• Klotz Mitteltemperaturunterschied (LMTD)
• Maschinenbau
• Mikrohitzeex-Wechsler
• Bewegender Betthitzeex-Wechsler
• Gepacktes Bett und in besonderen Gepackten Säulen
• Pumpable kühlen Technologie mit Eis
• Wiederboiler
• Recuperator oder böser Teller heizen Ex-Wechsler
• Wiedergenerator
• Umlaufen Sie Rolle
• Dampfgenerator (Kernkraft)
• Oberflächenkondensator
• Vergrößerung von Toroidal verbindet
• Thermosiphon
• Thermalrad oder Drehung heizt Ex-Wechsler (einschließlich des enthalpy Rades und Sikkativ-Rades)
• Überflüssige Hitze
• Coulson, J. und Richardson, J (1999). Chemische Technik - Flüssigkeitsströmung. Wärmeübertragung und Massenübertragung - Band 1; Reed Educational & Professional Publishing LTD
• Dogan Eryener (2005), 'die Optimierung von Thermoeconomic des Leitblech-Abstands für die Schale und Tube Ex-Wechsler', Energiebewahrung und Management, Band 47, Ausgabe 11-12, Seiten 1478-1489 heizt.
• G.F.Hewitt, G.L.Shires, T.R.Bott (1994) Prozess-Wärmeübertragung, CRC Press, Inc, die Vereinigten Staaten von Amerika.

Links

• Shell und Tube-Hitzeex-Wechsler-Designsoftware für Bildungsanwendungen (PDF)
• EU-Druck-Ausrüstungsrichtlinie
• Ein Thermalverwaltungskonzept für mehr elektrische Flugzeugsmacht-Systemanwendung (PDF)
• Hitzeex-Wechsler shellside und tubeside Druck-Fall-Rechenmaschine Berechnen shellside / tubeside Druck-Fall für einen Ex-Wechsler.