¿Cuáles son los tipos de "intercambiadores de calor"?
1. El concepto de intercambiador de calor
Un intercambiador de calor es un dispositivo que transfiere parte del calor de un fluido caliente a un fluido frío, también conocido como intercambiador de calor. Los intercambiadores de calor son equipos comunes en los sectores químico, petrolero, energético, alimentario y muchos otros sectores industriales y desempeñan un papel importante en la producción química, los intercambiadores de calor se pueden utilizar como calentadores, enfriadores, condensadores, evaporadores y hervidores, etc. , y se utilizan más ampliamente. Los equipos de intercambio de calor tienen varios tipos y diferentes prestaciones debido a sus diferentes usos, pero todos se pueden clasificar en dos categorías: estructura de carcasa y tubos y estructura de placas.
2. El principio de funcionamiento de un intercambiador de calor
Un intercambiador de calor es un dispositivo que transfiere parte del calor de un fluido caliente a un fluido frío, es decir, un gran recipiente cerrado se llena con agua u otro medio. y hay tuberías en el contenedor. Deje que el agua caliente fluya por las tuberías. Debido a la diferencia de temperatura entre el agua caliente en la tubería y el agua fría y caliente en el recipiente, se producirá un intercambio de calor, que es el equilibrio térmico de la física de la escuela secundaria. El calor de los objetos de alta temperatura siempre se transfiere a baja. -objetos de temperatura, intercambiando así el calor del agua en la tubería al contenedor. El agua fría en el intercambiador de calor también se llama intercambiador de calor.
3. Forma estructural mecánica
Existen muchas clasificaciones de intercambiadores de calor, los cuales se pueden clasificar según los principios de transferencia de calor, estructuras y usos según su clasificación estructural, incluyen principalmente. tipo carcasa y tubo y dos tipos de placas.
Según los principios y métodos de intercambio de calor entre fluidos fríos y calientes, se pueden dividir básicamente en tres categorías: tipo partición, tipo mixto y tipo almacenamiento de calor.
1. Tipos de intercambiadores de calor de pared divisoria
Intercambiador de calor enchaquetado Este tipo de intercambiador de calor se fabrica instalando una camisa en la pared exterior del contenedor. pero su calentamiento La superficie está limitada por la pared del recipiente y el coeficiente de transferencia de calor no es alto. Para mejorar el coeficiente de transferencia de calor y calentar uniformemente el líquido en el hervidor, se puede instalar un agitador en el hervidor. Cuando se introduce agua de refrigeración o un agente calefactor sin cambio de fase en la camisa, se puede instalar una partición en espiral u otras medidas para aumentar la turbulencia en la camisa para aumentar el coeficiente de transferencia de calor en un lado de la camisa para complementar la. Al carecer de una superficie de transferencia de calor, también se puede instalar un tubo enrollado dentro del intercambiador de tipo camisa. Los calentadores se utilizan ampliamente para calentar y enfriar procesos de reacción.
El intercambiador de calor de serpentín sumergido es un intercambiador de calor en el que los tubos metálicos se doblan en varias formas adecuadas para el recipiente y se sumergen en el líquido del recipiente. Las ventajas del intercambiador de calor de serpentín son: La estructura es simple. puede soportar altas presiones y puede estar fabricado con materiales resistentes a la corrosión. Sus desventajas son el bajo grado de turbulencia del líquido en el recipiente y el pequeño coeficiente de transferencia de calor fuera del tubo. Para mejorar el coeficiente de transferencia de calor, se utiliza un agitador. Se puede instalar en el contenedor.
El intercambiador de calor por pulverización es un intercambiador de calor en el que los tubos de intercambio de calor se fijan en filas sobre una estructura de acero. El fluido caliente fluye por los tubos y el agua de refrigeración se vierte uniformemente desde el dispositivo de pulverización superior. , También llamado enfriador por aspersión. El exterior del tubo del intercambiador de calor por aspersión es una película líquida con un alto grado de turbulencia y el coeficiente de transferencia de calor fuera del tubo es mucho mayor que el del tipo sumergido. Cuando se coloca este tipo de intercambiador de calor donde circula el aire, la evaporación del agua de refrigeración también elimina parte del calor, lo que puede reducir la temperatura del agua de refrigeración y aumentar la fuerza motriz de la transferencia de calor, en comparación con el calor sumergido. Intercambiador, la transferencia de calor del intercambiador de calor por pulverización es El efecto mejora enormemente.
Intercambiador de calor de manguito en tubos Un intercambiador de calor de manguito en tubos es un manguito concéntrico hecho de tubos rectos de diferentes diámetros conectados por codos en forma de U. En este tipo de intercambiador de calor fluye un fluido. en el tubo y el otro fluido fluye en el espacio anular. Ambos pueden obtener un mayor caudal, por lo que el coeficiente de transferencia de calor es mayor. Además, en el intercambiador de calor de carcasa, los dos fluidos pueden ser puramente contracorriente, que es el numérico. la fuerza motriz promedio es mayor. El intercambiador de calor de manguito tiene una estructura simple, puede soportar alta presión y es fácil de aplicar (el número de secciones de tubería se puede aumentar o disminuir según las necesidades. En particular, el intercambiador de calor de manguito tiene un gran coeficiente de transferencia de calor). gran fuerza impulsora de transferencia de calor y puede soportar alta presión Ventajas: Casi todos los intercambiadores de calor utilizados en procesos de producción de presión ultraalta (como los procesos de producción de polietileno de alta presión con una presión de funcionamiento de 3000 atmósferas) son del tipo manga.
Intercambiador de calor de carcasa y tubos El intercambiador de calor de carcasa y tubos (también conocido como tubo y tubo) es el intercambiador de calor de pared divisoria más típico. Tiene una larga historia de aplicación en la industria y todavía se utiliza en la actualidad. entre todos los intercambiadores de calor.
El intercambiador de calor de carcasa y tubos consta principalmente de una carcasa, un haz de tubos, una placa de tubos y un cabezal. La carcasa es mayoritariamente redonda, con haces de tubos paralelos en el interior y ambos extremos del haz de tubos son. fijado en la placa del tubo.
Hay dos tipos de fluidos que intercambian calor en el intercambiador de calor de carcasa y tubos. Uno fluye dentro del tubo y su carrera se llama lado del tubo; el otro fluye fuera del tubo y su carrera se llama lado de la carcasa. La superficie de la pared del haz de tubos es la superficie de transferencia de calor. Para mejorar el coeficiente de transferencia de calor del fluido fuera del tubo, generalmente se instala una cierta cantidad de deflectores transversales en la carcasa. Los deflectores no solo evitan que el fluido haga un cortocircuito y aumentan la velocidad del fluido, sino que también obligan al fluido a atravesar el haz de tubos varias veces según la ruta prescrita, lo que aumenta considerablemente el grado de turbulencia. Los deflectores de uso común incluyen formas redondas y de disco, siendo los primeros los más utilizados. Cada vez que el fluido pasa a través del haz de tubos en el tubo se llama paso del tubo, y cada vez que el fluido pasa a través de la cubierta se llama paso de la cubierta. Para aumentar la velocidad del fluido en la tubería, se pueden instalar particiones apropiadas en los cabezales en ambos extremos para dividir uniformemente todas las tuberías en varios grupos. De esta manera, el fluido puede pasar solo a través de una parte de los tubos y hacia adelante y hacia atrás desde el haz de tubos varias veces a la vez, lo que se denomina paso de múltiples tubos. De manera similar, para aumentar el caudal fuera del tubo, se pueden instalar deflectores longitudinales en la carcasa para permitir que el fluido pase a través del espacio de la carcasa varias veces, lo que se denomina paso de múltiples carcasas. En un intercambiador de calor de carcasa y tubos, debido a las diferentes temperaturas del fluido dentro y fuera del tubo, las temperaturas de la carcasa y del haz de tubos también son diferentes. Si la diferencia de temperatura entre los dos es grande, se producirá una gran tensión térmica dentro del intercambiador de calor, lo que puede hacer que los tubos se doblen, rompan o se suelten de la placa de tubos. Por lo tanto, cuando la diferencia de temperatura entre el haz de tubos y la carcasa supera los 50 °C, se deben tomar medidas apropiadas de compensación de la diferencia de temperatura para eliminar o reducir el estrés térmico.
2. Intercambiador de calor híbrido
El intercambiador de calor híbrido se basa en el contacto directo entre fluidos fríos y calientes para la transferencia de calor. Este método de transferencia de calor evita la necesidad de particiones de transferencia de calor. Resistencia térmica por ambas caras, mientras el contacto entre los fluidos sea bueno habrá mayor tasa de transferencia de calor. Por lo tanto, los intercambiadores de calor híbridos se pueden utilizar dondequiera que se permita que los fluidos se mezclen entre sí, como en el lavado y enfriamiento de gases, enfriamiento por agua circulante, calentamiento mixto vapor-agua, condensación de vapor, etc. Sus aplicaciones están muy extendidas en empresas químicas y metalúrgicas, ingeniería energética, ingeniería de aire acondicionado y muchos otros sectores de producción.
Los intercambiadores de calor híbridos se pueden dividir en los siguientes tipos diferentes según los diferentes usos:
(1) Torre de refrigeración (o torre de agua fría)
En este Este tipo de equipo, se utiliza ventilación natural o ventilación mecánica para enfriar el agua que ha aumentado de temperatura durante la producción y luego reciclarla para mejorar los beneficios económicos del sistema. Por ejemplo, el agua circulante en centrales térmicas o nucleares, el agua de refrigeración en la producción de amoníaco sintético, etc., se enfrían mediante torres de refrigeración por agua y luego se reciclan. Este método se ha utilizado ampliamente en proyectos prácticos.
(2) Depurador de gases (o depurador)
En la industria, este equipo se utiliza para depurar gases con diversos fines, como por ejemplo utilizar líquido para absorber ciertos componentes de la mezcla de gases. Estos componentes pueden eliminar el polvo del gas, humidificar o secar el gas, etc. Pero su uso más extendido es el de enfriar gases, y el líquido utilizado para enfriar es principalmente agua. Una forma especial de la misma puede considerarse la cámara de nebulización, muy utilizada en proyectos de aire acondicionado. La cámara de pulverización no sólo enfría el aire como un depurador de gases, sino que también puede calentarlo. Sin embargo, también tiene las desventajas de los altos requisitos de calidad del agua, el gran espacio de piso y el alto consumo de energía de las bombas de agua. Por lo tanto, en los edificios en general, las salas de pulverización ya no se usan comúnmente o solo se usan como equipo de humidificación. Sin embargo, todavía se usa ampliamente en fábricas textiles, fábricas de cigarrillos, etc., cuyo objetivo principal es ajustar la humedad.
(3) Intercambiador de calor de chorro
En este equipo, la presión El fluido superior se expulsa de la boquilla, formando una velocidad muy alta. El fluido de baja presión se introduce en la cámara de mezcla para contactar directamente con el chorro para la transferencia de calor y ingresan juntos al tubo de difusión después de alcanzar la misma presión y temperatura. la salida del tubo de difusión, se envía al usuario.
(4) Condensador mixto
Este tipo de equipos generalmente utiliza el contacto directo entre agua y vapor para condensar el vapor.
3. Intercambiador de calor regenerativo
El intercambiador de calor regenerativo es un dispositivo utilizado para el intercambio de calor regenerativo. Está lleno de relleno sólido para almacenar calor. Generalmente, la rejilla cortafuegos se construye con ladrillos refractarios (a veces se utilizan cintas onduladas metálicas, etc.). El intercambio de calor se produce en dos etapas. En la primera etapa, el gas caliente pasa a través de la rejilla contra incendios, transfiere calor a la rejilla contra incendios y lo almacena. En la segunda etapa, el gas frío pasa a través de la rejilla contra incendios y se calienta recibiendo el calor almacenado en la rejilla contra incendios.
Estas dos fases ocurren alternativamente. Por lo general, se usan dos regeneradores alternativamente, es decir, cuando ingresa gas caliente a un dispositivo, ingresa gas frío al otro. Se utiliza a menudo en la industria metalúrgica, como en el regenerador de hornos siderúrgicos de hogar abierto. También se utiliza en la industria química, como precalentadores de aire o cámaras de combustión en hornos de gas y hornos de craqueo regenerativo en plantas petroleras artificiales.
Los intercambiadores de calor regenerativos se utilizan generalmente en situaciones donde los requisitos de mezcla del medio son relativamente bajos.