March 11, 2024
열 교환기 정의
열 교환기는 뜨거운 액체의 열의 일부를 차가운 액체로 옮기는 장치입니다. 즉, 큰 닫힌 용기를 물이나 다른 매체로 채워줍니다.그리고 컨테이너를 통과하는 파이프가 있습니다.뜨거운 물이 파이프로 흐르도록 하세요.
파이프의 물과 용기에 있는 뜨거운 물과 차가운 물의 온도 차이로 인해 열 교환이 발생합니다. 초등학교 물리학의 열 균형에 대해,고온 열은 항상 낮은 온도로 전달됩니다., 파이프에 있는 물의 열이 용기에 있는 차가운 물로 교환될 수 있도록.
열 교환기의 분류 및 구조
열 교환기는 다음과 같이 나눌 수 있습니다.
냉각기, 응축기, 난방기, 열 교환기, 재열기, 증기 발전기, 폐열 (또는 폐열) 보일러
열교환 방법에 따라 다음으로 나눌 수 있습니다.
직접 접촉 열 교환기 (이하 하이브리드 열 교환기), 재생 열 교환기 및 분화 벽 열 교환기
다음은 주로 열교환 방법에 따라 분류된 열교환기를 소개합니다.
1) 직접 접촉 열 교환기
직접 접촉 교환기는 열 전달을 위해 차가운 물체와 뜨거운 물체의 직접 접촉에 의존합니다.이 열 전달 방법은 열 전송 파티션과 양쪽에 더럽고 열 저항을 피합니다유체 사이의 접촉이 좋은 한 더 많은 열 전달 속도가 있을 것입니다.
따라서 하이브리드 열 교환기는 가스 세척 및 냉각, 순환 물 냉각, 증기-물 혼합 난방,증기 응축그 응용 분야는 화학 및 금속 산업, 전력 공학, 에어컨 공학 및 다른 많은 생산 분야에 걸쳐 있습니다.
일반적으로 사용되는 하이브리드 열 교환기는: 냉각 타워, 가스 스크러버, 제트 열 교환기 및 하이브리드 응축기입니다.
2) 재생 열 교환기
재생 열 교환기는 재생 열 교환에 사용되는 장치입니다. 열을 저장하기 위해 고체 채우기로 채워집니다.
일반적으로, 화재 격자는 불에 저항하는 벽돌 (때로는 금속 유람 벨트, 등) 으로 만들어집니다.
열 교환은 두 단계로 이루어집니다.
첫 번째 단계에서는 뜨거운 가스가 방화망을 통과하고 열을 방화망으로 전달하고 저장합니다.
두 번째 단계에서는 차가운 가스가 화재 그리드를 통과하고 화재 그리드에 저장된 열을 받아 가열됩니다.
이 두 단계는 번갈아 발생한다. 일반적으로 두 개의 재생기가 번갈아 사용됩니다. 즉, 뜨거운 가스가 한 장치로 들어가면 차가운 가스가 다른 장치로 들어갑니다. 그것은 종종 금속 산업에서 사용됩니다.예를 들어, 열연장 철강공업 오븐의 재생기.
또한 화학 산업에서 공기 전열기 또는 가스 오븐의 연소 챔버와 인공 석유 공장에서의 재생 크래킹 오븐과 같이 사용됩니다.
3) 분계 벽 열 교환기
이 유형의 열 교환기에서는 두 액체가 혼합되어 열을 전달하지 않도록 뜨거운 액체와 차가운 액체는 금속으로 분리됩니다.
화학 생산에서, 뜨겁고 차가운 유체는 종종 직접 접촉 할 수 없습니다. 따라서 분리 벽 열 교환기는 가장 일반적으로 사용되는 열 교환기입니다.
다음은 주로 분리벽 열 교환기의 분류를 소개합니다.
(a) 셔츠를 달고 있는 열 교환기
이 유형의 열 교환기는 컨테이너의 외부 벽에 자켓을 설치하여 만들어집니다.그 난방면은 컨테이너 벽에 의해 제한되며 열 전달 계수는 높지 않습니다..
열 전달 계수를 향상시키고 물병의 액체를 균등하게 가열하기 위해 물병에 섞기기를 설치할 수 있습니다.
기상변화 없이 냉각물이나 난방제를 재킷에 넣을 때나선 파티션 또는 다른 조치는 또한 장갑의 한쪽에서 열 전달 계수를 증가시키기 위해 장갑에 터불런스를 증가시킬 수 있습니다..
열 전달 표면의 부족을 보완하기 위해, 롤링 된 튜브는 또한 캔 안에 설치 될 수 있습니다.
자켓 열 교환기는 반응 과정의 난방 및 냉각에 널리 사용됩니다.
b) 뱀관 열 교환기
롤링 튜브 열 교환기는 침몰 롤링 튜브 열 교환기와 스프레이 롤링 튜브 열 교환기로 나뉘어 있습니다.
뱀 튜브는 대부분 용기에 적합한 다양한 모양으로 구부러진 금속 튜브로 만들어지며 용기에 있는 액체에 담겨 있습니다.
그 장점 은 단순 한 구조, 고압 을 견딜 수 있으며, 부식 저항성 물질 으로 만들어질 수 있다.
단점: 용기 안의 액체의 격동률은 낮으며, 튜브 밖의 열 전달 계수는 작다.
열 교환 튜브를 철 프레임에 줄지어 고정하십시오.
뜨거운 액체가 튜브를 통해 흐르고, 냉각수가 장치 전체에 균등하게 쏟아집니다.
장점: 뜨거운 액체는 튜브를 통해 흐르고, 냉각수는 장치 위쪽으로 균등하게 쏟아진다. 열 전달 계수는 크다.그래서 스프레이 열 교환기의 열 전달 효과는 침몰 코일 열 교환기의 것보다 낫습니다.
그러나, 야외 에 놓아야 합니다. 그 는 넓은 면적 을 차지 하고 있으며, 물 은 주변 환경 에 쉽게 스프링 되어 사용 이 불편 합니다.
c) 장갑형 열 교환기
유체 흐름 속도가 튜브 내부와 튜브 외부에서 더 크기 때문에 차가운 유체와 뜨거운 유체는 순수한 반류로 흐를 수 있습니다.그래서 그들의 열 전달 계수는 크고 열 전송 효과는 좋습니다.일반적으로 사용되는 물 난방기는 간단한 수갑형 열 교환기입니다.
d) 껍질 및 튜브 열 교환기
셸 및 튜브 열 교환기는 가장 전형적인 분리 벽 열 교환기입니다. 그들은 산업에서 오랜 역사를 가지고 있으며 여전히 모든 열 교환기 중 지배적인 위치를 차지합니다.
껍질 및 튜브 열 교환기는 주로 껍질, 튜브 뭉치, 튜브 플레이트 및 머리로 구성됩니다. 껍질은 대부분 둥글고, 내부에 평행 튜브 뭉치가 있습니다.그리고 튜브 뭉치의 두 끝은 튜브 판에 고정되어 있습니다..
껍질과 튜브형 열 교환기에 열을 교환하는 두 종류의 액체가 있습니다. 하나는 튜브 내부로 흐르고, 그 스트록은 튜브 사이드 (tube side) 라고 합니다. 다른 하나는 튜브 외부로 흐릅니다.그리고 그 스트로크는 껍질 쪽이라고 불립니다.튜브 뭉치의 벽 표면은 열 전달 표면입니다.
튜브 외부의 유체의 열 전달 계수를 향상시키기 위해 일반적으로 껍질에 일정 수의 가로 바프가 설치됩니다.
이 바플은 액체가 단전되는 것을 막고 액체의 속도를 증가시키는 것 뿐만 아니라하지만 또한 정해진 경로에 따라 여러 번 튜브 뭉치를 통해 크로스 흐름에 유체를 강요, 격변의 정도를 크게 증가시킵니다. 두 가지 일반적으로 사용되는 바벨이 있습니다: 둥근 모양 및 디스크 모양 (하의 그림에서 보여진 바와 같이). 전자는 더 널리 사용됩니다.
유체가 튜브 뭉치를 통과할 때마다 튜브 패스라고 부르며, 유체가 껍질을 통과할 때마다 껍질 패스라고 부른다.
파이프 내의 유체의 속도를 높이기 위해, 모든 파이프를 여러 그룹으로 균등하게 나누기 위해 두 끝의 머리에는 적절한 파티션이 설치 될 수 있습니다.
이렇게 하면 유체는 튜브의 일부만 통과하고 튜브 뭉치로 여러 번 다시 돌아갈 수 있습니다. 이것은 멀티 튜브 패스라고 합니다.
마찬가지로, 튜브 외부의 흐름 속도를 높이기 위해, 수직 배프를 껍질에 설치하여 유체가 껍질 공간을 여러 번 통과 할 수 있습니다.이것은 멀티 셸 패스라고 합니다..
껍질과 튜브 열 교환기에서, 튜브 내부와 외부의 유체의 다른 온도 때문에 껍질과 튜브 뭉치의 온도도 다릅니다.만약 둘 사이의 온도차가 크다면, 큰 열 스트레스가 열 교환기 내부에서 발생하여 튜브가 구부러지거나 부서지거나 튜브 엽에서 느슨해질 수 있습니다.
따라서 튜브 펀들과 껍질 사이의 온도차가 50°C를 넘으면열압력을 제거하거나 줄이기 위해 적절한 온도차 보상 조치가 취되어야 합니다..
보상 방법:
껍질에 팽창 고리를 고정하거나 U 모양의 튜브 열 교환기와 떠있는 머리 열 교환기를 사용하십시오.
고정된 튜브 플레이트 열 교환기
뜨거운 액체와 차가운 액체의 온도 차이가 크지 않을 때 고정 된 튜브 플레이트 열 교환기를 사용할 수 있습니다.
간단한 구조와 저렴한 비용이지만 청소하기가 어렵고 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이 껍질이
온도 차이는 매우 크지 않으면 보상 고리를 가진 고정 튜브 플레이트 열 교환기를 사용할 수 있습니다.
e) 플릿 열 교환기
판 열 교환기는 직사각형의 얇은 금속 열 전달 판으로 구성되어 있으며, 프레임으로 받침대에 고정되어 조립됩니다.
두 개의 인접한 판의 가장자리는 압축을 위해 간판 (다양한 고무 또는 압축 된 아스베스ቶስ 등으로 만들어집니다.) 로 덮여 있습니다.플레이트 의 네 구석 에 둥근 구멍 이 있어 유체 통로 를 형성 한다.
판 열 교환기와 껍질 및 튜브 열 교환기의 차이점:
a.고온 전달 계수
서로 다른 파동판이 서로 뒤집어 복잡한 흐름 채널을 형성하기 때문에, 유체는 파동판 사이의 흐름 채널에서 회전 3 차원 방식으로 흐른다,낮은 레이놀즈 수치 (일반적으로 Re=50~200) 에서 격동 흐름을 생성 할 수 있으므로 열 전달은 높습니다 계수는 일반적으로 껍질 및 튜브 유형의 3 ~ 5 배로 간주됩니다.
b. 로가리듬적 평균 온도 차이는 크고 종단 온도 차이는 작다.
껍질과 튜브 열 교환기에서 두 액체는 각각 튜브 쪽과 껍질 쪽으로 흐릅니다. 일반적으로는 흐름이 가로 흐름입니다.그리고 로가리듬 평균 온도차 수정 계수는 작습니다.그러나, 판 열 교환기는 대부분 동류 또는 반류 흐름 모드를 가지고 있습니다. , 그리고 그 수정 계수는 보통 0 정도입니다.95또한, 판 열 교환기에 있는 차가운 물체와 뜨거운 물체의 흐름은 열 교환 표면과 평행하고 측면 흐름이 없습니다. 따라서,판 열 교환기 끝의 온도 차이는 작습니다., 물과 열 교환은 1°C 이하일 수 있으며, 껍질 및 튜브 열 교환기는 일반적으로 5°C입니다.
c. 작은 발자국
판 열 교환기는 콤팩트한 구조를 가지고 있으며 용량 단위 당 열 교환 면적은 껍질 및 튜브 유형의 2 ~ 5 배입니다. 껍질 및 튜브 유형과 달리,튜브 뭉치를 추출하기 위해 예약된 유지 공간을 필요로 합니다., 판 열 교환기는 동일한 열 전달을 달성 할 수 있습니다. 열 교환기가 차지하는 면적은 껍질 및 튜브 열 교환기의 약 1/5 ~ 1/8입니다.
d. 열 교환 부지 또는 프로세스 조합을 쉽게 변경합니다.
몇 개의 판이 추가되거나 제거 될 때까지 열 교환 면적은 증가하거나 감소 할 수 있습니다. 판 배열을 변경하거나 몇 개의 판을 교체하면필요한 프로세스 조합을 달성하고 새로운 열 교환 조건에 적응 할 수 있습니다.그것은 껍질 열 교환기의 열 전달 영역을 증가시키는 것은 거의 불가능합니다
가벼운 무게
판 열 교환기의 판의 두께는 0.4 ~ 0.8mm에 불과하며, 껍질 및 튜브 열 교환기의 열 교환관의 두께는 2.0 ~ 2.5mm입니다.껍질과 튜브 유형의 껍질은 판 열 교환기의 프레임보다 훨씬 더 무겁다. , 판 열 교환기는 일반적으로 껍질 및 튜브 열 교환기의 무게의 약 1/5에 불과합니다.
f. 저렴한 가격
같은 재료와 같은 열 교환 부위를 사용하여 판 열 교환기의 가격은 껍질 및 튜브 열 교환기와 비교하여 약 40% ~ 60% 낮습니다.
g. 쉽게 만들 수 있습니다.
판 열 교환기의 열 전달 판은 높은 표준화 수준으로 스탬프되고 처리되며 대량으로 생산 될 수 있습니다.껍질 및 튜브 열 교환기는 일반적으로 손으로 만들어집니다..
h. 청소가 쉽다
프레임형 판 열 교환기의 압축 볼트가 느슨해지면 판 뭉치가 느슨해지고 판이 기계 청소를 위해 제거 될 수 있습니다.이것은 장비의 빈번한 청소를 필요로하는 열 교환 과정에 매우 편리합니다.
i. 소형 열 손실
판 열 교환기에서 열 전달 판의 껍질 판만 대기권에 노출되기 때문에 열 분산 손실은 무시할 수 있으며 단열 조치가 필요하지 않습니다.셸 및 튜브 열 교환기는 큰 열 손실을 가지고 열 단열을 필요로 합니다..
소용량
그것은 껍질 및 튜브 열 교환기의 10% ~ 20%입니다.열 전달 표면의 간격은 작고 열 전송 표면은 구덩이 및 구부러진이기 때문에, 압력 손실은 전통적인 부드러운 튜브보다 크다.
k. 확장하기 쉽지 않음
충분한 내부 격동으로 인해 확장하기가 쉽지 않으며 확장 계수는 껍질 및 튜브 열 교환기의 1/3 ~ 1/10.k에 불과합니다. 작업 압력은 너무 크지 않아야합니다.,중간 온도는 너무 높지 않아 플래크 타입 열 교환기를 누출 할 수 있습니다. 열 교환기는 밀폐로 밀폐되며, 작업 압력은 일반적으로 2.5MPa를 초과해서는 안됩니다.그리고 중간 온도는 250°C 이하여야 합니다, 그렇지 않으면 누출이 발생할 수 있습니다.
쉽게 막아
판 사이의 채널이 매우 좁기 때문에 일반적으로 2 ~ 5mm 만 열 교환 매체에 더 큰 입자 또는 섬유 물질이 포함되면,그것은 판 사이의 채널을 차단하기 쉽습니다.
