Ako fungujú rúrkové výmenníky tepla a ich oblasti použitia
Sortiment rúrkových výmenníkov tepla je veľmi široký. Začína sa malými výmenníkmi tepla z nehrdzavejúcej ocele s niekoľkými desiatkami rúrok pre potravinársky priemysel a nekončí ani veľkými výmenníkmi, ako sú parogenerátory v jadrovom priemysle, kde dokážeme napočítať viac ako 10 000 rúr na jednu dosku. Čo je to rúrkový výmenník tepla? Aké sú výhody a nevýhody a na aké typy aplikácií sa používajú? Na všetky tieto otázky vám poskytneme odpovede v tomto článku!
Ako funguje rúrkový výmenník tepla
Rúrkový výmenník je typ výmenníka tepla s rúrkami uloženými v plášti. Je to veľmi bežné zariadenie v priemyselných odvetviach, kde sa zameriava na rekuperáciu tepla z plynu alebo kvapalín. Princíp plášťového a rúrkového výmenníka tepla je založený na zväzku rúrok, ktoré sú usporiadané vertikálne alebo horizontálne vo vnútri takzvaného plášťa. Výmenník tepla funguje na princípe výmeny tepla medzi dvoma médiami. Jedným je „zohriatie“ a druhým „ohrievané“ médium. Kvapaliny môžu byť rôzneho charakteru a rúrkový výmenník možno použiť na výmenu plyn/plyn, kvapalina/kvapalina, kvapalina/plyn atď.
Na trhu sú rôzne kategórie plášťových a rúrkových výmenníkov tepla, z ktorých každý je navrhnutý pre špecifickú aplikáciu:
- Kondenzátor: V tejto konfigurácii je účelom výmenníka umožniť premenu plynu na kvapalinu. Úlohou výmenníka, ako naznačuje jeho názov, je kondenzovať paru na studenom povrchu. Kondenzátor je teda chladiaci systém, ktorý umožňuje výmenu tepla medzi chladivom a vonkajším médiom, zaisťuje zmenu skupenstva tekutiny pri konštantnom tlaku a následne jej prehriatie, ako aj podchladenie. Týmto spôsobom kvapalina opúšťa kondenzátor v kvapalnom stave už nie ako plyn.
- Chladič: Úlohou výmenníka je chladiť kvapalinu.
- Kotol: Hlavným účelom tohto procesu je čiastočné odparenie dna destilačných kolón. Zmes kvapalín alebo zmes kvapalín a pevných látok sa odparuje. Tento proces sa používa aj na vykurovanie.
- Ohrievač: Schopný pracovať v extrémnych podmienkach, účelom ohrievača v priemysle je ohrievať objem kvapaliny alebo plynov.
- Výparník: Jeho účelom je koncentrovať roztok vďaka energie na uskutočnenie zmeny skupenstva z kvapalnej fázy do plynnej fázy.
- Kryštalizátor: V tejto poslednej konfigurácii výmenník umožní izolovať produkt a získať ho z roztoku v tuhej forme.
Dimenzovanie plášťového a rúrkového výmenníka tepla
Prvým krokom v procese dimenzovania je výber najvhodnejšej technológie pre zákazníka. To zahŕňa zváženie úlohy, ktorú bude výmenník zohrávať v priemysle, jeho umiestnenie, typ média, tlaky a teploty.
Po stanovení týchto rozmerov je potrebné určiť tepelný výkon plášťového a rúrkového výmenníka a vypočítať potrebnú teplovýmennú plochu.
Ako ďalší krok je dôležité zmerať tolerovateľný pokles tlaku, t. j. stratu energie, ktorou prechádza pohybujúce sa médium.
Keď sú pripravené konštrukčné plány, rúrkový výmenník tepla je pripravený na výrobu. Rúrkové výmenníky tepla sú vyrobené z nehrdzavejúcej ocele, zliatiny niklu.
Výhody a nevýhody rúrových výmenníkov tepla
Po prvé, rúrkový výmenník je mimoriadne robustný a spoľahlivý. Ide o priemyselné zariadenie vyrobené z nehrdzavejúcej ocele, takže odolá vysokým tlakom a extrémnym teplotám. Tento výmenník môže pracovať s rôznymi typmi kvapalín a môže byť prispôsobený rôznym aplikáciám.
Hoci má rúrkový výmenník množstvo výhod, ide o rozmerné zariadenie, a preto je nevyhnutné myslieť na priestor, ktorý zaberie. V skutočnosti môžu rúrkové výmenníky niekedy merať aj niekoľko desiatok metrov.
Okrem toho je potrebné vziať do úvahy riziko usadenín materiálu vo výmenníku, ako aj skutočnosť, že kontrola nie je jednoduchá. Mnoho plášťových a rúrkových výmenníkov je vyrobených z veľkých rúrok, ktoré musia byť úplne odstránené zo zariadenia, aby sa výmenník mohol vyčistiť.
Spojenie medzi zväzkom rúrok, teda každou rúrkou, a rúrovnicou môže byť individuálne podľa typu výmenníka. V mnohých prípadoch sú iba valcované, čo znamená, že na navíjanie rúrky do otvoru v rúrkovnici sa používa stroj. V niektorých prípadoch, kde je potrebná vysoká odolnosť proti zaťaženiu, sú rúry privarené na tupo k doske a potom valcované.Zameriavame sa predovšetkým na rúrkové výmenníky z nehrdzavejúcej ocele, titánu alebo iných zliatin, pretože pre oceľové výmenníky nie je proces zvárania TIG vždy najvhodnejší.
Oblasti použitia rúrkových výmenníkov
Plášťové a rúrkové výmenníky tepla sú zariadenia prispôsobené všetkým priemyselným odvetviam, akými sú chemický, petrochemický, farmaceutický, potravinársky priemysel, cukrovary, liehovary alebo energetika.
Svet rúrkových výmenníkov tepla zahŕňa široké spektrum. Je preto životne dôležité vybrať ten správny podľa konkrétnej aplikácie a technológie, ktorá je pre používateľa najvhodnejšia.
Ak sa zaujímate o rúrkové výmenníky tepla alebo o témy ako sú napr. orbitálne zváranie, orbitálne rezanie, kontaktujte nás a my Vám poradíme a odporučíme tie najlepšie produkty značky AXXAIR. Kontaktujte nás na tel. čísle: 02/60103721 alebo píšte na: ant@ant.sk.
