Трубчаторебристые теплообменные аппараты

Трубчаторебристые теплообменные аппараты (или трубчаторебристые теплообменники) представляют собой тип теплообменников, в которых теплообмен происходит между двумя рабочими средами через стенки труб, дополнительно оборудованных ребрами. Эти ребра увеличивают поверхность теплообмена, что позволяет значительно повысить эффективность передачи тепла.

Тепло - и массообменные (ТА) аппараты служат для передачи теплоты от одних сред к другим и предназначены для осуществления различных тепловых процессов. ТА могут быть классифицированы по многим признакам: по назначению, по принципу работы, по относительному направлению движения теплоносителей, по фазовому состоянию теплоносителей, конструктивным характеристикам и т.д. По назначению ТА подразделяются на нагреватели, охладители, испарители, паропреобразователи, конденсаторы, дистилляторы, ректификаторы и т.п. По принципу работы ТА делятся на поверхностные (рекуперативные, регенеративные) и контактные. В рекуперативных поверхностных теплообменниках передача теплоты от одного теплоносителя к другому осуществляется через разделяющую их теплообменную поверхность. В регенеративных теплообменных аппаратах в качестве поверхности теплообмена используется теплоаккумулирующая насадка, которая по очереди омывается то греющим, то нагреваемым теплоносителем. В контактных тепломассообменных аппаратах передача теплоты от одного теплоносителя к другому осуществляется в результате их непосредственного контакта. По относительному направлению движения теплоносителей ТА подразделяются на прямоточные, противоточные и перекрестноточные. Если направление движения одного или обоих теплоносителей друг относительно меняется, то имеет место более сложная схема движения теплоносителей. Путь, пройденный теплоносителем в ТА без изменения направления называется ходом.

Трубчатые ребристые теплообменники. Трубные пучки этих ТА с целью увеличения поверхности теплообмена изготавливают из оребренных труб (рис 1). Площадь теплообменной поверхности благодаря оребрению может быть увеличена в 20 и более раз, что компенсирует относительно невысокие значения коэффициента теплоотдачи от воздуха. Такие ТА получили довольно широкое распространение в химической, текстильной и бытовой промышленности для охлаждения или нагревания воздуха.

Оребренные трубы: а – с оцинкованным; б – с навитым в натяг и в - с завальцованным в канавку поперечно-спиральным оребрением; г и д - моно- и биметаллические накатные оребренные трубы; е и ж - трубы с проволочно- и ленточно-спиральными ребрами

 

▎Устройство Основные элементы трубчаторебристых теплообменников включают:

1. Трубки: Основные элементы, через которые проходит одна из рабочих сред. Обычно они изготавливаются из материалов, устойчивых к коррозии и высоким температурам.

2. Ребра: Установлены на внутренней поверхности трубок и служат для увеличения площади теплообмена. Они могут быть выполнены в различных формах и конфигурациях.

3. Корпус: Обеспечивает защиту трубок и ребер, а также герметичность системы.

4. Патрубки: Для подключения рабочих сред, которые обеспечивают подачу и отвод теплоносителей.

5. Перегородки: Используются для разделения потоков и управления направлением движения рабочих сред.

▎Принцип работы Принцип работы трубчаторебристых теплообменников основан на передаче тепла между горячей и холодной средами через стенки трубок. Процесс включает следующие этапы: • Одна из рабочих сред (горячая) проходит через трубки, а другая (холодная) движется вдоль ребер, расположенных на внутренней поверхности трубок. • Ребра увеличивают площадь теплообмена, что позволяет повысить эффективность передачи тепла. • Благодаря турбулентному потоку, создаваемому ребрами, улучшается теплообмен и снижается вероятность образования осадков.

▎Преимущества

1. Высокая эффективность: Увеличенная площадь теплообмена благодаря ребрам позволяет достичь высокой эффективности передачи тепла.

2. Компактность: Трубчаторебристые теплообменники занимают меньше места по сравнению с традиционными теплообменниками с гладкими трубами.

3. Устойчивость к загрязнению: Ребра способствуют улучшению потока и уменьшают вероятность накопления осадков.

4. Гибкость в применении: Эти теплообменники могут использоваться для различных типов рабочих сред и в разных условиях.

 ▎Области применения Трубчаторебристые теплообменники находят применение в различных отраслях, включая:

• Химическая и нефтехимическая промышленность: Для процессов нагрева и охлаждения.

• Энергетика: В системах конденсации и рекуперации тепла.

• Пищевая промышленность: Для пастеризации и охлаждения продуктов.

• Системы отопления и кондиционирования: В системах, где требуется высокая эффективность теплообмена.