Теплообменник — широко используемое оборудование в таких областях, как химическая, нефтяная и энергетическая. Теплообменник — это теплообменное устройство, используемое для жидкостей с перепадом температур. В теплообменнике имеется как минимум два типа жидкостей: более высокие температуры выделяют тепло, а противоположные – поглощают тепло. Таким образом, образец трубки трубная решетка Это особенно важно, поскольку расположение пучков трубок напрямую влияет на производительность и эффективность теплообменников. Ниже приводится подробное описание конструкции труб трубной решетки:

1. Треугольник 30°.

Треугольник – распространенное расположение пучков труб. Центральная линия каждой трубы образует равносторонний треугольник с осевой линией двух соседних труб, причем одна сторона треугольника перпендикулярна направлению потока. Такое расположение имеет следующие преимущества:

Большая площадь теплопередачи: По сравнению с квадратным расположением, расстояние между теплообменными трубками при правильном треугольном расположении одинаково, поэтому на одной и той же площади трубной решетки можно расположить большое количество трубок, что приводит к более высокому коэффициенту теплопередачи и улучшенной скорости теплопередачи.

Низкое сопротивление жидкости: За счет небольшого зазора между трубами уменьшается сопротивление потоку жидкости между пучками труб, что благоприятно для течения жидкости.

Простая структура: Расположение равностороннего треугольника простое, что позволяет сэкономить около 15% площади трубной решетки, а также удобно для маркировки и сверления трубных решеток колонного теплообменника, что упрощает его изготовление и установку.

Однако такое расположение затрудняет очистку теплообменных трубок, что делает его пригодным для условий, когда нет загрязнения или для очистки загрязнения можно использовать химические методы, а также допускает высокий перепад давления. Следует отметить, что при необходимости механической очистки стороны корпуса не следует применять треугольное расположение.

2. Треугольник, повернутый на 60°.

Повернутые треугольники — это улучшенное расположение правильных треугольников. Осевая линия каждой трубы образует треугольник с осевой линией двух соседних труб, причем одна сторона треугольника параллельна направлению потока. Такое расположение имеет следующие преимущества:

Высокая эффективность теплопередачи: Благодаря противоположному направлению входа и выхода трубы время течения жидкости внутри трубы увеличивается, тем самым улучшая эффективность теплопередачи.

Равномерное распределение горячей жидкости: Благодаря противоположному направлению входа и выхода трубы горячая жидкость может полностью смешиваться внутри трубы, что делает распределение горячей жидкости более равномерным.

Его характеристики лежат между расположением равносторонних треугольников и квадратов. Из-за постепенно утолщающейся пленки конденсата, образующейся на внешней поверхности нижней теплообменной трубки, теплообмен ослабляется. Поэтому он не подходит для горизонтальных конденсаторов, но легко чистится механически. Он обычно используется в теплообменниках с плавающей головкой, где среда со стороны корпуса склонна к загрязнению. Межтрубный канал должен быть непрерывным на протяжении всего пучка труб и обеспечивать канал очистки 6 мм. В то же время в теплообменниках с продольным потоком на стержнях такое расположение часто используется для облегчения вывода стержней-перегородок.

3. Квадрат 90°

Квадрат 90° — это расположение труб квадратной формы на трубной решетке, образующее параллельное расположение с координатами труб. Преимущество такого расположения заключается в том, что трубопроводы легко и удобно находить и обслуживать, что делает его более подходящим для оборудования, требующего частой очистки и обслуживания. Кроме того, за счет большого расстояния между трубопроводами, соответственно, сократятся и потери давления, а устойчивость и долговечность оборудования повысятся. Однако по сравнению с треугольным расположением плотность и эффективность теплопередачи трубопроводной сети, образованной квадратным расположением, относительно низкие.

4. Квадрат, повернутый на 45°

Квадрат, повернутый на 45°, представляет собой относительно менее распространенное расположение теплообменных трубок. Его особенностью является расположение труб в виде ромбовидной сетки, так что холодная и горячая среда попеременно появляются в четырех углах ромба. Преимущество такой компоновки состоит в том, что прокладка трубопровода компактна и занимает чрезвычайно малую площадь трубной пластины, что делает ее подходящей для оборудования с меньшими площадями устройств. Кроме того, ромбовидное расположение также помогает повысить эффективность теплопередачи оборудования и позволяет эффективно снизить разницу температур среды. Недостаток заключается в том, что для оборудования, использующего этот метод, обслуживание и очистка относительно сложны, что легко может привести к закупорке и повреждению трубопровода.

Стоит отметить, что (1) расположение равносторонних треугольников и угловых квадратов при теплопередаче называется шахматным расположением, которое может образовывать турбулентность при движении среды и полезно для теплопередачи; Расположение угловых треугольников и квадратов при теплопередаче называется прямым, а часть течения среды ламинарным, что отрицательно влияет на теплообмен. Поэтому для теплообменников без фазового перехода целесообразно использовать расположение правильного треугольника или углового квадрата; Для конденсаторов с фазовым переходом обычно можно использовать угловой треугольник и квадрат. (2) Для многотрубных теплообменников можно использовать метод комбинированной компоновки. Каждая секция расположена в виде правильного треугольника, а секции расположены в форме квадрата для облегчения расположения разделительных секций.