Rohrbündelwärmetauscher

Muschel und Rohrwärmetauscher bestehen aus einer Reihe von Rohren aus rostfreiem Stahl. Ein Satz dieser Rohre enthält die Flüssigkeit, die entweder erwärmt oder gekühlt werden muss. Die zweite Flüssigkeit fließt über die Rohre, die erwärmt oder gekühlt werden, so dass sie entweder Wärme abgeben oder die benötigte Wärme absorbieren kann. Ein Satz von Rohren wird als Rohrbündel bezeichnet und kann aus verschiedenen Arten von Rohren bestehen: Glattrohre, längsgerippte Rohre, usw. Rohrbündel Wärmetauschers werden in der Regel für Hochdruckanwendungen (mit Drücken von mehr als 30 bar und Temperaturen von mehr als 260°C) eingesetzt. Dies liegt daran, dass die Rohrbündelwärmetauscher aufgrund ihrer Form robust sind.

Bei der Auslegung der Rohre im Rohrbündelwärmetauscher sind mehrere thermische Konstruktionsmerkmale zu berücksichtigen. Dazu gehören:

Rohrdurchmesser: Die Verwendung eines kleinen Rohrdurchmessers macht den Wärmetauscher sowohl wirtschaftlich als auch kompakt. Allerdings ist es wahrscheinlicher, dass die Wärmetauscher schneller verschmutzen und die geringe Größe erschwert die mechanische Reinigung der Verschmutzung. Um die Verschmutzungs- und Reinigungsprobleme zu überwinden, können größere Rohrdurchmesser verwendet werden. Bei der Bestimmung des Rohrdurchmessers müssen also der verfügbare Platz, die Kosten und die Art der Verschmutzung der Flüssigkeiten berücksichtigt werden.

Dicke der Rohre: Die Wandstärke der Rohre wird in der Regel so festgelegt, dass sie gewährleistet ist:

Es gibt genug Platz für Korrosion

Diese strömungsinduzierte Vibration hat einen Widerstand

Axiale Festigkeit

Einfache Lagerhaltung für Ersatzteile
Manchmal wird die Wandstärke durch die maximale Druckdifferenz über die Wand bestimmt.

Rohrlänge: Wärmetauscher sind in der Regel billiger, wenn sie einen kleineren Manteldurchmesser und eine größere Rohrlänge haben. Daher wird in der Regel angestrebt, den Wärmetauscher so lang wie möglich zu machen, ohne die Produktionskapazitäten zu überschreiten. Dies unterliegt jedoch zahlreichen Beschränkungen, u. a. dem am Einsatzort verfügbaren Platz und der Notwendigkeit, sicherzustellen, dass Rohre in einer Länge verfügbar sind, die doppelt so lang ist wie die erforderliche Länge (damit die Rohre herausgenommen und ersetzt werden können). Außerdem ist zu bedenken, dass lange, dünne Rohre nur schwer herausgenommen und ersetzt werden können.

Rohrabstände: Bei der Auslegung der Rohre sollte darauf geachtet werden, dass der Rohrabstand (d.h. der Mittenabstand der aneinander grenzenden Rohre) mindestens das 1,25-fache des Außendurchmessers der Rohre beträgt. Ein größerer Rohrabstand führt zu einem größeren Manteldurchmesser und damit zu einem teureren Wärmetauscher.

Wellrohre: Diese Art von Rohren, die hauptsächlich für die Innenrohre verwendet wird, erhöht die Turbulenz der Flüssigkeiten und der Effekt ist sehr wichtig für die Wärmeübertragung, was zu einer besseren Leistung führt.

Rohranordnung: bezieht sich darauf, wie die Rohre innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Es gibt vier Hauptarten der Rohranordnung: dreieckig (30°), gedreht dreieckig (60°), quadratisch (90°) und gedreht quadratisch (45°). Die dreieckigen Anordnungen werden eingesetzt, um eine bessere Wärmeübertragung zu erreichen, da sie die Flüssigkeit zwingen, turbulenter um die Rohrleitung zu fließen. Quadratische Muster werden dort eingesetzt, wo starke Verschmutzung auftritt und die Reinigung regelmäßiger ist.

Baffle Design: Baffles werden in Rohrbündelwärmetauschern verwendet, um die Flüssigkeit über das Rohrbündel zu leiten. Sie verlaufen senkrecht zum Mantel und halten das Rohrbündel, so dass die Rohre nicht über eine lange Strecke durchhängen. Sie können auch verhindern, dass die Rohre vibrieren. Die gebräuchlichste Art von Umlenkblechen ist das segmentale Umlenkblech. Die halbkreisförmigen Segmentumlenkbleche sind im Winkel von 180 Grad zu den benachbarten Umlenkblechen ausgerichtet und zwingen die Flüssigkeit, zwischen dem Rohrbündel aufwärts und abwärts zu fließen. Der Abstand der Umlenkbleche ist bei der Konstruktion von Rohrbündelwärmetauschern von großer thermodynamischer Bedeutung. Der Abstand der Umlenkbleche muss so gewählt werden, dass die Umwandlung von Druckverlust und Wärmeübertragung berücksichtigt wird. Zur thermo-ökonomischen Optimierung wird vorgeschlagen, dass die Umlenkbleche nicht näher als 20% des Innendurchmessers des Mantels angeordnet werden. Ein zu geringer Abstand der Umlenkbleche führt zu einem größeren Druckabfall aufgrund der Umlenkung der Strömung. Ein zu großer Abstand zwischen den Leitblechen bedeutet, dass es in den Ecken zwischen den Leitblechen zu kühleren Stellen kommen kann. Es ist auch wichtig, dass die Umlenkbleche nahe genug beieinander liegen, damit die Rohre nicht durchhängen. Der andere Haupttyp von Schallwänden ist die Scheiben- und Donut-Schallwand, die aus zwei konzentrischen Schallwänden besteht, wobei die äußere breitere Schallwand wie ein Donut aussieht, während die innere Schallwand die Form einer Scheibe hat. Bei dieser Art von Umlenkblech wird die Flüssigkeit gezwungen, um jede Seite der Scheibe herum und dann durch das Donut-Umlenkblech zu fließen, wodurch eine andere Art von Flüssigkeitsströmung erzeugt wird.

Arten von Wärmetauschern
Rohrbündelwärmetauscher
Plattenwärmetauscher – Effizienz und Flexibilität
U-Rohr-Wärmetauscher
Regenerativer Wärmetauscher
Adiabatischer Radwärmetauscher
Plattenlamellenwärmetauscher
Flüssigkeits-Wärmetauscher
Phasenwechsel-Wärmetauscher
Wärmetauscher mit parallelem Durchfluss
Gegenstrom-Wärmetauscher
Kreuzstrom-Wärmetauscher
Spiralförmige Wärmetauscher
Rohrbündel-Wärmeaustauscher
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