Un échangeur de chaleur est un dispositif d'économie d'énergie qui transfère la chaleur entre deux fluides ou plus à des températures différentes. Pour le chauffage de grande surface, l'existence d'un échangeur de chaleur est indispensable.
Selon la méthode de transfert de chaleur de l'échangeur de chaleur, l'échangeur de chaleur peut être divisé en trois catégories :
Un échangeur de chaleur à contact direct, également appelé échangeur de chaleur hybride, est un dispositif dans lequel des fluides chauds et froids sont en contact direct et échangent de la chaleur. Habituellement, les deux fluides en contact direct sont du gaz et du liquide avec une pression de vaporisation plus faible ;
Le principe de fonctionnement de l'échangeur de chaleur à stockage d'énergie est d'utiliser la conductivité thermique des substances solides. Plus précisément, le milieu chauffant chauffe d'abord la substance solide à une certaine température, et le milieu froid obtient ensuite de la chaleur à partir de la substance solide. Grâce à ce processus, le transfert de chaleur peut être réalisé. ;
L'échangeur de chaleur à paroi de séparation utilise également la conduction thermique de l'intermédiaire, et les fluides froid et chaud sont séparés par une paroi de séparation solide et échangent de la chaleur à travers la paroi de séparation. Pour les entreprises de chauffage, les échangeurs de chaleur à cloisons sont les plus largement utilisés. Selon différentes structures, il peut également être divisé en échangeurs de chaleur à tubes, échangeurs de chaleur à plaques et échangeurs de chaleur à caloducs.
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Échangeur de chaleur à calandre et tube
Les échangeurs de chaleur à coque et à tube sont également appelés échangeurs de chaleur à coque et à tube. Il s'agit d'un échangeur de chaleur à parois cloisonnées qui utilise la paroi du faisceau de tubes enfermée dans la coque comme surface de transfert de chaleur. Ce type d'échangeur de chaleur a une structure relativement simple et un fonctionnement fiable. Il peut être constitué de divers matériaux de structure (principalement des matériaux métalliques) et peut être utilisé sous haute température et haute pression. C'est le type le plus utilisé à l'heure actuelle.
Échangeur de chaleur à calandre et tube
Selon les mesures de compensation adoptées, les échangeurs de chaleur à coque et tube peuvent être divisés en quatre types : échangeurs de chaleur à plaque tubulaire fixe, échangeurs de chaleur à tête flottante, échangeurs de chaleur à tube en U et échangeurs de chaleur à presse-étoupe.
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Échangeur de chaleur à plaque tubulaire fixe
L'échangeur de chaleur à plaque tubulaire fixe est un type d'échangeur de chaleur à calandre et tube. Les plaques tubulaires aux deux extrémités de l'échangeur de chaleur à plaque tubulaire fixe sont reliées à la coque par soudage et sont principalement composées de coque, de plaque tubulaire, de faisceau de tubes, de couvercle supérieur (tête) et d'autres composants.
Échangeur de chaleur à plaque tubulaire fixe
Les avantages des échangeurs de chaleur à plaques tubulaires fixes sont :
◆ Structure simple ;
◆Dans le même diamètre de coque, le nombre de tuyaux est le plus grand et le by-pass est le plus petit ;
◆Chaque tube d'échange de chaleur peut être remplacé et l'intérieur du tube est facile à nettoyer.
Les inconvénients des échangeurs de chaleur à plaques tubulaires fixes sont :
◆Le côté coque ne peut pas être nettoyé mécaniquement ;
◆ Lorsque la différence de température entre le tube d'échange de chaleur et la coque est importante (supérieure à 50 degrés), la contrainte de différence de température sera générée. La solution est d'installer un joint de dilatation sur la coque, afin que la pression côté coque ne puisse pas être trop élevée du fait de la limitation de la résistance du joint de dilatation ;
◆ Il convient uniquement aux occasions de travail où le fluide est propre et difficile à mettre à l'échelle, et la différence de température entre les deux fluides est faible ou la différence de température est grande mais la pression latérale de la coque n'est pas élevée.
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échangeur de chaleur à tête flottante
L'échangeur de chaleur à tête flottante est une sorte d'échangeur de chaleur à coque et tube. Il a une extrémité de la plaque tubulaire qui n'est pas reliée à la coque et peut flotter librement dans la direction axiale. On l'appelle aussi tête flottante. La tête flottante est composée d'une plaque tubulaire flottante, d'un anneau à crochet et d'un couvercle d'extrémité de tête flottante, qui est une connexion détachable, et le faisceau de tubes peut être retiré de la coque.
échangeur de chaleur à tête flottante
Les avantages des échangeurs de chaleur à tête flottante sont :
◆ S'il y a une différence de température entre le tube d'échange de chaleur et la coque, c'est-à-dire lorsque la coque ou le tube d'échange de chaleur se dilate, il n'y aura pas de contrainte de différence de température ;
◆ Le faisceau de tubes peut être retiré du boîtier, ce qui est pratique pour nettoyer l'intérieur et entre les tubes.
Les inconvénients des échangeurs de chaleur à tête flottante sont :
◆ Structure compliquée, grande quantité de matériaux et coût élevé ;
◆ Si le joint entre le couvercle de la tête flottante et la plaque tubulaire flottante n'est pas étanche, une fuite interne se produira, entraînant le mélange des deux fluides.
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Échangeur de chaleur à tubes en U
L'échangeur de chaleur à tube en forme de U est une sorte d'échangeur de chaleur à coque et à tube, composé de plaques tubulaires, de coques, de faisceaux de tubes et d'autres composants. Chaque tube de l'échangeur de chaleur à tube en U est plié en forme de U, et l'entrée et la sortie sont respectivement installées des deux côtés de la même plaque tubulaire. La tête est divisée en deux chambres par une cloison, de sorte que chaque tube peut être librement dilaté et contracté. , quels que soient les autres tubes et boîtiers.
Échangeur de chaleur à tubes en U
Les avantages des échangeurs de chaleur à tube en U sont :
◆ Le faisceau de tubes peut flotter librement sans tenir compte de la contrainte de la différence de température et peut être utilisé dans des occasions avec une grande différence de température ;
◆ Il n'a qu'une seule plaque tubulaire, moins de brides, moins de points de fuite et une structure simple ;
◆ L'échangeur de chaleur à tube en forme de U est fiable et peu coûteux.
Les inconvénients des échangeurs de chaleur à tube en U sont :
◆ Il est difficile de nettoyer l'intérieur du tube. Le tube devant avoir un certain rayon de courbure, le taux d'utilisation de la plaque tubulaire est faible ;
◆ La distance entre les tubes dans la couche la plus interne du faisceau de tubes est grande et le côté coque est facile à court-circuiter. Lorsque la vitesse d'écoulement dans le tuyau est trop élevée, cela provoquera une grave érosion de la section du tuyau coudé en forme de U et affectera sa durée de vie ;
◆ Si la chambre à air est endommagée, elle ne peut pas être remplacée, le taux de rebut est donc élevé.
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Échangeur de chaleur à pulvérisation
L'échangeur de chaleur à pulvérisation est une sorte d'échangeur de chaleur tubulaire, qui fixe les tubes d'échange de chaleur sur le cadre en acier en rangées, le fluide chaud s'écoule dans les tubes et l'eau de refroidissement est uniformément versée depuis le dispositif de pulvérisation supérieur, il est donc également appelé refroidisseur de pulvérisation. L'extérieur du tube de l'échangeur de chaleur à pulvérisation est une couche de film liquide avec un degré élevé de turbulence, et le coefficient de transfert de chaleur à l'extérieur du tube est beaucoup plus grand que celui de l'échangeur de chaleur immergé. De plus, l'échangeur de chaleur à pulvérisation est principalement placé à l'endroit où l'air circule, et l'évaporation de l'eau de refroidissement enlève également une partie de la chaleur, ce qui peut réduire la température de l'eau de refroidissement et augmenter la force motrice du transfert de chaleur. . Comparé à l'échangeur de chaleur à immersion, l'effet de transfert de chaleur de l'échangeur de chaleur à pulvérisation est grandement amélioré.
Échangeur de chaleur à pulvérisation
Les avantages des échangeurs de chaleur à pulvérisation sont :
◆ Structure simple et faible coût ;
◆Il peut réduire la température de l'eau de refroidissement et augmenter la force motrice du transfert de chaleur ;
◆Peut résister à une pression élevée ;
◆ Facile pour l'entretien et le nettoyage, exigences de qualité de l'eau faibles.
Les inconvénients des échangeurs de chaleur à pulvérisation sont :
◆La pulvérisation inégale d'eau de refroidissement affectera l'effet de transfert de chaleur ;
◆Il ne peut être installé qu'à l'extérieur.
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Échangeur de chaleur à tubes
L'échangeur de chaleur à boîtier est une sorte d'échangeur de chaleur à tubes, qui est un boîtier circulaire concentrique relié par deux tubes standard de tailles différentes. L'extérieur s'appelle le côté coque et l'intérieur s'appelle le côté tube. Deux fluides différents peuvent s'écouler en sens inverse (ou dans le même sens) du côté coque et du côté tube pour obtenir l'effet d'échange de chaleur. Les échangeurs de chaleur à tubes et tubes se composent généralement d'une coque (comprenant une coque intérieure et une coque extérieure), un coude en forme de U, une boîte à garniture, etc.
Échangeur de chaleur à tubes
Les avantages des échangeurs de chaleur à carter sont :
◆ Structure simple, capable de résister à des pressions élevées ;
◆ La zone de transfert de chaleur peut être augmentée ou diminuée en fonction des besoins, ce qui est pratique pour l'application.
Les inconvénients des échangeurs de chaleur à carter sont :
◆Il existe de nombreux joints entre les tuyaux, qui sont faciles à fuir ;
◆ Grande surface au sol et grande consommation de métal par unité de surface de transfert de chaleur.
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Échangeur de chaleur à double enveloppe
L'échangeur de chaleur à chemise est une sorte d'échangeur de chaleur à plaques, qui est fabriqué en installant une chemise sur la paroi extérieure du conteneur et a une structure simple; mais sa surface de chauffe est limitée par la paroi du récipient, et le coefficient de transfert de chaleur n'est pas élevé. Afin d'améliorer le coefficient de transfert de chaleur et de chauffer uniformément le liquide dans la bouilloire, un agitateur peut être installé dans la bouilloire. Lorsque de l'eau de refroidissement ou un agent chauffant sans changement de phase est passé dans la chemise, des chicanes en spirale ou d'autres mesures pour augmenter la turbulence peuvent également être placées dans la chemise pour augmenter le coefficient de transfert de chaleur sur un côté de la chemise. Afin de compenser le manque de surface de transfert de chaleur, des serpentins peuvent également être installés à l'intérieur de la bouilloire. Les échangeurs de chaleur à double enveloppe sont largement utilisés pour le chauffage et le refroidissement des processus de réaction.
Échangeur de chaleur à double enveloppe
Les avantages des échangeurs de chaleur à double enveloppe sont :
◆ Structure simple ;
◆Facile à traiter.
Les inconvénients des échangeurs de chaleur à double enveloppe sont :
◆ Petite zone de transfert de chaleur et faible efficacité de transfert de chaleur.
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Échangeur de chaleur à plaques en spirale
L'échangeur de chaleur à plaques en spirale est une sorte d'échangeur de chaleur à plaques, composé de deux plaques métalliques parallèles, formant deux canaux en spirale concentriques à l'intérieur. Une cloison est placée au centre de l'échangeur de chaleur pour séparer les canaux en spirale, et une colonne de distance est soudée entre les deux plaques pour maintenir l'espacement des canaux.
Échangeur de chaleur à plaques en spirale
Les avantages des échangeurs de chaleur à plaques spiralées sont :
◆ Coefficient de transfert de chaleur élevé ;
◆ Pas facile à mettre à l'échelle et à bloquer ;
◆ Capable d'utiliser une source de chaleur à basse température ;
◆ Structure compacte.
Les inconvénients des échangeurs de chaleur à plaques spiralées sont :
◆La pression et la température de fonctionnement ne doivent pas être trop élevées ;
◆Ce n'est pas facile à réviser.
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échangeur de chaleur à caloduc
Le caloduc est formé en remplissant une certaine quantité de certains liquides de travail dans un tube métallique scellé qui élimine les gaz non condensables. Le liquide de travail absorbe la chaleur à l'extrémité chaude et bout et se vaporise. La vapeur générée s'écoule vers la partie froide pour se condenser et libérer la chaleur latente. Le condensat retourne à l'extrémité chaude et bout et se vaporise à nouveau. Ce cycle se répète et la chaleur est continuellement transférée du bout chaud au bout froid.
échangeur de chaleur à caloduc
Les avantages des échangeurs de chaleur à caloducs sont :
◆ Structure simple, longue durée de vie et fonctionnement fiable ;
◆ Conductivité thermique extrêmement élevée et bonne propriété isotherme ;
◆ La zone de transfert de chaleur des deux côtés des côtés froid et chaud peut être modifiée arbitrairement, elle peut transférer de la chaleur sur une longue distance et peut contrôler la température.
Ses inconvénients sont :
◆Mauvaise résistance à l'oxydation et résistance aux hautes températures.
Précautions d'utilisation de l'échangeur de chaleur :
◆ Gardez le réseau de canalisations propre. Que ce soit avant ou après les travaux, le réseau de tuyauterie doit être nettoyé pour éviter le blocage de l'échangeur de chaleur. De plus, une attention particulière doit être portée au nettoyage du dispositif de décontamination et du filtre, afin que l'ensemble du travail d'échange de chaleur puisse être effectué sans problème.
◆Contrôlez strictement l'eau adoucie. Avant de traiter le fluide caloporteur, vérifiez la qualité de l'eau dans le système et dans le réservoir d'adoucissement, et injectez-la après avoir confirmé que la qualité de l'eau est qualifiée.
◆ Testez le nouveau système. Pour le nouveau système, il ne peut pas être utilisé en alternance avec l'échangeur de chaleur immédiatement, mais le nouveau système doit être utilisé dans un délai spécifié, et l'échangeur de chaleur ne peut être intégré au système qu'une fois le test de fonctionnement terminé. Le but est d'éviter que les impuretés présentes dans le réseau de canalisations n'endommagent l'équipement interne de l'échangeur de chaleur.
