Penukar panas adalah perangkat hemat energi yang mentransfer panas antara dua atau lebih cairan pada suhu yang berbeda. Untuk pemanasan area besar, keberadaan penukar panas sangat penting.
Menurut metode perpindahan panas penukar panas, penukar panas dapat dibagi menjadi tiga kategori:
Penukar panas kontak langsung, juga disebut penukar panas hibrid, adalah perangkat di mana cairan panas dan dingin bersentuhan langsung dan bertukar panas. Biasanya, dua fluida yang bersentuhan langsung adalah gas dan cair dengan tekanan penguapan yang lebih rendah;
Prinsip kerja penukar panas penyimpanan energi adalah menggunakan konduktivitas termal zat padat. Secara khusus, media panas pertama-tama memanaskan zat padat ke suhu tertentu, dan media dingin kemudian memperoleh panas dari zat padat. Melalui proses ini, perpindahan panas dapat diwujudkan. ;
Penukar panas dinding partisi juga memanfaatkan konduksi panas dari perantara, dan media dingin dan panas dipisahkan oleh dinding partisi yang kokoh, dan pertukaran panas melalui dinding partisi. Untuk perusahaan pemanas, penukar panas dinding partisi adalah yang paling banyak digunakan. Menurut struktur yang berbeda, itu juga dapat dibagi menjadi penukar panas tabung, penukar panas pelat dan penukar panas pipa panas.
1
Penukar panas shell dan tabung
Shell and tube heat exchanger juga disebut shell and tube heat exchanger. Ini adalah penukar panas dinding partisi yang menggunakan dinding bundel tabung yang tertutup dalam cangkang sebagai permukaan perpindahan panas. Penukar panas semacam ini memiliki struktur yang relatif sederhana dan pengoperasian yang andal. Itu dapat dibuat dari berbagai bahan struktural (terutama bahan logam), dan dapat digunakan di bawah suhu tinggi dan tekanan tinggi. Ini adalah jenis yang paling banyak digunakan saat ini.
Penukar panas shell dan tabung
Menurut langkah-langkah kompensasi yang diadopsi, penukar panas shell-and-tube dapat dibagi menjadi empat jenis: penukar panas lembaran-tabung tetap, penukar panas kepala mengambang, penukar panas tabung-U, dan penukar panas kotak isian.
2
Penukar Panas Lembar Tabung Tetap
Penukar panas tabung-lembar tetap adalah jenis penukar panas shell-and-tube. Lembar tabung di kedua ujung penukar panas lembaran tabung tetap terhubung ke cangkang dengan pengelasan, dan terutama terdiri dari cangkang, lembaran tabung, bundel tabung, penutup atas (kepala) dan komponen lainnya.
Penukar Panas Lembar Tabung Tetap
Keuntungan dari penukar panas lembaran-tabung tetap adalah:
◆Struktur sederhana;
◆Dalam diameter cangkang yang sama, jumlah pipa adalah yang terbesar dan bypass adalah yang paling sedikit;
◆Setiap tabung penukar panas dapat diganti, dan bagian dalam tabung mudah dibersihkan.
Kerugian dari penukar panas lembaran-tabung tetap adalah:
◆Sisi cangkang tidak dapat dibersihkan secara mekanis;
◆Ketika perbedaan suhu antara tabung penukar panas dan cangkang besar (lebih besar dari 50 derajat), tekanan perbedaan suhu akan dihasilkan. Solusinya adalah dengan memasang expansion joint pada shell, sehingga tekanan pada sisi shell tidak boleh terlalu tinggi karena keterbatasan kekuatan expansion joint;
◆Ini hanya cocok untuk acara kerja di mana fluida bersih dan tidak mudah menskala, dan perbedaan suhu antara kedua fluida kecil atau perbedaan suhu besar tetapi tekanan sisi cangkang tidak tinggi.
3
penukar panas kepala mengambang
Penukar panas kepala mengambang adalah sejenis penukar panas shell-and-tube. Ini memiliki salah satu ujung pelat tabung yang tidak terhubung ke cangkang dan dapat mengapung bebas ke arah aksial. Ini juga disebut kepala mengambang. Kepala apung terdiri dari pelat tabung apung, cincin pengait, dan penutup ujung kepala apung, yang merupakan sambungan yang dapat dilepas, dan bundel tabung dapat ditarik keluar dari cangkang.
penukar panas kepala mengambang
Keuntungan penukar panas kepala mengambang adalah:
◆Jika ada perbedaan suhu antara tabung penukar panas dan cangkang, yaitu ketika cangkang atau tabung penukar panas mengembang, tidak akan ada tekanan perbedaan suhu;
◆Bondel tabung dapat ditarik keluar dari casing, yang nyaman untuk dibersihkan di dalam dan di antara tabung.
Kerugian dari penukar panas kepala mengambang adalah:
◆Struktur rumit, material dalam jumlah besar dan biaya tinggi;
◆Jika segel antara penutup kepala apung dan lembaran tabung apung tidak rapat, kebocoran internal akan terjadi, mengakibatkan pencampuran kedua media.
4
Penukar panas tabung-U
Penukar panas tabung berbentuk U adalah sejenis penukar panas shell-and-tube, yang terdiri dari lembaran tabung, cangkang, bundel tabung dan komponen lainnya. Setiap tabung penukar panas tabung-U ditekuk menjadi bentuk U, dan saluran masuk dan keluar masing-masing dipasang di kedua sisi lembaran tabung yang sama. Kepala dibagi menjadi dua ruang dengan sekat, sehingga setiap tabung dapat diperluas dan dikontrak secara bebas. , terlepas dari tabung dan rumah lainnya.
Penukar panas tabung-U
Keuntungan penukar panas tabung-U adalah:
◆Bondel tabung dapat mengapung bebas tanpa mempertimbangkan tekanan perbedaan suhu, dan dapat digunakan pada kesempatan dengan perbedaan suhu yang besar;
◆Ini hanya memiliki satu pelat tabung, flensa lebih sedikit, titik kebocoran lebih sedikit dan struktur sederhana;
◆ Penukar panas tabung berbentuk U dapat diandalkan dalam pengoperasian dan berbiaya rendah.
Kerugian dari penukar panas tabung-U adalah:
◆Sulit untuk membersihkan bagian dalam tabung. Karena tabung harus memiliki radius tekukan tertentu, tingkat pemanfaatan lembaran tabung rendah;
◆Jarak antara tabung di lapisan paling dalam dari bundel tabung besar, dan sisi cangkang mudah mengalami korsleting. Ketika kecepatan aliran dalam pipa terlalu tinggi, hal itu akan menyebabkan erosi serius pada bagian pipa tikungan berbentuk U dan mempengaruhi umur layanannya;
◆Jika ban dalam rusak, tidak dapat diganti, sehingga tingkat keroposnya tinggi.
5
Semprotkan penukar panas
Penukar panas semprot adalah sejenis penukar panas tubular, yang memperbaiki tabung penukar panas pada rangka baja dalam barisan, cairan panas mengalir di dalam tabung, dan air pendingin dituangkan secara merata dari alat semprot atas, jadi itu adalah juga disebut Spray cooler. Bagian luar tabung penukar panas semprot adalah lapisan film cair dengan tingkat turbulensi yang tinggi, dan koefisien perpindahan panas di luar tabung jauh lebih besar daripada penukar panas yang terendam. Selain itu, penukar panas semprot sebagian besar ditempatkan di tempat sirkulasi udara, dan penguapan air pendingin juga menghilangkan sebagian panas, yang dapat menurunkan suhu air pendingin dan meningkatkan tenaga penggerak perpindahan panas. . Dibandingkan dengan penukar panas pencelupan, efek perpindahan panas dari penukar panas semprot sangat meningkat.
Semprotkan penukar panas
Keuntungan penukar panas semprot adalah:
◆Struktur sederhana dan biaya rendah;
◆Ini dapat mengurangi suhu air pendingin dan meningkatkan kekuatan pendorong perpindahan panas;
◆Dapat menahan tekanan tinggi;
◆Mudah untuk pemeliharaan dan pembersihan, persyaratan kualitas air rendah.
Kerugian dari penukar panas semprot adalah:
◆Penyemprotan air pendingin yang tidak merata akan mempengaruhi efek perpindahan panas;
◆Hanya dapat dipasang di luar ruangan.
6
Penukar panas tabung
Penukar panas selubung adalah sejenis penukar panas tabung, yang merupakan selubung melingkar konsentris yang dihubungkan oleh dua tabung standar dengan ukuran berbeda. Bagian luar disebut sisi cangkang dan bagian dalam disebut sisi tabung. Dua media berbeda dapat mengalir terbalik (atau ke arah yang sama) di sisi cangkang dan sisi tabung untuk mencapai efek pertukaran panas. Penukar panas tabung-dan-tabung biasanya terdiri dari cangkang (termasuk cangkang dalam dan cangkang luar), siku berbentuk U, kotak isian, dan sejenisnya.
Penukar panas tabung
Keuntungan dari penukar panas casing adalah:
◆Struktur sederhana, mampu menahan tekanan tinggi;
◆Area perpindahan panas dapat ditambah atau dikurangi sesuai dengan kebutuhan, yang nyaman untuk aplikasi.
Kerugian dari penukar panas casing adalah:
◆Ada banyak sambungan antar pipa, yang mudah bocor;
◆ Luas lantai yang besar dan konsumsi logam yang besar per unit permukaan perpindahan panas.
7
Penukar panas berjaket
Penukar panas berjaket adalah sejenis penukar panas pelat, yang dibuat dengan memasang jaket di dinding luar wadah, dan memiliki struktur sederhana; tetapi permukaan pemanasnya dibatasi oleh dinding wadah, dan koefisien perpindahan panasnya tidak tinggi. Untuk meningkatkan koefisien perpindahan panas dan membuat cairan di dalam ketel dipanaskan secara merata, pengaduk dapat dipasang di dalam ketel. Ketika air pendingin atau agen pemanas non-perubahan fase dilewatkan ke jaket, sekat spiral atau tindakan lain untuk meningkatkan turbulensi juga dapat diatur di jaket untuk meningkatkan koefisien perpindahan panas di satu sisi jaket. Untuk mengatasi kurangnya permukaan perpindahan panas, gulungan juga dapat dipasang di dalam ketel. Penukar panas berjaket banyak digunakan untuk pemanasan dan pendinginan proses reaksi.
Penukar panas berjaket
Keuntungan dari penukar panas berjaket adalah:
◆Struktur sederhana;
◆Mudah diproses.
Kerugian dari penukar panas berjaket adalah:
◆Area perpindahan panas yang kecil dan efisiensi perpindahan panas yang rendah.
8
Penukar panas pelat spiral
Penukar panas pelat spiral adalah sejenis penukar panas pelat, yang terbuat dari dua pelat logam paralel, membentuk dua saluran spiral konsentris di dalamnya. Sebuah partisi dipasang di tengah penukar panas untuk memisahkan saluran spiral, dan kolom jarak dilas di antara dua pelat untuk menjaga jarak saluran.
Penukar panas pelat spiral
Keuntungan dari penukar panas pelat spiral adalah:
◆ Koefisien perpindahan panas yang tinggi;
◆Tidak mudah untuk diskalakan dan diblokir;
◆Mampu memanfaatkan sumber panas dengan suhu lebih rendah;
◆Struktur kompak.
Kerugian dari penukar panas pelat spiral adalah:
◆Tekanan dan suhu pengoperasian tidak boleh terlalu tinggi;
◆Tidak mudah untuk merombaknya.
9
penukar panas pipa panas
Pipa panas dibentuk dengan mengisi sejumlah cairan kerja tertentu dalam tabung logam tertutup yang menghilangkan gas yang tidak dapat terkondensasi. Cairan yang bekerja menyerap panas di ujung yang panas dan mendidih serta menguap. Uap yang dihasilkan mengalir ke ujung dingin untuk mengembun dan melepaskan panas laten. Kondensat kembali ke ujung yang panas dan mendidih serta menguap lagi. Siklus ini berulang, dan panas terus dipindahkan dari ujung yang panas ke ujung yang dingin.
penukar panas pipa panas
Keuntungan penukar panas pipa panas adalah:
◆Struktur sederhana, umur panjang dan operasi yang andal;
◆Konduktivitas termal yang sangat tinggi dan sifat isotermal yang baik;
◆ Area perpindahan panas di kedua sisi sisi dingin dan panas dapat diubah secara sewenang-wenang, dapat mentransfer panas dalam jarak jauh, dan dapat mengontrol suhu.
Kerugiannya adalah:
◆ Ketahanan oksidasi yang buruk dan ketahanan suhu tinggi.
Tindakan pencegahan untuk penggunaan penukar panas:
◆Jaga kebersihan jaringan pipa. Baik itu sebelum pekerjaan maupun setelah pekerjaan selesai, jaringan pipa harus dibersihkan untuk menghindari penyumbatan pada heat exchanger. Selain itu, perhatian harus diberikan pada pembersihan perangkat dan filter dekontaminasi, sehingga seluruh pekerjaan pertukaran panas dapat diselesaikan dengan lancar.
◆Kontrol air yang dilunakkan dengan ketat. Sebelum memproses media pemanas, periksa kualitas air di sistem dan di tangki pelunakan, dan injeksikan setelah dipastikan kualitas airnya memenuhi syarat.
◆ Uji sistem baru. Untuk sistem baru, tidak dapat langsung digunakan bergantian dengan heat exchanger, tetapi sistem baru harus dioperasikan dalam jangka waktu tertentu, dan heat exchanger hanya dapat diintegrasikan ke dalam sistem setelah uji operasi selesai. Hal ini bertujuan untuk mencegah kotoran pada jaringan pipa merusak peralatan internal heat exchanger
