【Wöchentliches Thema】13.1.2016–20.1.20: Diskussion über Vor- und Nachteile von Doppelwärmeübertrager-Kesseln?

Der Vorteil besteht darin, dass die Verwendung von zwei Umlaufwegen Investitionskosten spart, die Strömungsgeschwindigkeit im Umlaufweg erhöht und so die Wärmeübertragung verbessert； Der Nachteil ist, dass die Dichtplatten im Gehäusebereich gut konstruiert sein müssen und eine gute Elastizität aufweisen sollten. Andernfalls kann es zu einem Kurzschluss des Fluids im Gehäusebereich kommen, was die Wärmeaustauscheffizienz erheblich beeinträchtigt.

Vorteile von Wärmeaustauschern mit festem Rohrplattenrahmen: Einfache Konstruktion, einfache Herstellung; bei gleicher Rohrpackung ist der Innendurchmesser des Gehäuses am kleinsten, und die Aufteilung in verschiedene Rohrabschnitte ist einfach möglich. 　　Nachteile: Die Außenseite des Gehäuses kann nicht mechanisch gereinigt werden. Die Überprüfung der Außenseite des Gehäuses ist schwierig. Wenn es keine Elemente zur Ausgleichung der Temperaturunterschiede zwischen Gehäuse und Rohren gibt, entstehen erhebliche Temperaturspannungen. In solchen Fällen müssen Ausdehnungsringe oder Wellenventile als Ausgleichselemente verwendet werden, um die Temperaturspannungen zu verringern. Vorteile von Schwimmkopf-Wärmeaustauschern: Es entstehen keine Temperaturunterschiedsbelastungen, der Schwimmkopf kann abgenommen werden, und die Rohrreihen lassen sich leicht herausnehmen oder einsetzen – was die Wartung und Reinigung erleichtert. 　　Nachteile: Die Struktur ist recht komplex, und es ist schwierig, beim Betrieb den Verschlusszustand der Deckel zu überprüfen.

Durch den Einsatz von zwei Kühlkreisläufen kann ein einziger Gehäusekörper die Funktion von zwei kleineren Gehäusen übernehmen. Dadurch werden die Investitionskosten für die Gehäuse gesenkt, und gleichzeitig ist es möglich, die Geräte zu vergrößern, wodurch weitere Kosten eingespart werden.

Im Vergleich zu Wärmeaustauschern mit einziger Umlaufbahn weisen Wärmeaustauscher mit zwei Umlaufbahnen Vorteile wie eine höhere Wärmeaustauscheffizienz, geringeren Platzbedarf, geringeres Gewicht sowie kürzere Investitionskosten auf. Die im Design zu lösenden Schlüsselfragen sind: Die Dichtung, Steifigkeit und Montage der Trennwand des Doppelwärmeaustauschers ； Außerdem gibt es noch die Konzentrisität des Rohrs des Doppelwärmeaustauschers.

1. Shell-and-tube-Wärmeübertrager eignen sich für Heizgeräte, Kühler, Kondensatoren, Verdampfer sowie für den Wärmetausch mit mehreren Medien unter verschiedenen Betriebsbedingungen. Bei nicht zu hohem Druck und Temperatur werden in der Regel andere Arten von Wärmeübertragern verwendet – diese sind kompakter in ihrer Bauweise.
2. Trennbare Plattenwärmeübertrager werden bei Temperaturen bis zu 150 Grad sowie bei einem Druck von bis zu 1,6 MPa in Heizgeräten, Kühlern, Kondensatoren, Ölkühlern sowie Wasser-Wasser-Wärmeübertragern eingesetzt. Er hat einen hohen Wärmeübergangskoeffizienten und ist außerdem von geringem Volumen. 3. Luftgekühlte Plattenwärmeaustauscher, die zur Verwendung bei Temperaturen bis zu 250 Grad und Drücken bis zu 3,5 MPa geeignet sind – als Kondensatoren, Verdampfer, Ölkühler, Ölheizer sowie Gaskühler.

Durch den Einsatz von zwei Kühlkreisläufen kann ein einziger Gehäusekörper die Funktion von zwei kleineren Gehäusen übernehmen. Dadurch werden die Investitionskosten für die Gehäuse gesenkt, und gleichzeitig ist es möglich, die Geräte zu vergrößern, wodurch weitere Kosten eingespart werden.

1. Erhöhung der Wärmeübergabeeffizienz. 2. Unter Berücksichtigung von Verkalkungen und Koksbildung im Fluid erfordert es außerdem, dass das Fluid auf der Außenseite des Wärmetauschers eine bestimmte Fließgeschwindigkeit aufweist. Bei Doppelwärmetauschern ist der Wärmeübergangskoeffizient der Schicht außerhalb der Wärmetauschteile in der Regel der entscheidende Faktor für die Wärmeübertragung. Dies liegt daran, dass auf der Innenseite der Rohre eine mehrfache Strömungsrichtung leicht realisierbar ist, wodurch die Fließgeschwindigkeit erhöht werden kann.

1. Rohrgehäuse-Wärmeübertrager mit reinem Gegenstromwärmeaustausch. 2. Doppelwandiger Rohr-Kessel-Wärmeaustauscher: Im Kesselstrom benötigt die Flüssigkeit nur eine geringe Strömungsgeschwindigkeit, um Turbulenzen zu erzeugen. Dadurch wird der Konvektionswärmeübergangskoeffizient der Flüssigkeit im Kesselstrom erhöht. 3. Da ihr Druckabfall im Vergleich zu Wärmeübertrager mit gleicher Wärmeübertragungsfläche viel größer ist, werden sie in Anwendungen mit strengen Anforderungen an den Druckabfall selten eingesetzt.

Ich habe hier eines, dessen Verschlussstelle ständig undicht ist – das ist schwierig in den Griff zu bekommen. Man kann es nur bis zur Wartung am Laufen halten.

Ich habe hier eines, dessen Verschlussstelle ständig undicht ist – das ist schwierig in den Griff zu bekommen. Man kann es nur bis zur Wartung am Laufen halten.

Die Hauptmerkmale dieses Geräts sind eine kontinuierliche Außenstruktur in Kombination mit einer diskontinuierlichen Innenstruktur. Die Außenschicht besteht aus kontinuierlichen Spiralbaffles, während die Innenschicht aus bogenförmigen Baffles aufgebaut ist. Dieser neue Wärmetauscher kann den Wärmetauschwiderstand verringern, wodurch die Effizienz des Wärmetauschs im Vergleich zu herkömmlichen Rohrgehäuse-Wärmetauschern um etwa 8,3 % steigt – ohne dass dadurch die Kosten für das Unternehmen ansteigen. Herkömmliche Bogenförmige Trennwand-Wärmeaustauscher weisen die Nachteile auf, dass es zu einem hohen Druckabfall auf der Schalenseite kommt, es mehrere Strömungs‑„Totzonen“ gibt, wodurch der Wärmetausch unzureichend ist. Zudem treten leicht Leckagen und Seitenströmungen auf. Die seitliche Einwirkung der Flüssigkeit auf den Rohrverbund verursacht Vibrationen, was wiederum die Lebensdauer des Wärmeaustauschers verkürzt. Zwischen den benachbarten Biflow-Platten kommt es zu erheblichen Leckagen in den dreieckigen Bereichen, wodurch bei derselben Durchflussmenge die Wärmeübertragung schlechter ist als bei anderen Typen von Wärmeaustauschern. Die geringe Wärmeübergabekapazität stellt ein Hindernis dar, das es erschwert, seine Vorteile voll auszuspielen. Der Schraubenbaffle-Wärmeaustauscher verringert in hohem Maße die Nachteile des Bogenbaffle-Wärmeaustauschers: Im Außenbereich werden vollständig kontinuierliche Schraubenbaffles verwendet, während im Inneren Bogen- oder unkontinuierliche Baffle verwendet werden. Es ermöglicht es, den Fluidfluss im Außenkanal möglichst spiralförmig zu gestalten, wodurch der Widerstand beim Fluss verringert wird und es zu weniger Leckagen kommt. Zudem kann der Raum im Innenkanal optimal genutzt werden, was die Verarbeitung erleichtert und die Struktur des Wärmetauschers kompakter macht. Simulationsdaten von kombinierten Mehrschicht-Spiralbaffles-Shell-and-Tube-Wärmeaustauschern sowie Bogenförmig-Baffles-Shell-and-Tube-Wärmeaustauschern zeigen, dass die Geschwindigkeitsverteilung in den verschiedenen aufeinanderfolgenden Spiralzyklen der Außenschicht des kombinierten Zwei-Schicht-Spiralbaffles-Shell-and-Tube-Wärmeaustauschers im Allgemeinen gleich ist. Der kontinuierliche spiralförmige Strömung fließt mit einem festen Neigungswinkel auf die Wärmeaustauschrohre zu und verringert so die Wärmeaustauschschicht. Die Durchflussfläche im Inneren der Schicht verringert sich, während die Strömungsgeschwindigkeit deutlich ansteigt. In Wärmeaustauschern mit Bogenförmigen Baffles gibt es deutliche Strömungstote Zonen. Die Flüssigkeit muss ständig in ihre ursprüngliche Richtung zurückgeleitet werden. In diesen Toten Zonen entstehen lokale Hohtemperaturen – die Wärme kann dort nicht mit der Hauptströmung ausgetauscht werden. Deshalb ist die Temperatur der Flüssigkeit ungleichmäßig verteilt.

Wenn die Anlage richtig konzipiert ist, ist die Effizienz bei einem Doppelwärmetauscher deutlich höher

Zwei Schichten tragen dazu bei, eine Temperaturüberlappung zu erreichen, was im Vergleich zu zwei in Reihe geschalteten Geräten Kosteneinsparungen bringt

Der Vorteil besteht darin, dass die Verwendung von zwei Umlaufwegen Investitionskosten spart, die Strömungsgeschwindigkeit im Umlaufweg erhöht und so die Wärmeübertragung verbessert； Der Nachteil ist, dass die Dichtplatten im Gehäusebereich gut konstruiert sein müssen und eine gute Elastizität aufweisen sollten. Andernfalls kann es zu einem Kurzschluss des Fluids im Gehäusebereich kommen, was die Wärmeaustauscheffizienz erheblich beeinträchtigt.

Ein Wärmetauscher mit festem Rohrplatte-System besteht hauptsächlich aus einem Gehäuse, einer Rohrplatte, einem Rohrbündel sowie einem Deckel (auch als Abschlusskappe bezeichnet). In der kreisförmigen Hülle sind parallele Rohrbündel untergebracht. Die Enden der Rohrbündel werden entweder durch Schweißen oder Verpressen an den Rohrplatten befestigt. Die beiden Rohrplatten sind wiederum direkt mit den Außenrohren verschweißt. Der Deckel, in dem sich die Eingangs- oder Ausgangsrohre befinden, wird mit Schrauben an den Flanschen an den Enden der Hülle befestigt. Es zeichnet sich durch eine einfache Konstruktion aus – es gibt keine Dichtverbindungen an der Außenseite der Schale. In derselben Schaleninnendurchmessergröße kann die maximale Anzahl an Rohren verwendet werden. Bei Strömungen mit Bypassen ist die Menge an Bypassen minimal. Die Anzahl der Rohrreihen kann beliebig gewählt werden. Da die beiden Rohrplatten durch die Rohre gegenseitig gestützt werden, sind die Rohrplatten in diesem Typ von Wärmeaustauschern am dünnsten und somit die Kosten am geringsten. Deshalb wird dieses System häufig eingesetzt. Der Nachteil dieses Wärmetauschers ist, dass die Reinigung der Außenseite schwierig ist und es zu Temperaturunterschiedsspannungen kommt. Wenn die durchschnittliche Temperaturdifferenz zwischen den kalten und warmen Fluiden groß ist, oder wenn die Ausdehnungskoeffizienten des Gehäuses und der Wärmeübertragungsrohre stark voneinander abweichen, so überschreiten die thermischen Spannungen die zulässigen Werte des Materials. In solchen Fällen müssen in dem Gehäuse Dehnfugen eingebaut werden. Aufgrund der Grenzen bezüglich der Festigkeit dieser Dehnfugen darf der Druck im Gehäuse nicht zu hoch sein. Diese Wärmeübertrager eignen sich für Fälle, in denen die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Medien gering ist, oder in denen die Temperaturdifferenz zwar groß ist, aber der Druck im Außenkreis nicht hoch ist. Zudem sollten die Medien im Außenkreis sauber sein und nicht leicht zu Verkalkung neigen.

Der Doppelwärmeübergabekreis-Shell-and-Tube-Wärmetauscher weist neben den Vor- und Nachteilen der Schwimmkopf-Wärmetauscher sowie der Wärmetauscher mit festem Rohrplattenrahmen folgenden besonderen Vorteil auf: Hohe Wärmeübertragungseffizienz； Es kann die Anzahl der Geräte sowie der Metallverbrauch verringert werden (Kosten für Geräte und Grundstücke sinken). Auffälliger Nachteil: Der Druckabfall im Schalenstrom erhöht sich um etwa das Vierfache ； An den Dichtungen der Trennwände im Außenstromkanal kommt es leicht zu Leckagen ； Für die Herstellung des Gehäuses im Schalenstrom sind hohe Anforderungen an Konzentrikität und Rundheit erforderlich.

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