Сравнение преимуществ и недостатков нескольких распространенных теплообменников

Теплообменники, обычно используемые в химической промышленности, могут быть классифицированы следующим образом:

1) По способу теплообмена: смешательный теплообменник, рекуперативный теплообменник и перегородочный теплообменник.

2) По конструкции: трубчатый теплообменник, пластинчатый теплообменник и теплообменник с теплообменной поверхностью.

3) По назначению: нагреватель, предохладитель, наддуватель, испаритель, ребойлер, охладитель, конденсатор.

4) По материалу: металлические материалы, неметаллические материалы.

5) По форме и конструкции теплообменной поверхности и т.д.: теплообменник с неподвижной трубной решеткой, U-образный трубчатый теплообменник, теплообменник с насыпным контейнером и котловой теплообменник. 

Обычно в повседневной работе в основном используется классификация по конструкции. Ниже приведен обзор преимуществ и недостатков нескольких часто используемых теплообменников:

1. Теплообменник с неподвижной трубной решеткой:

(1) Большая площадь теплообмена, примерно 20 - 30%; отсутствие внутренних утечек, меньшее количество штамповок и низкая стоимость;

(2) Не подлежит механической очистке; короткий срок службы, не подходит для мест с образованием накипи. 

2. Теплообменник с плавающим торецом:

(1) Его можно извлечь для удобной очистки, и разность температур среды не ограничена;

(2) Одно из торцов не соединено с объектом. Когда трубы нагреваются, пучок труб вместе с плавающим торецом может свободно расширяться и сжиматься по осевой линии.

(3) Два трубных листа склонны к внутренним утечкам, потребляют большое количество металла и имеют высокую стоимость, а структура сложна.

(4) Эффект теплообмена лучше, чем у U-образных теплообменников.

(5) Подходит для сценариев с высокой температурой, высоким давлением и большой разностью температур. 

3. U-образный теплообменник:

(1) Его можно извлечь и легко очистить, не ограничен разностью температур;

(2) Трещиноватость корпуса не подходит для транспортировки сред с крупными структурами.

(3) Структура проста, состоящая только из одного трубного листа.

(4) Подходит для сценариев, где требования к эффективности теплообмена не особенно высоки, а бюджет ограничен. 

4. Наполненный трубчатый теплообменник

(1) Трубы могут свободно расширяться и сжиматься, и между трубами и корпусом не будет термических напряжений.

(2) Структура проста, технологический процесс изготовления удобен, и обслуживание и очистка просты.

(3) Существует возможность утечки флюида с тыльной стороны корпуса, поэтому рабочее давление и температура ограничены.

(4) Токсичные, горючие, взрывоопасные и летучие среды не должны пропускаться через тыльную сторону корпуса. 

5. Пластинчатый теплообменник

(1) Большая площадь теплообмена, низкое потребление материалов, малый объем и низкая занимаемая площадь.

(2) Легко разбирается и очищается.

(3) Относительно экономичный по цене.

(4) Плохая герметичность, склонность к утечкам и требует частой замены прокладок.

(5) Плохой эффект сопротивления давлению, склонность к засорению. Не подходит для теплообмена газ - газ или конденсации пара.