Трубчатый конденсатор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Трубчатый конденсатор
Cтраница 2
Трубчатый конденсатор 3, охлаждаемый водою, предназначенный для конденсации сжатых паров аммиака. [17]
Трубчатый конденсатор 12, охлаждаемый жидким аммиаком, в котором конденсируется сжатый до 20 — 25 am этилен. [18]
Трубчатые конденсаторы широко используются в разнообразных производственных процессах для выделения пара из газов, так как они просты, высокопроизводительны и создают малое гидравлическое сопротивление. [20]
Трубчатые конденсаторы широко используются в разнообразных производственных процессах для выделения пара из газов, так как они просты, высокопроизводительны и обладают малым гидравлическим сопротивлением. [21]
Трубчатые конденсаторы КТ, КТ-1Е, КТ-2Е, КГК ( керамический герметизированный) используют чаще как контурные, так как сни обладают высокой точностью, стабильностью и надежностью. Конденсаторы КТ имеют пять типоразмеров, отличающихся габаритами и выводами. [24]
Трубчатые конденсаторы типа КВКТ ( емкостью 15 — 1 500 пф) дают лучшие условия отвода тепла, чем горшковые ( отводит тепло и внутренний электрод), но для них труднее обеспечить высокие значения U рад. Максимальное значение Upa6 12 кв получают при последовательном соединении емкостей двух половинок трубки. [25]
В трубчатый конденсатор поступает 120 кг / ч сухого насыщенного пара двуокиси углерода под давлением рабс 60 ат. Жидкая двуокись углерода выходит из конденсатора под тем же давлением при температуре конденсации. Принимая разность температур двуокиси углерода и воды на выходе воды из конденсатора 5 К, определить необходимый расход воды, если она поступает в конденсатор с температурой 10 С. [26]
В трубчатый конденсатор поступает хлор под давлением около 0 245МПа ( 2 5 кгс / см2) и рассол из холодильной установки с температурой около — 20 С. Из конденсатора парожидкостная смесь направляется в фазоразделитель, где происходит отделение жидкого хлора от абгазов конденсации. Жидкий хлор стекает в приемные танки, а абгазы направляются на утилизацию. Из конденсаторов отработанный ( обратный) рассол возвращают на холодильную станцию. [28]
Производство трубчатых конденсаторов сокращается. [29]
Страницы: 1 2 3 4
Конденсатор трубчатый керамический, ЧП Неликвид
Конденсатор трубчатый керамический находится на втором месте по незаменимости в любой электрической схеме. Данный элемент может быть полярным или неполярным, различаются они применением: одни используют в цепи с постоянным напряжением, другие, с переменным. Конденсатор КТК трубчатый является неполярным элементом. Подобные РЭК предназначаются для цепей, в которых течет постоянный/переменный ток, для импульсных, блокировочных, контурных режимов. Особо важно использовать конденсаторы трубчатые в колебательном контуре приемных и передающих устройств, без этой детали не обходится работа блоков питания, фильтров.
Диэлектриком в трубчатых конденсаторах выступает трубка из керамики, с серебряными обкладками. Бывают одно секционные и двухсекционные. Раньше, начиная с сороковых годов прошлого столетия и практически до восьмидесятых годов, такой конденсатор широко применялся в колебательном контуре ламповых аппаратов. Для упрощенного определения температурного коэффициента емкостного изменения конденсаторы окрашивали в разные цвета.
Таблица:
Как можно увидеть, что самыми термостабильными являются КТК серого и голубого цветов. Данный вид отлично подходит для использования в высокочастотной технике.
Для того, чтобы настроить аппаратуру, зачастую необходимо подобрать конденсатор гетеродинного, входного контура, при использовании конденсаторов трубчатых керамических емкостный подбор значительно упрощается: просто на конденсаторный корпус рядом с выводами плотно наматываются витки проводов ПЭЛ-0.3, при этом один конец спирали подпаивается к конденсаторному выводу. Сдвинув или раздвинув витки спирали регулируется емкость конденсатора (правда, в незначительных пределах).
Конденсатор керамический, называемый «красный флажок» применяют в высокочастотной цепи, но значительно реже, чем КТК других цветов, так как данный вид РЭК могут быть произведены из керамики невысокого качества. У радиолюбителей и профессионалов они не котируются. Термостабильность и линейность трубчатых конденсаторов зависит также и от размера детали.
Использование КТК
- Как комплектующий элемент в высокочастотном, высокоточном, термическом оборудовании;
- Встроенный элемент при внутреннем монтаже различной аппаратуры;
- В цепи с переменным/постоянным током.
Стоит отдельно отметить, что трубчатые конденсаторы, которые используются в сложных промышленных аппаратах, в оборудовании для военных нужд, весьма стабильны и ценны, но найти их чрезвычайно сложно, так как элементы в значительном количестве содержат металлы, относящиеся к классу редкоземельных.
Каталог продукцииОбновлен: 26.08.2021 в 20:30
| Информация обновлена 26.08.2021 в 20:30
|
Скупка радиодеталей и радиоэлектронного лома Оренбург
Скупка конденсаторов и радиодеталей в Оренбурге. тел. 8 (912)-846-11-46
Купим конденсаторы оптом и в розницу по актуальной, конкурентной цене. Все принимаемые виды конденсаторов вы можете увидеть ниже, в нашем фото-каталоге. Осмотрев предложенный товар наш менеджер, предложит окончательную стоимость. Более подробную информацию вы можете получить связавшись с нашим менеджером по закупкам по телефону 8 (912)-846-11-46
Условия продажи конденсаторов по оптовым высоким ценам , смотрите в разделе » СПЕЦ ПРЕДЛОЖЕНИЕ ДЛЯ ОПТОВИКОВ «
Цена за кг 190148.72 ₽
Продать деталь
КМ зеленые V; М1500
Цена за кг 245833.1 ₽
Продать деталь
КМ 3,4,5 — зеленые Н30 группа
Цена за кг 74967.23 ₽
Продать деталь
КМ зелеленые D
Цена за кг 88161.71 ₽
Продать деталь
Цена за кг 204860.92 ₽
Продать деталь
Цена за кг 167962.09 ₽
Продать деталь
Цена за кг 70671.19 ₽
Продать деталь
Цена за кг 70671.19 ₽
Продать деталь
Цена за кг 125519.13 ₽
Продать деталь
КМ рыжие Н90 м68; 1МО; 1М5
Продать деталь
КМ рыж. Н90; 2М2 до1989г.в.
Цена за кг 266609.82 ₽
Продать деталь
КМ болгарского производства
Продать деталь
КМ без корпусные отечественные немагнитные цена от
Цена за кг 74682.72 ₽
Продать деталь
КМ-1,2 желтые и голубые
Цена за кг 49411.88 ₽
Продать деталь
К 10-17; 23; 28; 43; 47 пластмассовый корпус
Цена за кг 61492.9 ₽
Продать деталь
К 10-23 Н30; D пластмассовый корпус
Цена за кг 75716.97 ₽
Продать деталь
К10-28 Н30; 47 Н30; D; Н50; Н90 средний, большой размер
Цена за кг 75716.97 ₽
Продать деталь
Цена за кг. 60101.31 ₽
Продать деталь
К52-1 БМ; М Любой размер
Цена за кг 327777.46 ₽
Продать деталь
К 52-1 Любой размер
Цена за кг 15994.88 ₽
Продать деталь
Цена за шт 550.00 ₽
Продать деталь
К52-9 Любого размера
Цена за кг 4,250.00 ₽
Продать деталь
Цена за кг 2,500.00 ₽
Продать деталь
Б18-11; 1В и подобные до 1986 года
Цена за кг 57597.09 ₽
Продать деталь
К52-2, К52-5 (большие)
Цена за шт 135.00 ₽
Продать деталь
К52-2 Маленького размера
Цена за шт 25.00 ₽
Продать деталь
Цена за шт 150.00 ₽
Продать деталь
ЭТО-1 маленькие
Цена за шт 30.00 ₽
Продать деталь
К52-2 салатовые и с черными крышками (медь)
Цена за шт 60.00 ₽
Продать деталь
ЭТО-3 маленький
Цена за шт. 60.00 ₽
Продать деталь
ЭТО-4 Стоимость зависит от количества конденсаторов внутри, в этой 2 шт.
Цена за шт. 300.00 ₽
Продать деталь
GTCAP CA30 осевой трубчатые влажных Электролитические танталовые конденсаторы
| Цена FOB для Справки: | 13,00- 15,00 $ / шт. |
|---|---|
| Условия Платежа: | LC, T/T, Western Union, PayPal |
| Порт: | Shanghai, China |
| Производительность: | 600000PCS/Month |
Основная Информация
- Номер Моделя: CA30
Дополнительная Информация.
- Trademark: GTCAP
- Packing: Tray
- Standard: GTCA30-100uF50V-M
- Origin: China
- HS Code: 8532219000
- Production Capacity: 600000PCS/Month
Описание Продукции
GTCAP CA30 осевой трубчатые влажных Электролитические танталовые конденсаторы (военных производителя)
описание продукта:
Номинальное напряжение: | 50V/DC |
Емкость: | 100оф |
Допуск: | +/-10 % или +/-20% |
Случае размер: | Dia. *L(мм)=8*16мм |
Описание: | Герметичность стекла с внутренним шаровым шарниром влажных танталовых конденсаторов |
Производитель | Шанхай зеленый Tech Co., Ltd. |
Подробное изображение:
CA30 осевой танталовые конденсаторы
1. Диапазон напряжения: 6.3V~125V
2. Емкостного сопротивления: 1uF~3300F
3. Напряжение: 6.3V 10V 16V 25V 40V 63 V 75V 100V 125V
4. Емкостного сопротивления: 1uF 1.5uF 2.2uF 3.3uF 4.7uF 6.8uF 10оф
15оф 22оф 33оф 47оф 68оф 100 оф 150 оф 220оф 330оф
470оф 680оф 1000оф 1200 оф 1500оф 2200оф 3300оф
Упаковка и доставка:
Информация о компании:
GTCAP CA30 танталовых конденсаторов приложения:
Широко используется в электронном оборудовании для военных и гражданских приложений, таких как телекоммуникации, аэрокосмическая и авиации.
Тип Продуктов
Конденсация трубчатом конденсаторе — Справочник химика 21
Пример 21. Требуется определить коэффициент теплоотдачи при конденсации изобутана в горизонтальном трубчатом конденсаторе с наружным диаметром трубок 20 мя. Температура конденсации равна 58,5° С. Температура поверхности трубки 45 С. Разность температур Д/ = 58,5—45 = 13,5° С, Определяю-58,5-1-45 [c.98]Для устранения причин подобных аварий рекомендовано реконструировать узел конденсации водяных паров с заменой трубчатых конденсаторов конденсаторами смешения с гидравлическими затворами. Чтобы исключить конденсацию водяных паров в бункере и течке во время процесса гидролиза, загрузочную течку едкого натра предложили отделять от реактора. Кроме того, установили блокировочное устройство, отключающее обогрев аппарата при росте избыточного давления сверх установленного (10 кПа, или 0,1 кгс/см ) и предусмотрели звуковую сигнализацию, срабатывающую при превышении давления. Одновременно регламентировали порядок проверки проходимости конденсатора и выхлопа в. атмосферу с подачей азота под давлением не выше 20 кПа (0,2 кгс/см ) перед каждой операцией гидролиза. [c.369]
В данной схеме теплоноситель первого контура атомного реактора в трубчатом теплообменнике А передает тепло дистилляту второго контура, который затем насосом подается в отсек емкости Б и, пройдя отсеки Ах, б, и в1, возвращается в аппарат. В аппарате Б дистиллят второго контура нагре вает капли теплоносителя, который поступает в отсек Да аппарата В, находящегося под вакуумом. Капли теплоносителя, двигаясь сверху вниз, нагревают воду, которая испаряется и после конденсации в конденсаторе отводится в виде товарного продукта. Отсеки й., и 62 служат для сброса рассола (отсек 62 — непрерывно, а отсек 2— периодически) во избежание выноса с рассолом теплоносителя. [c.40]
Трубчатые конденсаторы устраивают главным образом в тех случаях, когда теплота конденсации используется для подогрева сырья основной недостаток их заключается в пожароопасности. Количество охлаждающей воды в трубках теплообменника очень невелико при внезапном прекращении подачи воды на установку пары бензина не сконденсируются в аппарате и выйдут в приемное отделение, вследствие чего создается [c.67]
Известны многочисленные случаи загорания и пожаров, связанных с разрушением трубчатых конденсаторов вымораживания паров фталевого ангидрида из реакционной газовой смеси, работающих по циклическому режиму охлаждения (конденсации) и нагрева (плавки) с периодичностью 6 ч. Разрушения сварных соединений коллекторов были вызваны в основном высокой скоростью повышения температуры, а также неудачной конструкции компенсаторов температурной деформации. [c.251]
Назначение конденсаторов и холодильников на установке — конденсировать пары и охлаждать жидкие нефтепродукты перед вступлением их в емкости. Все конденсаторы и холодильники установки, за исключением конденсатора стабилизатора, погружного типа. Для конденсации и охлаждения паров, выходящих с верха стабилизатора, установлены четыре трубчатых конденсатора поверхностью охлаждения 100 каждый. [c.178]
Особенно опасен перерыв в подаче воды па тех установках, которые оборудованы конденсаторами смешения, так как при этом сразу прекращаются конденсация паров бензина и выброс их в атмосферу. Поэтому, если установка оборудована трубчатыми конденсаторами и холодильниками и особенно конденсаторами смешения и нет возможности быстро перейти на питание водой из другого источника, установку следует немедленно остановить в аварийном порядке. Если же произошел выброс дистиллятов легких нефтепродуктов, необходимо вызвать пожарную команду и принять меры для предотвращения разлива нефтепродукта по территории установки и загорания. [c.211]
Путем охлаждения из коксового газа вьщеляют конденсируемые пары жидкостей — воду и смолы. Процесс осуществляют в трубчатых конденсаторах или оросительных холодильниках. Полнота конденсации зависит от степени охлаждения газа и от давления в системе. [c.162]
Продукты оинтеза, получаемые с первой ступени, проходят парафиноотделитель, установленный на газовом коллекторе для отделения основной массы парафина и части тяжелого масла, направляются на нейтрализацию и конденсацию. Нейтрализация производится содой в насадочных или колпачковых колоннах высотой И —12 м и диаметром 2,2—2,8 м. Трубчатые конденсаторы имеют диаметр 1,2—1,7 м и высоту около 10 м. [c.489]
Емкости для хранения и перевозки жидкого кислорода могут быть оборудованы специальными автоматически действующими гелиевыми холодильниками для обратной конденсации испаряющегося кислорода, в которых жидкий гелий ( к = —269°) циркулирует через трубчатый конденсатор, размещенный в верхней части резервуара с жидким кислородом. Гелиевые холодильники дают возможность длительное время хранить жидкий кислород и транспортировать его на большие расстояния без потерь [9]. [c.646]
Трубчатый конденсатор с рассольным охлаждением для конденсации паров хлористого этила и этилмеркаптана [c.112]Из верхней части колонны при 136° С отходит парообразный этилбензол, который после конденсации. в стальном трубчатом конденсаторе перекачивается в стальные хранилища, откуда направляется з цехи, получающие стирол. [c.106]
Бензольный раствор гексахлорана, содержащий следы хлора и 0,007% НС1, из отдувочной колонны направляется в выпарной трубчатый аппарат пленочного типа 7, где из него отгоняется основная масса бензола. Аппарат обогревается паром, который подается в межтрубное пространство. При закипании раствора в нижней части трубок образуется паро-жидкостная эмульсия, которая, испаряясь, поднимается вверх и увлекает за собой гексахлоран. Гексахлоран вместе с парами бензола направляется в сепаратор 5 для отделения жидкой и паровой фаз. Из сепаратора пары бензола возвращаются в отдувочную колонну 4, а гексахлоран самотеком поступает в аппарат 8 для отгона с острым паром остаточного бензола. Пары бензола и воды из перегонного аппарата 8 поступают в сепаратор 9 для отделения жидкой и паровой фаз и далее попадают на конденсацию в конденсатор 10. [c.239]
Трубчатый конденсатор 3, охлаждаемый водою, предназначенный для конденсации сжатых паров аммиака. [c.309]
Так как температура газа и давление пара в турбулентном ядре и у поверхности конденсации изменяются в ходе процесса (по длине трубы I, если процесс ведется в трубчатом конденсаторе), то в соответствии с уравнением (4.12) изменяются значения пересыщения пара по толщине пограничного слоя и величина х, при которой достигается максимальное пересыщение пара 5 акс. причем абсолютное значение 5 акс. везде одинаково. По мере продвижения газа вдоль охлаждающей поверхности зона максимального пересыщения пара перемещается к границе турбулентного ядра (рис. 5.2,а) при дальнейшем продвижении газа возникающее в пограничном слое пересыщение 5[c.155]
Для конденсации пара применяются главным образом три типа аппаратов трубчатые конденсаторы, орошаемые башни (башни с насадкой, орошаемой жидкостью) и барботажные аппараты (колпачковые аппараты, аппараты с барботажными трубами, башни с провальными решетками, пенные аппараты и др.). [c.163]
Механизм процесса конденсации пара в трубчатом конденсаторе, в орошаемой башне и в барботажных аппаратах одинаков, так как во всех случаях охлаждение газа происходит в результате соприкосновения его с более холодной поверхностью жидкости. В трубчатом конденсаторе такой охлаждающей поверхностью служит пленка конденсата, образующегося на стенках трубы и стекающего по ней сверху вниз в орошаемой башне поверхностью служит пленка жидкости, которой орошается насадка в барботажном аппарате поверхностью служит внутренняя [c.164]
В промышленных условиях описанный прием может быть осуществлен в трубчатом конденсаторе, разделенном свободным объемом (полой камерой) на две части (рис. 7.8). Паро-газовая смесь поступает в камеру 1, а затем в трубное пространство верхней части конденсатора. По выходе из труб газ поступает в свободный объем 2, в котором происходит конденсация пара на каплях и снижается пересыщение пара. Из свободного объема 2 газ поступает в трубное пространство нижней части конденсатора. Охлаждающая вода направляется в межтрубное пространство верхней части конденсатора. [c.280]
Приведенные данные по конденсации пара в объеме в трубчатых конденсаторах справедливы также и для других конденсационных аппаратов (полых башен и башен с насадкой, барботажных аппаратов, башен с провальными тарелками, аппаратов Вентури, пенных аппаратов и др.) путем внесения в расчетные уравнения соответствующих поправок. [c.191]
Конструкция теплообменников-вымораживателей аналогична трубчатым конденсаторам (см. рис. 5.8), т. е. по трубам движется воздух, а в межтрубном пространстве — хладоагент. Температура хладоагента, применяемого в вымораживателях, очень низкая (120—150°К), а содержание пара воды в атмосферном воздухе сравнительно большое, поэтому степень пересыщения пара может достигать большого значения. Между тем процесс вымораживания должен протекать при отсутствии конденсации пара в объеме, с тем, чтобы исключить унос примесей в туманообразном состоянии и обеспечить высокую степень очистки воздуха. Этого можно достичь лишь тогда, когда разность, между температурами газа и стенки трубы в течение всего процесса поддерживают низкой, не более 30 °С. [c.196]
Наиболее простой и доступный способ предотвращения тумана в трубчатых конденсаторах состоит в повышении температуры поверхности конденсации Тг (стр. 156) при этом уменьщается отношение (5.21) и, следовательно, снижается величина S. [c.212]
Кислоты — ao сверху испарителей 2, 3 после конденсации и охлаждения до 80° С циркулирующим водным конденсатом в трубчатых конденсаторах-холодильниках 8 поступают в ва-куум йривмник 13, откуда забираются насосом 15 и направляются на ректификацию в колонну 4. [c.52]
Конденсация и очистка тетрахлорида циркония. Паро-газовую смесь из ШЭП направляют в конденсационную систему. В поверхностных конденсаторах, изготовленных из никеля, при 150—200° полностью конденсируются Zr l и другие вы-сококипящие хлориды (Fe la), а также осаждаются частицы пыли и небольшое количество оксихлорида, образующегося при гидролизе Zr lj влагой воздуха, избежать подсос которого в систему довольно трудно. Далее в трубчатых конденсаторах конденсируется Si , после чего газы поступают на очистку перед выбросом в атмосферу. [c.328]
Более сложным по конструкции является секционированный реактор фирмы Викерс Зиммер АО (ФРГ) [163]. Схема реактора показана на рис. 2.8. Реактор разделен на несколько секций теплоизолированными перегородками 1, в которых ниже уровня жидкости имеются переточные отверстия 2. Отверстия в соседних перегородках расположены диаметрально противоположно. В нижней части аппарата предусмотрены горизонтальный вал с лопастными мешалками 3, трубчатый подогреватель 4, а также устройство переливного типа 5 для регулирования уровня жидкости в аппарате. В паровом пространстве расположен трубчатый конденсатор частичной конденсации 6, под которым выше уровня жидкости укреплен желоб 7. По этому желобу сконденсированная жидкость может быть выведена из аппарата. Для соединения паро- [c.47]
Обедненные отходящие газы, содержащие 0,06 г/л. газообразного хлорида алюминия, по линии 6 подаются в зону конденсации с конденсатором 9, который может представлять собой трубчатый теплообменник или псевдоожиженный слой хлорида алюминия, работающий при более низких температурах, которые часто ниже 100 °С. При этом происходит десублимация остаточного хлорида алюминия и его прэдвари-тельное отделение, после чего он по линии 10 направляется в сборник 11, где собирается в кристаллическом виде. [c.86]
На некоторых заводах для охлаждения и конденсации паро газовой смеси вместо трубчатых конденсаторов применяют скрубберы, орошаемые жижкой, однако в этом случае ухудша ется качество древесной смолы [c.72]
Уравнение (5.4), отражающее зависимость между давлением пара и температурой газовой смеси, справедливо для условий, при которых 5образование зародышей можно не учитывать. Этим условиям ссотнетствуют приведенные на рис. 5.3 кривые, показывающие изменение пересыщения пара по мере охлаждения газовой смеси и конденсации пара. Кривые построены на основании расчета для пара воды при конденсации его из воздуха в трубчатом конденсаторе температура газовой смеси на входе [c.157]
Принципиально новым по сравнению с расчетом конденсации в жидкость является необходимость правильного расположения поверх—иости по отношению к потоку. Эксплуатация трубчатых конденсаторов на заводах и проведенные лабораторные исследования показали, что-намерзание слоя льда на поверхности такого конденсатора происходит неравномерно по длине, ввиду чего проходное сечение конденсатора забивается льдом. В то же время значительная часть поверхности,, [c.169]
Дистилляция — процесс частичного разделения бинарных и многокомпонентных жидких смесей на отдельные фракции. Простая дистилляция представляет собой процесс постепенного испарения кипящей жидкой смеси с непрерывным отводом пара из системы и конденсацией его, в результате чего исходная жидкая смесь разделяется на две части — дистиллят, обогащенный низкокипящими компонентами, и остаток жидкости в аппарате, обогащенный высококипящими компонентами,— так называемый кубовый остатот. Простая дистилляция проводится в дистилляционных или перегонных кубах, которые соединяются со змеевиком или трубчатым конденсатором и сборником дистиллята. [c.226]
Для облегчения разделения смолы и воды принята ступенчатая конденсация смолы. Смола из оросительных холодильников и первичных смолоотделителей через конденсационные горшки поступает в парогазоотделитель, где она отделяется от парогазовой смеси. Выделившаяся парогазовая смесь охлаждается в трубчатом конденсаторе и выбрасывается на свечу. Смола из парогазо-отделителя поступает в фусоотделитель. Освобожденная от фусов смола поступает в смолоотстойник. [c.253]
Осушенные газы — ацетилен и хлористый водород — после смешения в смесителе 2 поступают в трубчатый реактор 3, нагреваемый маслом до 200 °С. В трубках реактора находится катализатор. Образовавшиеся в реакторе реакционные газы, в которых содержится около 90% хлористого винила, направляются в скрубберы 4 ъ 5, где промываются водой и 10%-ным раствором едкого натра для удаления хлористого водорода и двуокиси углерода, охлаждаются до 70—75 °С, а затем высушиваются твердым едким натром. После конденсации в конденсаторе 7, ректификации в колонне 8 и до полнительной очистки от примеси ацетилена в колонне 13 чистый хлористый винил поступает в сборник 16. Выход около 93%, считая на исходный ацетилен. [c.76]
Конструкция теплообменников-вымораживателей аналогична трубчатым конденсаторам (см. рис. 5.6), т. е. по трубам движется воздух, а в межтрубном пространстве—хладоагент. Температура хладоагента, применяемого в вымораживателях, очень низкая (120—150 °К), а содержание пара воды в атмосферном воздухе сравнительно большое, поэтому степень пересыщения пара может достигать большого значения (см. табл. 5.13). Между тем процесс вымораживания должен протекать в условиях, исключающих конденсацию пара в объеме, с тем чтобы исключить унос примесей в туманообразном состоянии и обеспечить высокую степень очистки воздуха. Это можно получить лишь в том случае, если разность между температурой газа и стенкой трубы в течение всего процесса поддерживают низкой, не более 30 °С. Между тем с увеличением разности температур повышается производительность вы-мораживателей, поэтому использование приведенных теоретических данных для разработки способов предотвращения образования тумана при более высокой разности температур имеет большое практическое значение. Например, пары воды и двуокись углерода конденсируются и кристаллизируются на внутренней поверхности труб, отчего с течением времени снижается коэффициент теплопередачи и вследствие уменьшения свободного [c.193]
Для конденсации пара применяются главным образом три типа аппаратов трубчатые конденсаторы, орошаемые башни (башни с насадкой, орошаемой жидкостью) и барботажные аппараты (колпачковые ап- Паро-газодая смесь [c.169]
Ниже приведены расчетые и практические данные о влиянии различных факторов на показатели процесса конденсации серной кислоты в орошаемой башне при получении ее методом мокрого катализа. Расчет проводят постадийным методом, как и расчет трубчатого конденсатора (стр. 176), с учетом теплоты образования пара серной кислоты по реакции (5.42) и неодинакового состава жидкой и газовой фаз серной кислоты. [c.205]
Керамические, стеклокерамические конденсаторы | Основы электроакустики
Керамические, стеклокерамические и стеклопленочные конденсаторы В зависимости от электрических свойств, керамику служащей диэлектриком, керамические конденсаторы могут быть- высокочастотными,
- низкочастотными,
- термостабильными,
- термокомпенсационными.
Высокочастотная керамика (тиконд и др.) обладает малыми диэлектрическими потерями (на радиочастотах tg6<0,001) и невысокой диэлектрической проницаемостью (от 12 до 1500). Низкочастотная керамика Характеризуется относительно большими диэлектрическими потерями (на частотах нескбльких килогерц tg6< 0,04) и высокой диэлектрической проницаемостью (от 1000 до 8000). От вида керамики зависит температурная стабильность емкости керамических конденсаторов. По значениям ТКЕ конденсаторы из высокочастотной керамики делят на, группы (табл. 32), обозначаемые буквами П (положительный) и М (отрицательный) и числом, указывающим среднее значение ТКЕ на 1 ° на радиочастотах.
По значениям ТКЕ в диапазоне рабочих температур конденсаторы из низкочастотной керамики делят на группы, обозначаемые буквой Н и числом, указывающим, на сколько процентов может измениться емкость конденсаторов в этом диапазоне по срайнению с температурой 20 °С Конденсаторы с малым значением ТКЕ (группы ПЗЗ, М47) относят к термостабильным, а с большим отрицательным (Ml500) — к термокомпенсационным. Будучи включенными в резонансные контуры, такие конденсаторы позволяют .скомпенсировать положительный ТКЕ других элементов схемы. Наиболее распространены керамические дисковые КД, КДУ и трубчатые КТ конденсаторы. Наряду с этими конденсаторами применяют пластинчатые и монолитные. Дисковые конденсаторы КД1, КД2, КДУ представляют собой керамический диск, на поверхности которого нанесены метал лизирозанпые обкладки с проволочными токоотводами, а трубчатые КТ-1, КТ-2, КТ-3 — керамическую трубку, на внутрен-нюю и наружную поверхности которой нанесены обкладки, покрытые защитной эмалью определенного цвета и снабженные проволочными токоотводами. Такие конденсаторы применяют в контурных, разделительных или блокированных цепях радиоаппаратуры. Электрические параметры дисковых конденсаторов приведены в табл.34, а трубчатых — в табл. 35.Трубчатые конденсаторы — проходные КТП-1 — КТП-3 , опорные КО-1, КО-2 и дисковые КДО-1, КДО-2 — применяют в качестве фильтровых в цепях постоянного и переменного токов ори рабочих напряжениях до 750 В. Пластинчатые керамические конденсаторы К10-7 выпускают с небольшой толщиной (0,2 — 0,4 мм) диэлектрической пластины прямоугольной формы, на плоскости которой нанесены металлизированные обкладки. Конденсаторы КЮ-7а имеют номинальные напряжения 250 В и емкости от 6,8 до 6800 пФ и от 0,01 до 0,033 мкФ, а К10-7 в — 50 В и от 22 до 6800 пФ, а также от 0,01 до 0,047 мкФ соответственно Конденсаторы применяют для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного токов в диапазоне температур от — 60 до + 155°С. Однонаправленные выводы конденсаторов обеспечивают их использование да платах с печатным монтажом. Монолитные керамические конденсаторы КЮ-23, КЮ-17 выпускают малогабаритными с толщиной слоя диэлектрика 0,025 — 0,07 мм и используют для работы в цепях постоянного и переменного токов, а также в импульсных режимах различных микросхем и диапазоне температур от — 60 до +85 С. Пределы номинальных напряжений конденсаторов К10*23 — 16 В, емкостей от 2,2 до 3000 пФ и от 680 до 33000 пФ, а конденсаторов КЮ-17 — 25 В, от 22 пФ до 0,012 мкФ и от 470 пФ до 0,33 мкФ соответственно.
Стеклокерамические конденсаторы СКМ К22У-1, К22У-2, К22У-3 и К22-5, имеющие секции из стеклокерамики и серебряной илн алюминиевой фольги, могут работать в цепях постоянного и переменного токов, а также в импульсных режимах в диапазоне температур от — 60 до +155°С. Емкость стеклокерамических конденсаторов лежит в пределах от 75 пФ до 0,047 мкФ. Конденсаторы К22У-1 используют в качестве контурных, разделительных, сеточных, блокировочных, а К22У-3 — в гибридных интегральных микросхемах.
Стеклопленочные конденсаторы заменяют дорогостоящие слюдяные, имеют меньшие по сравнению с ними габаритные размеры. Их используют для работы в.цепях постоянного тока и импульсных режимах. Эти конденсаторы применяют в резонансных контурах и других высокочастотных схемах. Пределы номинальных емкостей, напряжение и диапазон рабочих температур стеклопленочных конденсаторов приведены в табл. 36
Таблица 32
Обозначение труппы конденсаторов по ТКЕ | Изменение ТКЕ в диапазоне температур от 20 до 85°С | Условный цвет окраски корпуса конденсатора |
П100 П33 М47 М75 М330 Ml500 | +100±30 +33±30 —47±30 —75±30 — 330±60 — 1500±200 | Синий Серый Голубой
Красный Зеленый |
Примечание. Цвет окраски точка на корпусе М75 красный, а МЗЗО — зеленый.
Таблица 33
Обозначение групп и конденсаторов по ТКЕ | Изменение емкости, %, в диапазоне температур от — 60 до +85° С | Цвет точки или полоски на корпусе конденсатора |
Н30 Н50 Н70 Н90 | ±30 ±50 — 70 — 90 | Зеленый Синий — Белый |
Таблица 34
Обозначение группы конденсаторов по ТКЕ | Номинальное напряжение, В
| Пределы номинала емкостей,
| Номинальное напряжение,В
| Пределы номинальных емкостей, пФ
| Номинальное напряжение
| Пределы номинальных емкостей, пФ
|
| КД1 (04,5 — 6,5мм) | КД2 (06,5 — 8,5 мм) | КДУ (08,6 — 16,5 мм) | |||
П100 ПЗЗ М47 М75 М700 М1300 | 250 | 1 — 7,5 1 — 10 1 — 15 1 — 39 10 — 56 18 — 130 | 500 | 1 — 12 1 — 30 1 — 43 1 — 68 3,3 — 150 15 — 270 | 50 | 1 — 2,2 1 — 27 3, 3 — 27 — 27 — 47 — |
Н70 | 160 | 680 — 2200 | 300 | 680 — 6800 | __ | — |
Таблица 35
Обозначение группы конденсаторов по ТКЕ | Номинальное напряжение, В | Пределы номинальных емкостей, пФ | Номинальное напряжение, В | Пределы номинальных емкостей, пФ | Номинальное напряжение, В | Пределы номинальных емкостей, пФ |
| КТ-1 (03мм) | КТ-2 (06мм) | КТ-3 (010мм) | |||
П100 |
| 1 — 30 |
| 2,2 — 100 |
| 2,2 — 110 |
ПЗЗ |
| 1 — 62 |
| 2,2 — 180 |
| 2,2 — 150 |
М47 | 2&0 | 1 — 75 | 500 | 2,2 — 240 | 750 | 2,2 — 240 |
М75 |
| 1 — 130 |
| 2,2 — 360 |
| — |
М700 |
| 2,2 — 270 |
| 2,2 — 910 |
| 2,2 — 1000 |
М1500 |
| 15 — 560 |
| 15 — 2200 |
| — |
Н70 | 160 | 680 — 10000 | 300 | От 680 пФ до 0,033 мкФ | — | |
.Таблица 36
Конденсатор | Номинальное напряжение, В | Пределы номинальных емкостей, пФ | Диапазон рабочих температур, °С |
К21-5а | 160 | 2,2 — 16 | От — 60 до +100 |
К21-56 | 160 | 2,2 — 330 | » — 60 » +100 |
К2-7 | 50 | 57 — 10000 | » — 60 » +155 |
КОНДЕНСАТОРЫ
Трубчатые конденсаторы, используемые на электростанциях для конденсации отработанного пара, известны как поверхностные конденсаторы. Однако есть много других применений, в которых используются конденсаторы, и было разработано большое количество типов конденсаторов.
Конденсаторы прямого контакта
Конденсатор прямого контакта — это конденсатор, в котором хладагент контактирует с паром. Его преимущество заключается в низкой стоимости и простоте механической конструкции, но его использование ограничено теми приложениями, в которых допустимо смешивание пара и хладагента.
Различные типы конденсаторов прямого контакта:
Конденсатор спрея. Охлаждающая жидкость распыляется с помощью форсунок в емкость, в которую подается пар. Это схематично показано на рисунке 1. Важно, чтобы распылительные форсунки и емкость были спроектированы для получения тонкой струи жидкости (чтобы обеспечить большую площадь поверхности раздела для теплопередачи) и достаточно длительного времени пребывания капель жидкости в емкости. .
Сбитая с толку колонна.Это похоже на распылительный конденсатор, за исключением того, что охлаждающая жидкость направляется для протекания по серии тарелок в колонне (см. Рисунок 2). Пар подается в нижнюю часть колонны. Его преимущество заключается в противотоке пара и хладагента, хотя необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать затопления. (Затопление является нестабильным состоянием, когда поток пара таков, что нисходящий поток конденсата прерывается и задерживается.)
Колонна с набивкой. Насадочная колонка может состоять из плотно упакованных металлических колец для увеличения межфазной поверхности для теплопередачи.Жидкость подается в верхнюю часть колонны, а пар — в нижнюю. Недостатком этого типа конденсатора является то, что перепад давления выше, чем в других типах конденсаторов прямого контакта.
Струйный конденсатор. Это устройство, в котором струя жидкости направляется в поток пара, обычно с целью охлаждения пара. Струя жидкости впрыскивается в трубопровод, несущий пар, через трубу с малым внутренним диаметром и сопло, расположенное на центральной линии.Жидкость обычно впрыскивается противотоком к пару.
Барботажная труба. Барботажная труба состоит из трубы с отверстиями для впрыскивания пузырьков пара в бассейн с жидкостью. Это простой метод конденсации пара, но существуют практические проблемы, связанные с созданием хорошего распределения пузырьков небольшого размера, которые необходимы для эффективной теплопередачи.
Рис. 1. Конденсат при распылении.
Рисунок 2.Конденсатор лоткового типа. Источник : Г. П. Хьюитт, Г. Л. Шайрес и Т. Ботт Process Heat Transfer (1994).
Конструкция конденсаторов с прямым контактом хорошо описана Pair (1972). Большинство оборудования этого типа разработано на основе эмпирической информации, полученной из экспериментальных и эксплуатационных данных.
Кожухотрубные конденсаторы
Кожухотрубные конденсаторы широко используются в обрабатывающих отраслях промышленности, обычно для конденсации пара из верхней части дистилляционной колонны.Есть три основных типа.
Поперечный межтрубный конденсатор
Поперечный конденсатор аналогичен поверхностному конденсатору. Он состоит из кожуха, содержащего трубки, по которым течет теплоноситель. Путь потока со стороны кожуха спроектирован таким образом, что пар течет в основном в поперечном направлении к трубкам. Конденсатор с поперечным потоком обычно используется для систем с низким давлением, в которых имеется большой объемный поток пара и требуется низкий перепад давления. Трубки через определенные промежутки поддерживаются пластинами для предотвращения провисания трубок и вибрации.Пар входит в верхнюю часть оболочки. Часто используется более одного сопла, чтобы минимизировать потерю давления и обеспечить хорошее распределение. Особенно важно обеспечить надлежащую вентиляцию конденсатора поперечного потока.
Конденсатор кожухотрубный с перегородкой
Кожухотрубный теплообменник с перегородками и конденсацией на межтрубном пространстве является наиболее распространенным типом конденсаторов, используемых в обрабатывающей промышленности. Чаще всего монтируется горизонтально. Типичный кожух-конденсатор показан на рисунке 3.Это кожух типа ТЕМА Е, в котором пар входит с одного конца кожуха и течет к выходному концу, где удаляются конденсат, любой сконденсированный пар и неконденсирующиеся газы.
Рисунок 3. Горизонтальный межтрубный конденсатор. Источник : Г. Ф. Хьюитт, Г. Л. Шайрес и Т. Ботт Process Heat Transfer (1994).
Перегородки обычно представляют собой пластины с одинарным сегментным вырезом. Прорезь обычно вертикальная, чтобы конденсат стекал по дну кожуха к выпускному отверстию.Для снижения перепада давления могут использоваться двойные сегментные перегородки. Пространство между перегородками определяется следующими соображениями:
Трубки должны поддерживаться во избежание вибрации трубок;
Падение давления зависит от скорости пара и, следовательно, от расстояния между перегородками;
Сопротивление теплопередаче из-за наличия неконденсирующихся газов обратно пропорционально скорости пара.
Высокая скорость пара может снизить сопротивление теплопередаче за счет сдвигового воздействия на пленку конденсата.
Таким образом, если имеется адекватный перепад давления, можно уменьшить расстояние между перегородками, чтобы получить повышенную скорость теплопередачи.
Размер выреза перегородки обычно выбирают таким образом, чтобы скорость пара в окне перегородки была примерно равна скорости пара в зоне перекрытия между перегородками.
Количество проходов трубы определяется необходимой скоростью теплоносителя. Обычно используются плоские трубы, хотя трубы с низким оребрением могут использоваться для увеличения скорости теплопередачи, когда сопротивление конденсата теплопередаче с гладкими трубками значительно выше, чем у хладагента.
Отвод пара должен располагаться в конце пути прохождения пара. Типичное расположение вентиляции показано на рисунке 3.
Можно использовать другие типы кожухов ТЕМА, такие как J-образный, чтобы минимизировать падение давления. Возможная конфигурация для низкого перепада давления — J-образная оболочка с двойными сегментными перегородками.
Конденсация на стороне трубы предпочтительна, если хладагент представляет собой газ, например воздух. Также может быть предпочтительным, если конденсирующая жидкость находится под более высоким давлением, чем хладагент, поскольку обычно дешевле поддерживать более высокое давление внутри трубок, чем внутри кожуха.Конденсатор с воздушным охлаждением типичен для трубчатого конденсатора. Он состоит из пучка труб, обычно с ребристыми трубками, по которым поперечно течет воздух. Воздушный поток приводится в движение вентиляторами в режиме принудительной или вытяжной вентиляции. Типичный нагнетательный конденсатор с воздушным охлаждением изображен на рисунке 4.
Рисунок 4. Схема конденсатора воздушного охлаждения, работающего в тягодутьевом режиме. Источник : Г. Ф. Хьюитт, Г. Л. Шайрес и Т. Ботт Process Heat Transfer (1994).
Если трубки расположены вертикально, обычно используются две конфигурации:
Попутный нисходящий поток пара и жидкости;
Противоток, при котором пар течет вверх, а жидкость — вниз.Это обычно называется обратным холодильником.
Не рекомендуется использовать параллельный восходящий поток пара и жидкости, за исключением случаев, когда на выходе из трубок наблюдается высокая скорость пара.
Конденсатор орошения должен быть спроектирован таким образом, чтобы скорость пара была меньше скорости затопления. Это предельная скорость, выше которой слив конденсата происходит неравномерно. (См. Затопление и изменение направления потока.)
Тепловой расчет кожухотрубных конденсаторов.
Расчет площади.
При конденсации одного чистого пара при условии, что перепад давления невелик по сравнению с абсолютным давлением, температура конденсирующегося потока является постоянной величиной, определяемой давлением насыщения.
Если хладагент однофазный и общий коэффициент теплопередачи достаточно постоянен, то допущения, лежащие в основе «средней логарифмической разности температур (LMTD)», являются действительными. (См. Среднюю разницу температур.) Это означает, что требуемую площадь поверхности A конденсатора можно определить по формуле:
(1)где Q T — общая тепловая нагрузка, а U — средний общий коэффициент теплопередачи.
При конденсации из смесей с неконденсирующимся газом или без него изменение равновесной температуры в зависимости от энтальпии может быть очень нелинейным. Кроме того, коэффициент теплопередачи конденсирующегося потока может изменяться на порядок по пути конденсации. Это означает, что невозможно присвоить теплообменнику единую репрезентативную разность температур и общий коэффициент теплопередачи и что требуется зональный или поэтапный расчет площади поверхности.
Таким образом, тепловая конструкция конденсатора значительно сложнее, чем у однофазного теплообменника.
На рис. 5 показано типичное соотношение температура / энтальпия для смеси, которая перегревается на входе. Это соотношение и соответствующие физические свойства обычно получаются из специализированных компьютерных программ, которые выполняют расчеты парожидкостного равновесия и определяют составы паровой и жидкой фаз вдоль пути конденсации.Также показано соответствующее соотношение для однофазного теплоносителя, протекающего за один проход противотоком к конденсирующемуся потоку.
Рис. 5. Пример кривых температура / энтальпия для конденсирующегося потока и теплоносителя с разделением на зоны.
Схема процедуры определения требуемой площади поверхности для такого режима конденсации выглядит следующим образом:
Разделите диаграмму температура / энтальпия на несколько зон так, чтобы кривые как конденсирующегося потока, так и хладагента можно было рассматривать как достаточно линейные.Пример того, как это делается, показан на рисунке 5.
Укажите основные геометрические параметры конструкции, такие как количество труб, внешний диаметр трубы и толщину стенки, шаг трубы, вырез перегородки, шаг перегородки и кожух. диаметр.
Рассчитайте местные общие коэффициенты теплопередачи на границах зоны.
Для каждой зоны вычислите зональный общий коэффициент теплопередачи, U z , из среднего арифметического локальных общих коэффициентов на границах зоны.
Рассчитайте LMTD для каждой зоны по температурам на границах зоны.
Рассчитайте требуемую площадь поверхности для каждой зоны, применив уравнение. (1) выше.
Рассчитайте общую требуемую площадь путем суммирования зональных площадей.
Процесс проектирования состоит из повторения описанного выше процесса, изменения основных геометрических параметров для соответствия ограничениям падения давления и минимизации площади или стоимости.Процедура обычно выполняется с помощью компьютерной программы.
Если, как это часто бывает, конденсация происходит на межтрубной поверхности при нескольких проходах со стороны трубы, расчет температурных профилей и зональных площадей поверхности усложняется. Подходящая методология описана в Bell and Ghaly (1972).
Локальные коэффициенты теплопередачи
Приведенная выше процедура расчета площади поверхности требует оценки местного коэффициента теплопередачи на границах зоны.Это, в свою очередь, требует расчета:
Коэффициент теплопередачи теплоносителя;
Сопротивление теплопередаче за счет стенки трубы;
Коэффициент теплопередачи конденсата, связанный с теплопередачей через пленку конденсата на стенке трубы;
Сопротивление теплопередаче, связанное с присутствием неконденсирующихся газов или со смесью более чем одного пара.
Кроме того, необходимо оценить сопротивление теплопередаче из-за загрязнения с обеих сторон стенки трубы.(См. Факторы обрастания и обрастания.)
Расчет коэффициента теплопередачи конденсата сильно зависит от геометрии конденсатора. Соответствующие методы описаны Hewitt, Shires and Bott (1994), которые также предписали расчет сопротивления газовой фазы. Для всех расчетов, кроме простейших, требуется использование компьютерной программы.
Градиент давления в конденсаторах возникает из-за эффектов трения и ускорения. Эффект трения, который вызывает потерю давления, можно рассчитать, применив двухфазный множитель к градиенту давления для однофазного потока.Эффект ускорения вызывает повышение давления из-за замедления потока. Обычно он имеет значение только при низких давлениях и может быть рассчитан только на основе расхода пара.
Некоторые типы пластинчатых теплообменников, которые традиционно использовались в других приложениях, все чаще используются в качестве конденсаторов. Например, пластинчато-рамные и паяные пластинчатые теплообменники имеют преимущества более низкой стоимости и меньшего количества жидкости. Использование пластинчатых теплообменников в качестве конденсаторов обсуждается Кумаром (1983).Обычно для обработки большого объемного расхода пара на входе в конденсатор требуется специальный проход в пластине и конфигурация входного порта.
Пластинчато-ребристый теплообменник, традиционно используемый в криогенных системах, также может быть применен в некоторых общих системах конденсации, где требуется компактность.
Проблемы проектирования конденсаторов
Удаление газов
Важно обеспечить конденсатор с вентиляционным отверстием для удаления газов во время запуска и / или для непрерывной работы.Отверстие должно быть расположено ближе к концу пути прохождения пара. В кожухотрубных конденсаторах с поперечным потоком особенно важно избегать областей с очень низкой скоростью пара, где могут образовываться застойные зоны неконденсирующегося газа, что, следовательно, делает некоторые поверхности теплообменника неэффективными.
Отвод конденсата из конденсатора должен быть тщательно спроектирован, чтобы обеспечить его размер, соответствующий расходу конденсата, и избежать уноса неконденсированного пара или газа в трубопровод для конденсата.
Запотевание конденсатора происходит из-за образования крошечных капелек жидкости в паре. Образование тумана может происходить, когда температура парогазовой смеси падает значительно ниже локальной температуры насыщения во время процесса конденсации. Это обычно происходит, когда транспортные свойства парогазовой смеси и условия процесса таковы, что из смеси удаляется больше тепла, чем массы. Образование тумана представляет собой нежелательную потерю продукта и может, в некоторых случаях, представлять проблему загрязнения.Фактическое начало образования тумана будет зависеть от наличия или отсутствия центров зародышеобразования. Удаление тумана может потребовать специальных методов разделения. Steinmeyer (1972) дает хорошее практическое объяснение того, как образуется туман и как его эффекты можно минимизировать.
ССЫЛКИ
Белл, К. Дж. И Гали, М. А. (1972) Приближенный обобщенный метод проектирования для многокомпонентных / частичных конденсаторов , AIChE Symp. Серии, 131 (69), 72.
Ярмар, Дж. Р. (1972) Проектирование охладителей / конденсаторов с прямым контактом, Chem.Engng. , 12 июня, 91-100.
Хьюитт, Г. Ф., Шайрес, Г. Л., и Ботт, Т. Р. (1994) Process Heat Transfer , CRC Press, Бока-Ратон, Флорида.
Кумар, Х. (1983) Обязанности по конденсации в пластинчатых лечебных обменниках , Instn. Chem Engnrs Symposium Series , 75, 2, 1275.
Steinmeyer, D. E. (1972) Образование тумана в частичных конденсаторах, Chem. Engng Progress , 68, 7, 64-68.
Трубчатые конденсаторы с трубками с внешними усилителями
Изобретение относится к трубам, которые обычно содержатся в трубных пучках и обладают повышенной способностью к обмену теплом между текучими средами, находящимися вне трубок и проходящими через трубки.Типичный пучок труб проходит вертикально внутри дистилляционной колонны и используется для конденсации жидкости из паров, образующихся в колонне.
Теплообменники широко используются в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности для эффективной передачи тепла, имеющегося в одной технологической текучей среде, в другую текучую среду, так что общие требования к коммунальным службам снижаются. Преимущества использования теплообменников, например, для оптимизации рекуперации тепла и, таким образом, минимизации затрат, связанных с внешними источниками охлаждающей / охлаждающей среды (например,g., охлаждающая вода) и / или теплоноситель (например, топливный газ) хорошо известны. В данной области техники постоянно предпринимаются попытки улучшить характеристики теплообменников путем достижения максимально возможного приближения к равновесному уровню теплопередачи между двумя потоками текучей среды при минимально возможных затратах на оборудование, эксплуатацию и техническое обслуживание.
Теплообмен обычно осуществляется, например, между относительно горячей текучей средой, выходящей из реактора, и относительно холодной текучей средой, подаваемой в реактор. Комбинированный теплообменник подачи / отходящего потока реактора в этом случае может выгодно добавить, по крайней мере, часть тепла, необходимого для поднятия подачи в реактор до заданной температуры реакции, и в то же время отвести, по крайней мере, часть тепла, необходимого для охлаждения реактора. сточные воды для дальнейшей обработки или хранения.Конкретное применение теплообменников включает их использование внутри (а не вне) другого технологического оборудования, такого как аппараты парожидкостного контакта и даже реакторы. В случае реактора, например, теплообменник в паровом пространстве над реакционной зоной может выгодно конденсировать испаренные реагенты, обеспечивая при этом удаление неконденсированных паров, особенно паров продуктов.
Аппараты для парожидкостного контактирования, в которых используются внутренние теплообменники и, в частности, конденсаторы, включают дистилляционные колонны.Конкретные рабочие условия дистилляционных колонн, в которых используются внутренние теплообменники, могут значительно варьироваться, чтобы выполнить широкий диапазон разделения компонентов из самых разных типов смесей, которые могут быть подвергнуты дистилляции. Примеры дистилляционных колонн включают те, которые используются в ряде разделений колонн, таких как отгонка и ректификация, а также те, которые используются в различных формах дистилляции, таких как фракционная дистилляция, паровая дистилляция, реактивная дистилляция и дистилляция в колоннах с разделенными стенками.Эти процессы разделения могут осуществляться с использованием дистилляционных колонн как в периодическом, так и в непрерывном режиме, с общими проектными целями, которые заключаются в сокращении установленных и эксплуатационных затрат. Оборудование и инженерные сети, необходимые для подачи и отвода тепла к колонне и от нее, во многих случаях существенно влияют на эти затраты.
Различные преимущества могут быть достигнуты при установке теплообменников внутри дистилляционных колонн или других устройств, а не вне корпуса цилиндрической колонны.Эти преимущества можно оценить со ссылкой на работу обычных внешних теплообменников, которые требуют удаления потока из колонны, пропускания его через внешний теплообменник для подачи или отвода тепла и возврата по крайней мере части нагретого или охлажденного потока обратно в колонка. Например, пар верхнего погона может быть отведен из верхней или верхней части колонны (например, после подъема из верхней контактной тарелки) и направлен во внешний теплообменник, а именно конденсатор или частичный конденсатор, который конденсирует жидкость из отведенного пара. , часть которого затем обычно возвращается (например,g., используя насос) в колонну в качестве флегмы. В дополнение к внешнему теплообменнику и насосу верхняя система часто также включает резервуар-приемник для отделения конденсированной жидкости от неконденсированного пара, а также связанные с ним трубы, клапаны и контрольно-измерительные приборы. Аналогично конденсатору внешние теплообменники ребойлера могут также подавать пар в колонну (а не удалять пар из нее) путем нагревания потока жидкости, удаляемого из нижней части колонны. Точно так же потоки пара и жидкости могут отводиться из центральной секции между верхней и нижней секциями колонны, нагреваться или охлаждаться с использованием внешнего теплообменника и возвращаться в колонну.В каждом случае требования к оборудованию сопоставимы.
Путем размещения теплообменника внутри устройства для парожидкостного контактирования, такого как дистилляционная колонна, можно исключить некоторое оборудование (например, верхний орошающий насос) и соответствующую опорную конструкцию, тем самым сэкономив как стоимость оборудования, так и пространство. Кроме того, перепад давления во внутреннем теплообменнике может быть ниже, чем в эквивалентной системе внешнего теплообмена. Это становится важным фактором, когда колонна работает при давлении, близком к атмосферному или даже ниже атмосферного, например, в случаях, когда температуры колонны ограничены из-за термочувствительности смеси, обрабатываемой в колонне.
Репрезентативные примеры дистилляционных колонн низкого давления, в которых были успешно использованы внутренние конденсаторы, включают те, которые используются в секциях выделения продукта в промышленном производстве фенола путем окисления кумола, а также в предшествующем производстве кумола путем алкилирования бензола. Также в патенте США No. № 2044372, Патент США. № 4218289, патент США. US 5 507 356 и DE 198 30 163 A1 описывают использование различных теплообменников внутри колонн для, по меньшей мере, частичной конденсации пара в верхней части колонн.Патент США В US 2044372 описано использование вертикального погружного конденсатора между секцией низкого давления и секцией высокого давления одной колонны.
Конкретный тип теплообменника, который может использоваться внутри (или обычно используется в коммерческих целях), представляет собой трубчатый теплообменник, содержащий пучок трубок, посредством чего тепло передается между жидкостью, находящейся вне трубок, и жидкостью, проходящей через трубки. Так называемые «врезанные» пучки труб имеют преимущества по сравнению с пучками внутренних сварных пластин с точки зрения простоты их снятия для обслуживания или замены.В случае вставных трубчатых конденсаторов, когда трубы ориентированы горизонтально или вертикально в верхней части дистилляционной колонны, пар из верхнего погона колонны конденсируется на внешней или внешней поверхности труб.
Работа таких внутренних трубчатых конденсаторов, однако, обычно связана с низкими перепадами давления и / или низкими локальными массовыми скоростями охлаждаемой текучей среды (например, пар из верхней части колонны, обогащенный более низкокипящим компонентом). Это приводит к низким коэффициентам теплопередачи, которые могут трансформироваться, особенно в случае больших колонн, в требуемые площади поверхности теплопередачи, которые превышают практически установленные (с точки зрения размера и / или веса) пучки труб.Традиционные подходы в этих ситуациях заключались в использовании внутренних, сварных пластинчатых теплообменников или даже внешних конденсаторов. Следовательно, в данной области техники существует постоянная потребность в улучшении коэффициента теплопередачи (и соответствующего уменьшения требуемой площади поверхности трубы конденсатора) и / или общих характеристик трубчатых конденсаторов, и особенно тех, которые расположены внутри устройства для парожидкостного контакта, такого как как ректификационная колонна.
Настоящее изобретение связано с открытием усовершенствований теплообменников, содержащих пучки труб и, в частности, внутренние трубчатые конденсаторы, расположенные внутри устройств для парожидкостного контактирования, таких как дистилляционные колонны.Аспекты изобретения относятся к трубкам конденсатора, поверхность которых улучшена, что улучшает их характеристики, особенно когда они выровнены или проходят по существу вертикально в пределах секции (например, верхней секции) длины вертикально ориентированной колонны. Усовершенствования поверхности трубок выгодно улучшают их коэффициент теплопередачи и, следовательно, общую теплообменную способность внутреннего трубчатого конденсаторного пучка заданного размера, в котором используются эти трубки. Эта более высокая емкость в некоторых случаях (например,g., в случае больших колонн и / или колонн, работающих в режимах с низким перепадом давления / низкой массовой скоростью) может преодолеть потребность в использовании более дорогих теплообменников, таких как сварные пластинчатые или внешние теплообменники. В частности, описанные здесь усовершенствования поверхности трубок могут увеличить коэффициент теплопередачи трубок, используемых в трубчатом конденсаторе, так что требуемая площадь теплообменника уменьшается до уровня ниже той, которая соответствует практическому пределу размера (например, примерно 1,5 метра (5 футов) диаметр пучка труб) или предельный вес для установки в верхней части ректификационной колонны.
Варианты осуществления изобретения направлены на устройства для парожидкостного контактирования. Типичные устройства включают дистилляционные колонны, а также реакторы, в том числе те, которые используются для реактивной дистилляции. Другими типами реакторов являются реакторы, в которых может быть полезна внутренняя конденсация по меньшей мере части паров внутри реактора. Например, может быть желательно конденсировать конденсируемую часть потока, выходящего из реактора, внутри реактора, чтобы обеспечить внутренний флегма и / или избежать всех или, по крайней мере, части требований охлаждения ниже по потоку.
Устройства содержат вертикальную или по существу вертикальную колонну (например, цилиндрическую колонну, ось которой выровнена по вертикали или в пределах примерно 5 градусов по вертикали). Колонна содержит или расположена в ней множество трубок конденсатора или пучок труб (например, в форме пучка U-образных труб с отдельными трубками U-образной формы) внутреннего трубчатого конденсатора. В соответствии с конкретными вариантами осуществления трубы проходят по существу горизонтально или иным образом по существу вертикально по части длины колонны, например верхней секции около верха колонны.Все или по меньшей мере часть трубок конденсатора имеют внешние поверхности, содержащие одно или несколько улучшений поверхности для улучшения коэффициента теплопередачи труб.
Типичные улучшения поверхности включают профилированные углубления, выступающие по окружности ребра, выступающие в осевом направлении ребра или их комбинацию. В случае выступающих по окружности ребер эти ребра могут быть характерными для ребер, используемых для труб с «низким оребрением», при этом ребра имеют высоту примерно от 0,76 мм (0,01 мм).03 дюйма) до примерно 3,8 мм (0,15 дюйма). Проходящие по окружности ребра обычно относятся к множеству «пластин», которые разнесены (например, равномерно или через равные интервалы) вдоль осевого направления трубы. Пластины выступающих по окружности ребер в альтернативном варианте могут быть выполнены в виде одной спиральной спирали с непрерывной намоткой, а не отдельных выступов. В любом случае каждая пластина часто имеет внешний край (или внешний периметр), при этом одна трубка проходит через центральные секции множества пластин.Внешние края пластин могут быть круглыми или иметь другую геометрию, например прямоугольную или эллиптическую. В случае выступающих по окружности ребер дополнительные улучшения поверхности трубы могут включать в себя одну или несколько выемок на внешних краях всех или части этих ребер или пластин, где выемки могут быть разнесены радиально вокруг краев, например, в равномерно или с постоянным радиальным интервалом. В других вариантах осуществления может использоваться неравномерный радиальный интервал. В случае трубок, используемых в вертикально выровненном пучке труб конденсатора, может быть желательно выровнять выемки в осевом направлении относительно соседних ребер (т.е.е., непосредственно выше и / или ниже выступающих по окружности плавников). Осевое совмещение этих пазов, так что они могут накладываться друг на друга, если смотреть в осевом направлении, может улучшить отвод конденсата.
В случае фигурных углублений на поверхности трубы все углубления или по крайней мере их часть могут проходить в осевом направлении (например, в форме одной или нескольких удлиненных впадин) или иным образом выровнены в один или несколько проходящих в осевом направлении рядов ( например, в виде множества незаметных углублений меньшего размера).Одно или несколько выступающих в осевом направлении ребер также могут использоваться в качестве улучшения поверхности трубы для улучшения коэффициента теплопередачи труб. Комбинации любых описанных здесь улучшений поверхности обычно все расположены в одной и той же области трубок, используемых для теплопередачи, например, в области, простирающейся по существу вертикально на участке длины дистилляционной колонны. Улучшения поверхности также могут быть объединены с другими особенностями, такими как геометрия скрученной трубы, как обсуждается ниже, в этой области.В конкретном варианте осуществления, например, трубы, имеющие форму закрученной трубы, могут также иметь периферийные ребра в качестве улучшения поверхности. В более конкретном варианте осуществления эти периферийные ребра могут иметь внешние края, которые включают множество выемок. В еще более конкретных вариантах осуществления выемки могут быть выровнены в осевом направлении по отношению к соседним проходящим по окружности ребрам и / или они могут быть согнуты в своих соответствующих углах за пределами плоскости проходящих по окружности ребер.
Отдельно или в сочетании с улучшением поверхности сами трубки, хотя и проходят в основном в линейном направлении, могут иметь, по меньшей мере, в одной области трубок, используемых для теплопередачи, как описано выше, нелинейную центральную ось, которая может обеспечивают нелинейный внутренний путь для потока жидкости через трубки.Например, трубы, а также их внутренние центральные оси могут иметь волнообразную, зубчатую или спиральную (спиральную) форму для увеличения перепада давления и / или перемешивания жидкости. В противном случае может быть обеспечен общий спиральный путь потока жидкости, например, в случае плоской или эксцентричной профильной трубы (например, имеющей прямоугольное поперечное сечение или иным образом овальное или эллиптическое поперечное сечение), которая имеет скрученную трубку. геометрия (т.е. такая, что большая ось формы поперечного сечения, например большая ось эллипса, вращается по часовой стрелке или против часовой стрелки вдоль линейного направления трубы).В случае геометрии скрученной трубы центральная ось потока жидкости может быть линейной или нелинейной (например, спиральной). Смежные трубы, проходящие, как правило, линейно, например, в секции дистилляционной колонны, где происходит теплопередача, но имеющие волнообразную, зубчатую, спиральную форму или геометрию скрученной трубы, могут иметь множество точек внешнего контакта с соседними трубками, с этими точками контакта. возможно, они равномерно разделены областями, в которых соседние трубки не соприкасаются. Такие разнесенные точки контакта с одной или несколькими соседними трубками могут физически стабилизировать положение трубок и даже избежать необходимости в перегородках или опорах для труб.
В качестве альтернативы, улучшенный конденсирующий слой (ECL) может быть нанесен на внешнюю или внешнюю поверхность трубчатых трубок конденсатора в качестве другого типа улучшения поверхности. Примеры ECL включают текстурированные поверхности, химические покрытия, улучшающие капельную конденсацию, нанопокрытия и т.д. Например, все, большинство или, по крайней мере, часть трубок в пучке трубок могут иметь внутренние поверхности, по крайней мере, в области трубок, которая проходит (например.g., вертикально или горизонтально) на участке длины колонны, на который наклеивается покрытие. Если используется покрытие, оно обычно связывается, по меньшей мере, с областью трубок (например, где происходит конденсация на внешних поверхностях трубок), имеющей поверхностное улучшение (я), как обсуждалось выше, на внешней или внешней поверхности. Типичное покрытие внутренней поверхности трубы включает пористую металлическую матрицу, которая может улучшить коэффициент внутренней теплопередачи трубы и, следовательно, общую теплообменную способность конденсатора, использующего трубы.Некоторые подходящие покрытия называются слоями с усиленным кипением (EBL), которые известны в данной области техники своей применимостью к теплопередающим поверхностям, на которых происходит кипение, и, в частности, своей способностью обеспечивать высокую степень теплопередачи при относительно низких перепадах температур. . EBL часто имеет структуру, содержащую множество пор, которые обеспечивают центры зародышеобразования при кипении для облегчения кипения.
EBL или другое покрытие может быть нанесено на внутреннюю или внутреннюю поверхность трубчатых трубок конденсатора.Типичное металлическое покрытие наносят, как описано, например, в патентах США No. № 3,384,154. Металл с покрытием подвергается воздействию восстановительной атмосферы и нагревается до температуры в течение достаточного времени, чтобы частицы металла спекались или спаялись вместе с поверхностью основного металла. EBL может также иметь механически или химически сформированные входящие канавки, как описано, например, в патентах США No. № 3,457,990. Другие известные методы нанесения покрытий и EBL, в частности, на металлические поверхности, такие как внутренние поверхности металлических труб, которые могут быть использованы, включают методы, описанные в GB 2 034 355, U.С. Пат. No. 4,258,783, GB 2 062 207, EP 303493, US Pat. № 4767497, Патент США. US 4846267 и EP 112 782.
В дополнение к EBL, другое внутреннее усовершенствование для конденсаторных трубок включает использование одного или множества выступов, которые могут, например, иметь форму спирали или нескольких спиралей. Такие выступы можно использовать для дальнейшего улучшения передачи тепла и, в частности, ощутимого тепла по внутренней поверхности трубы. Внутренние выступы могут использоваться отдельно или в сочетании с другими характеристиками трубок конденсатора, как описано здесь.Дополнительные внутренние усовершенствования включают скрученную ленту, проволочные матричные вставки (например, от Cal-Gavin Limited, Warwickshire, UK) и другие внутритрубные устройства для теплопередачи, которые могут повысить коэффициент теплопередачи в трубах.
Другие варианты осуществления изобретения относятся к пучкам труб для конденсатора, содержащим трубки, как описано выше. Согласно конкретным вариантам осуществления, по меньшей мере, часть трубок в проходящей в осевом направлении (например, вертикальном или горизонтальном, в зависимости от ориентации пучка труб) участке имеет внутренние поверхности, имеющие покрытие (например,g., пористая металлическая матрица, как описано выше), прикрепленная к ней, и имеет внешние поверхности, содержащие выступающие по окружности ребра. Эти периферийные ребра могут быть характерны для труб с «низким оребрением», имеющих высоту от примерно 0,76 мм (0,03 дюйма) до примерно 3,8 мм (0,15 дюйма). Проходящие по окружности ребра могут иметь внешние края, которые включают множество выемок. В соответствии с конкретными вариантами осуществления в случае наличия выемок на выступающих по окружности ребрах эти выемки могут быть выровнены в осевом направлении по отношению к соседним выступающим по окружности ребрам и / или они могут быть согнуты в своих соответствующих углах за пределами плоскости идущих по окружности ребер. .Согласно другим вариантам осуществления, по меньшей мере, часть трубок имеет нелинейную центральную ось и / или закрученную геометрию, как обсуждалось выше, в проходящей в осевом направлении секции, и, возможно, множество разнесенных друг от друга точек внешнего контакта с соседними трубками. . Согласно другим вариантам осуществления пучки трубок могут содержать трубки, имеющие два или более типов фигурных углублений на внешней поверхности, а именно меньшие дискретные углубления и более крупные, вытянутые в осевом направлении углубления. Меньшие углубления могут преимущественно обеспечивать капиллярное действие для уменьшения толщины слоя конденсатной жидкости за счет использования поверхностного натяжения жидкости.Наружные края этих углублений могут быть выровнены в проходящие в осевом направлении ряды вдоль внешних поверхностей трубок.
Дополнительные аспекты изобретения относятся к использованию любой из трубок конденсатора, как описано выше, в пучках труб для применений теплообмена. Соответственно, варианты осуществления изобретения направлены на способы косвенного обмена теплом между двумя текучими средами, первой текучей средой и второй текучей средой, включающие контактирование первой текучей среды с внешними поверхностями любой из трубок конденсатора, как описано выше, и пропускание второй текучей среды через трубки.В конкретных применениях, в которых пучки трубок используются в качестве конденсаторов, первая текучая среда горячее, чем вторая текучая среда, и часть этой первой текучей среды конденсируется на внешних поверхностях пучка труб.
Конкретное применение теплообмена, представляющее коммерческий интерес, включает использование конденсаторных трубок во внутренних конденсаторах для парожидкостных контактирующих устройств, таких как дистилляционные колонны. Дистилляция относится к процессу разделения, основанному на различиях в относительной летучести компонентов, присутствующих в нечистой смеси.Дистилляция включает в себя очистку компонентов, имеющих разную относительную летучесть, путем достижения нескольких теоретических стадий парожидкостного равновесия по длине вертикальной колонны. Поднимающийся пар, обогащенный компонентом с более низкой температурой кипения по сравнению с жидкостью, из которой он испаряется на более низкой ступени колонны, контактирует с падающей жидкостью, обогащенной компонентом с более высокой температурой кипения по сравнению с паром, из которого он конденсируется в более высокой ступени. этап в колонне.
Соответственно, конкретные варианты осуществления изобретения направлены на использование пучков трубок, содержащих трубы, как описано выше, в теплообменниках внутри парожидкостных контактирующих устройств, таких как дистилляционные колонны.Первая текучая среда, содержащая пар дистилляционной колонны, часто поднимающийся в верхней или верхней части колонны, обогащается более низкокипящим компонентом, очистка которого является целью дистилляции. Эта первая жидкость контактирует с внешними поверхностями трубок или пучка трубок (например, для конденсации жидкости из этой первой жидкости, которая обогащена более низкокипящим компонентом по сравнению с загрязненной смесью, подаваемой в колонну и очищаемой), в то время как вторая охлаждающая жидкость (например,г, охлаждающая вода) пропускается через трубки. В результате контакта первой жидкости с внешними поверхностями трубок образуются конденсированная жидкость и неконденсированный пар. Неконденсированный пар может быть удален из колонны, в то время как сконденсированная жидкость возвращается на непосредственно нижнюю ступень контактирования, например, в виде орошения верхнего погона.
Эти и другие аспекты и варианты осуществления, связанные с настоящим изобретением, очевидны из следующего подробного описания.
РИС. 1 изображена верхняя секция дистилляционной колонны, имеющая внутренний трубчатый конденсатор, с трубками, проходящими вертикально по части длины колонны.
РИС. 2 изображен типичный разрез трубки для трубчатого конденсатора, в котором трубка имеет внешние поверхностные улучшения в виде выступающих по окружности ребер в виде отдельных выступов.
РИС. 2А изображен типичный разрез трубки для трубчатого конденсатора, в котором трубка имеет улучшения внешней поверхности в виде выступающих по окружности ребер в виде единой, непрерывно намотанной, спиральной спирали.
РИС. 3 — вид в разрезе секции трубки, показанной на фиг. 2, через A-A ′.
РИС. 4А изображена модификация трубки, показанной на фиг. 2 и 3, в которых множество выровненных в осевом направлении вырезов, имеющих криволинейную форму поперечного сечения, включены на внешние края проходящих по окружности ребер.
РИС. 4B изображает дополнительную модификацию трубки, показанной на фиг. 5 и 6, в которых множество выровненных в осевом направлении вырезов, имеющих треугольную форму поперечного сечения, включены на внешние края проходящих по окружности ребер.
РИС. 4С изображен типичный разрез трубы, имеющей выступающие по окружности ребра, как показано на фиг. 4В, но с выемками, загнутыми в их соответствующих углах за пределами плоскости проходящих по окружности ребер и в противоположных направлениях.
РИС. 5 изображен типичный разрез трубы, имеющей поверхностные улучшения в виде небольших профильных углублений, выровненных в проходящие в осевом направлении ряды, которые чередуются по периферии радиальной трубки с более крупными, проходящими в осевом направлении углублениями в форме желобов, а также внутренней спиралью. гребни.
РИС. Фиг.6 изображает типичный разрез трубы, имеющий поверхностные улучшения в виде проходящих в осевом направлении профилированных углублений или желобов, которые образуют проходящие в осевом направлении гребни, являющиеся результатом осевого удлинения участков или точек внешней поверхности трубы, которые не образуют углублений.
РИС. На фиг.7А показано поперечное сечение трубы, имеющей улучшения поверхности в виде проходящих в осевом направлении профильных углублений, имеющих полукруглую форму поперечного сечения и разнесенных по периферии радиальной трубы.
РИС. На фиг.7В показано поперечное сечение трубки, имеющей поверхностные улучшения в виде проходящих в осевом направлении профилированных углублений, имеющих треугольную форму поперечного сечения и разнесенных по периферии радиальной трубки.
РИС. На фиг.7С показан вид в поперечном сечении трубы, имеющей поверхностные улучшения, включая обе проходящие в осевом направлении профилированные углубления, имеющие треугольную форму поперечного сечения с выемками, которые образуют чередующиеся проходящие в осевом направлении гребни.
РИС. 7D изображает вид в поперечном сечении трубы, имеющей поверхностные улучшения в виде проходящих в осевом направлении профилированных углублений, имеющих полукруглую форму поперечного сечения, с проходящими в осевом направлении гребнями, образованными между этими профилированными углублениями, также имеющими полукруглое поперечное сечение. форма.
РИС. 8 изображает типичный разрез трубы, имеющей поверхностные улучшения в виде выступающих в осевом направлении ребер, которые разнесены по периферии радиальной трубы.
РИС. 9 — вид в разрезе секции трубки, показанной на фиг. 8, через A-A ‘.
РИС. 10А изображен типичный разрез трубки, имеющей скрученную геометрию трубки, как расширение трубки.
РИС. 10B изображает вид в разрезе трубки, показанной на фиг. 10А.
Одинаковые ссылочные позиции используются для иллюстрации одинаковых или подобных элементов на всех чертежах.Следует понимать, что чертежи представляют иллюстрацию изобретения и / или задействованных принципов. Как легко очевидно для специалиста в данной области техники, знакомого с настоящим раскрытием, устройства для парожидкостного контактирования и, в частности, устройства, содержащие вертикально ориентированные колонны с расположенными в них трубчатыми конденсаторами, в соответствии с различными другими вариантами осуществления изобретения, будут иметь конфигурации ( например, количество проходов трубы) и компонентов, частично определяемых их конкретным использованием.
Изобретение связано с усовершенствованиями теплообменников и, в частности, внутренних трубчатых конденсаторов, используемых в установках парожидкостного контактирования, таких как дистилляционные колонны. Внутренние трубчатые конденсаторы, часто называемые в технике «установленными в колонне» или «вставленными» трубчатыми конденсаторами, когда они используются для конденсации паров, образующихся при перегонке, обычно устанавливаются в верхней секции парожидкостного контакта колонны, либо вертикально от верхняя часть, как показано на фиг. 1, либо горизонтально сбоку.Как обсуждалось выше, такие внутренние трубчатые конденсаторы обычно желательны в условиях эксплуатации с низкой массовой скоростью / низким перепадом давления, но их экономическая привлекательность по сравнению с внешними теплообменниками или внутренними сварными пластинчатыми теплообменниками часто определяется их характеристиками с точки зрения коэффициента теплопередачи отдельные трубы и, следовательно, общая теплообменная способность конденсатора. Использование трубок, имеющих одно или несколько улучшений поверхности, особенно в случае вертикально вытянутых внутренних трубчатых конденсаторов, может эффективно улучшить их характеристики.
Вертикально идущие конденсаторы относятся, в частности, к теплообменникам, имеющим пучок труб, в котором трубы проходят вертикально или по существу вертикально по секции (например, верхней или верхней секции) длины колонны. Конденсат, образующийся на этих трубках, поэтому должен стекать вертикально или, по крайней мере, вдоль части осевой длины трубок. Различные описанные здесь улучшения поверхности трубок могут служить, по отдельности или в комбинации, для облегчения отвода конденсата и / или уменьшения толщины слоя образующегося конденсата, тем самым улучшая коэффициент теплопередачи труб.В репрезентативных вариантах осуществления, например, использование такого улучшения поверхности обычно увеличивает коэффициент теплопередачи трубы в данной работе конденсации (например, в дистилляционной колонне, используемой в секции извлечения продукта при промышленном производстве фенола через кумол. окисления) по меньшей мере примерно в 1,5 раза, обычно от примерно 2 до примерно 10, а часто от примерно 3 до примерно 5, относительно коэффициента теплопередачи, полученного с идентичными трубками, но без улучшения поверхности.
Как обсуждалось выше, это улучшение коэффициента теплопередачи уменьшает необходимую площадь трубы, так что трубчатые конденсаторы, использующие эти усовершенствования, могут быть реально установлены в дистилляционных колоннах большего диаметра, например, имеющих диаметр обычно больше, чем примерно 0,9 метра ( 3 фута), обычно в диапазоне от примерно 1,07 метра (3,5 фута) до примерно 6,10 метра (20 футов) и часто в диапазоне от примерно 1,22 (4 фута) до примерно 4,88 метра (16 футов). Использование пучков трубок в трубчатых конденсаторах, в которых, по меньшей мере, часть отдельных трубок имеет увеличенную поверхность, как описано здесь, может в некоторых случаях обеспечить экономически привлекательную альтернативу по сравнению с внешними конденсаторами или даже внутренними конденсаторами из сварных пластин.Любая из описанных ниже трубок, имеющих улучшенную поверхность, обычно будет иметь внешний диаметр в диапазоне от примерно 13 мм (0,5 дюйма) до примерно 38 мм (1,5 дюйма), и часто от примерно 19 мм (0,75 дюйма) до примерно 32 мм. мм (1,25 дюйма). Внутренний диаметр таких трубок обычно находится в диапазоне от примерно 6 мм (0,25 дюйма) до примерно 32 мм (1,25 дюйма) и часто от примерно 13 мм (0,5 дюйма) до примерно 25 мм (1 дюйм). Внутренний и внешний диаметры могут быть определены и / или оптимизированы для данной услуги на основе ряда факторов, включая расчетные скорости потока, перепады давления и коэффициенты теплопередачи, что будет оценено специалистами в данной области техники и знаниями. настоящего раскрытия.
РИС. 1 показана верхняя секция дистилляционной колонны 20 , имеющая внутренний трубчатый конденсатор 30 , с множеством труб 2 , проходящих вертикально по секции 4 длины колонны. Понятно, что вся длина трубки обычно не проходит только в одном направлении, но обычно изгибается, например, в виде U-образного изгиба, как показано на фиг. 1, для перенаправления текучей среды, проходящей через трубки, обратно к общей трубной решетке 6 , закрепляющей два конца каждой из труб так, чтобы они сообщались с соответствующими входными трубами 8 и выходными 10 на стороне трубки.Во время работы восходящий пар 12 a в верхней части дистилляционной колонны 20 контактирует с трубками 2 , через которые охлаждающая жидкость (например, охлаждающая вода) проходит через вход со стороны трубы 8 к выходу со стороны трубы 10 . Контакт между относительно горячим паром 12 a , содержащим конденсируемый материал, и относительно холодными внешними поверхностями труб 2 вызывает конденсацию, при этом сконденсированная жидкость падает обратно во внутреннюю часть колонны, а неконденсированный пар выходит через неконденсирующийся пар. выпускное отверстие для конденсированного пара 14 , которое может сообщаться с внешней частью колонны.Оба (i) восходящий пар 12 a и (ii) фракция этого восходящего пара 12 a , которая представляет собой неконденсированный пар, выходящий из колонны, обогащаются в результате перегонки. , в более низкокипящем компоненте, изначально присутствующем в нечистой смеси. По сравнению с восходящим потоком пара 12 a внутри колонны, неконденсированный пар, выходящий из колонны через выпускное отверстие 14 , обычно будет более обогащен этим компонентом в результате удаления дополнительных примесей с более высокой температурой кипения путем конденсации. .Чтобы улучшить контакт с трубками 2 , поток восходящего пара 12 a может быть отведен (например, из стороны в сторону, когда он обычно движется вверх через пучок труб) с помощью одной или нескольких перегородок. 16 .
В случае конденсаторов внутренней дистилляционной колонны, и особенно тех, которые имеют вертикально или по существу вертикально ориентированные конденсаторные трубы, улучшения поверхности, по крайней мере, в области труб, проходящих по части длины колонны, включают выступающие по окружности ребра, как показано на рисунке. на фиг.2. Фиг. 2А показаны идущие по окружности ребра 15, , и , образованные одной непрерывно намотанной спиральной спиралью, а не отдельными выступами, как показано на фиг. 2. В случае труб 2 , содержащих выступающие по окружности ребра 15 a , типичной является высота ребра менее примерно 6,4 мм (0,25 дюйма), причем высота ребра обычно находится в диапазоне примерно от 0,51 мм ( 0,02 дюйма) до примерно 5,1 мм (0,20 дюйма) и часто находится в диапазоне примерно от 0.От 76 мм (0,03 дюйма) до примерно 3,8 мм (0,15 дюйма). Как показано на виде в разрезе на фиг. 3, идущие по окружности ребра 15, , и могут быть в форме плоских пластин или дисков, имеющих круглое поперечное сечение, которое концентрично с круговыми поперечными сечениями внутренней поверхности 25 и внешней поверхности 27 , причем эти поперечные сечения являются окружности с внутренним и внешним диаметрами труб соответственно 2 . Таким образом, высоту ребра можно измерить как расстояние от внешней поверхности 27 трубы 2 до внешнего края 29 идущего по окружности ребра 15, , и .В случаях, когда ребра имеют некруглую форму (например, эллиптическую или прямоугольную), когда форма поперечного сечения ребра не концентрична с центральной осью трубы 2 , или когда сама труба 2 не имеет -круглого (например, плоского или эллиптического) поперечного сечения, высота ребра может быть средним расстоянием от внешнего края 29 идущего по окружности ребра 15 a до внешней поверхности 27 трубы 2 .
РИС. 4A показано поперечное сечение трубы 2, , имеющей поверхностные улучшения в виде ребер 15, , и , как показано на фиг. 2 и 3. В варианте осуществления, показанном на фиг. 4A, однако, множество выемок 35, «вырезано» или сформировано на внешних краях 29 ребер 15 a . Пазы 35, , показанные на фиг. 4A, имеют криволинейную форму поперечного сечения (например, полукруглую), но другие криволинейные формы поперечного сечения или прямоугольные формы поперечного сечения могут использоваться для выемок 35, .Например, фиг. 4B показаны выемки 35, , имеющие треугольную форму поперечного сечения. Также, как показано на фиг. 4A и 4B, выемки могут быть равномерно распределены по внешнему краю 29 или по периферии ребра 15, , и . В конкретном варианте осуществления, в котором идущие по окружности ребра 15 a в качестве улучшения поверхности имеют внешние края 29 , которые включают выемки 35 , имеющие треугольную (или другую) форму поперечного сечения, эти выемки 35 могут быть изогнуты в своих соответствующих углах 37, вне плоскости идущих по окружности ребер, например, противоположные углы 37, треугольного поперечного сечения могут быть изогнуты в одном или противоположных направлениях.В конкретном варианте осуществления, показанном на фиг. 4C, например, эти выемки 35, изогнуты в своих соответствующих углах 37, в противоположных направлениях. В предпочтительном варианте и, в частности, в случае, когда трубы используются в вертикальных конденсаторах, установленных на колонне, все или часть выемок 35, , независимо от того, изогнуты они или нет, могут быть выровнены в осевом направлении с одним или несколькими соответствующие выемки на внешнем крае одного или обоих соседних, идущих по окружности ребер (например,g., в обоих выступающих по окружности ребрах, расположенных непосредственно выше и непосредственно ниже, в случае трубы, проходящей вертикально). Осевое совмещение выемок также показано в типичном варианте осуществления, показанном на фиг. 4С. Такое осевое совмещение выемок может способствовать лучшему отводу конденсата из трубок, особенно в вертикальном направлении.
Таким же образом, как описано выше в отношении выемок на внешних краях ребер, выемки или углубления, имеющие различные формы поперечного сечения, могут быть сформированы непосредственно на внешних поверхностях труб теплообменника для улучшения поверхности.Расширение этих пазов в осевом направлении на поверхности трубы приводит к удлинению впадин по периферии трубы. В качестве альтернативы на внешней поверхности трубки могут быть образованы незаметные углубления определенной формы. Хотя сами выемки могут быть небольшими, если желательно, чтобы обеспечить эффективное капиллярное действие, которое уменьшает толщину слоя конденсата, такие меньшие выемки могут быть выровнены в осевом направлении, чтобы обеспечить осевой или в целом осевой путь потока для конденсированной жидкости. ИНЖИР. 5 изображены трубы 2 с фигурными углублениями 36 a , 36 b на внешней поверхности, где часть этих углублений 36 a меньше и выровнена в ряды, идущие в осевом направлении 22 , , , например, с внешними краями углублений в ряду 22, , и , образующими линию, проходящую в осевом направлении вдоль внешней поверхности трубки.Как обсуждалось выше, эти небольшие углубления дискретной формы 36 a на поверхности трубки могут действовать как капилляры, так что поверхностное натяжение конденсированной жидкости втягивается в углубления 36 a . В типичном варианте осуществления для обеспечения капиллярного действия каждая отдельная форма углубления обычно будет иметь только небольшую площадь, обычно менее примерно 5 мм2 (7,8 × 10-3 дюйма2) и часто в диапазоне от примерно 0,1 мм2 (1,6 × От 10-4 дюймов2) до примерно 4 мм2 (6.2 × 10-3 дюйм2). Выравнивание по меньшей мере некоторых углублений в одном или нескольких проходящих в осевом направлении рядах позволяет конденсированной жидкости эффективно стекать вертикально, например, в проходящий вертикально внутренний трубчатый конденсатор. В варианте осуществления, показанном на фиг. 5, выровненные в осевом направлении небольшие углубления дискретной формы 36, a используются в качестве улучшения поверхности в сочетании с удлиненными в осевом направлении углублениями 36 b (то есть с отдельными углублениями, продолжающимися на более длинном осевом участке).Оба этих улучшения поверхности можно использовать в общей области трубы, которая простирается по части длины дистилляционной колонны, где происходит конденсация. В конкретном варианте осуществления, показанном на фиг. 5, ряды 22 a дискретных профильных углублений 36 a чередуются в радиальном направлении по периферии трубы с рядами 22 b более крупных, проходящих в осевом направлении углублений 36 b (например, в виде желобов), между рядами которых внешняя поверхность 27 трубки 2 может быть гладкой.ИНЖИР. 5 также показаны внутренние улучшения на внутренней поверхности 25 , а именно спиральные выступы 21 , которые можно использовать для улучшения теплообмена. На фиг. 6, проходящие в осевом направлении профильные углубления 36, , b имеют форму желобов, имеющих треугольную форму поперечного сечения.
РИС. 7A-7D более подробно проиллюстрированы некоторые типичные поперечные сечения трубок, имеющих фигурные углубления 36 на их внешних поверхностях 27 .В частности, профилированные углубления 36, на фиг. 7A и 7D имеют криволинейную форму поперечного сечения, которая является полукруглой, в то время как профилированные углубления , 36, на фиг. 7B имеют треугольную форму поперечного сечения. Возможны другие изогнутые и прямоугольные (например, полуэллиптические и квадратные) формы поперечного сечения. Другой вариант осуществления, в котором поверхности трубок усилены фасонными углублениями 36, , показан на фиг. 7C, где, как на фиг. 7B, формы поперечного сечения углублений 36, , с разнесением (например.g., равномерно) по периферии поверхности трубки 2 расположены треугольники. В варианте осуществления, показанном на фиг. 7C, однако, эти треугольники достаточно широки, так что остаются только небольшие участки или точки внешней поверхности 27 трубы 2 (или не являются частью фигурных углублений), причем эти участки разнесены радиально по периферии трубка 2 . Осевое расширение этих участков или точек приводит к выступающим в осевом направлении гребням. Такая труба с проходящими в осевом направлении фасонными углублениями 36 b или желобами, выровненными в осевые ряды 22 b , также проиллюстрирована на виде спереди на фиг.6.
На ФИГ. 7D, проходящие в осевом направлении гребни, аналогично образованные между этими профилированными углублениями, имеют гладкую, криволинейную (например, полукруглую) форму поперечного сечения того же или подобного размера, что и криволинейная форма поперечного сечения, образующая фигурные углубления. Таким образом, форма поперечного сечения этой трубки имеет обычно круглый периметр, определяемый чередующимися, вогнутыми и выпуклыми кривыми (например, полукругами). Полученная гладкая внешняя поверхность контрастирует с вариантом, показанным на фиг.7A, где профилированные углубления образуют края. Следовательно, как показано, например, в варианте осуществления по фиг. 7D, профилированные выемки могут обеспечивать рифленый профиль рифленой трубы. Рифленые трубы или другие трубы, имеющие проходящие в осевом направлении профилированные углубления или дискретные профилированные углубления, выровненные в проходящие в осевом направлении ряды, как показано, например, на фиг. 7A-7D могут быть охарактеризованы как имеющие два внешних диаметра. Меньший и больший внешние диаметры могут быть расстояниями, соответственно, до противоположных самых глубоких точек углублений 36 и противоположных внешних поверхностей 27 , причем каждое из этих расстояний измеряется через центр поперечного сечения трубы 2 .Типичные трубы, имеющие проходящие в осевом направлении профильные углубления, будут иметь все меньшие и большие наружные диаметры в диапазоне от примерно 13 мм (0,5 дюйма) до примерно 32 мм (1,25 дюйма) и от примерно 19 мм (0,75 дюйма) до примерно 38 мм (1,5 дюйма). , соответственно. В примерных вариантах осуществления такая трубка будет иметь внешний диаметр примерно 19 мм (0,75 дюйма) и примерно 25 мм (1,0 дюйма) или внешний диаметр примерно 25 мм (1,0 дюйма) и примерно 32 мм (1,25 дюйма).
Дополнительные улучшения поверхности для улучшения теплопередачи для вертикально идущих труб показаны на фиг.8, на котором изображены трубы, имеющие множество выступающих в осевом направлении ребер 15 b , которые могут, например, иметь форму плоских пластин, приподнятых над внешней поверхностью 27 трубы 2 и проходящих в осевом направлении вдоль длина трубки. Типичные ребра могут иметь высоту ребра, как описано выше, относительно высот выступающих по окружности ребер, при этом высота ребра также зависит от расстояния (или среднего расстояния) между внешним краем 29 выступающего в осевом направлении ребра 15 b и внешняя поверхность 27 трубки 2 .В противном случае высота выступающих в осевом направлении ребер может быть относительно выше, например, в диапазоне от примерно 3,2 мм (0,125 дюйма) до примерно 25 мм (1 дюйм), и часто от примерно 6,4 мм (0,50 дюйма) до примерно 19 мм ( 0,75 дюйма) является репрезентативным.
Вид в разрезе трубки, показанной на фиг. 8, имеющий множество выступающих в осевом направлении ребер 15 b , в этом случае равномерно разнесенных по радиальной периферии трубы 2 , показано на фиг. 9.Как обсуждалось выше в отношении идущих по окружности ребер ( 15 a на фиг. 2), идущие в осевом направлении ребра 15 b также могут иметь выемки с различной формой поперечного сечения. ИНЖИР. 10A иллюстрирует трубу, имеющую форму закрученной трубы, чтобы обеспечить полный спиральный путь потока жидкости внутри трубы. Как видно из поперечного сечения фиг. 10B, эксцентриковая профильная труба имеет овальное поперечное сечение 50 с большой осью 55 , которая вращается по часовой стрелке или против часовой стрелки вдоль линейного направления трубы).
Любые выступающие в осевом направлении элементы (т. Е. В том же или, по существу, в том же направлении, что и центральная ось трубы), обсужденные выше, такие как проходящие в осевом направлении фигурные углубления, проходящие в осевом направлении ряды фигурных углублений или выступающие в осевом направлении ребра, являются поэтому элементы, идущие вертикально или горизонтально, в зависимости от того, выровнены ли трубы вертикально или горизонтально, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления любые из описанных, проходящих в осевом направлении элементов могут проходить или выровняться в целом в осевом направлении по длине внешней поверхности трубки по нелинейной траектории, такой как волна, спираль, зубчатая линия и т. Д. .Такие варианты осуществления обеспечивают, как правило, осевой путь потока (например, соответствующий пути нисходящего потока конденсированной жидкости вдоль трубы при вертикальном расположении) для жидкости, контактирующей с поверхностью теплообмена, где этот путь потока, обеспечиваемый элементами, не является прямым, а только обычно , в осевом направлении.
Использование аксиально или обычно проходящих профильных углублений и / или ребер таким образом в качестве улучшения поверхности трубы может уменьшить толщину пленки конденсата и / или облегчить дренаж конденсата, тем самым улучшая коэффициент теплопередачи трубы.Такие особенности, как улучшение поверхности трубок, особенно выгодны для внутренних трубчатых конденсаторов (например, расположенных в дистилляционных колоннах), где площадь поверхности теплообмена, а также общий вес оборудования, которое может быть практически установлено (например, на или рядом с вершина колонны или башни) ограничены. Обсуждаемые выше улучшения поверхности трубки можно использовать по отдельности или в комбинации. Усовершенствования поверхности трубки также можно использовать в сочетании с внутренними улучшениями, как обсуждалось выше, и, в частности, спиральными выступами, которые могут действовать для дальнейшего улучшения теплопередачи.В противном случае эти улучшения поверхности могут быть объединены с покрытием, таким как пористая металлическая матрица, используемая для образования слоя с повышенным кипением, как обсуждалось выше, которое прикрепляется к внутренним поверхностям трубок, например, по меньшей мере в той же области трубы (например, простирающиеся по части высоты колонны) в качестве улучшения поверхности. Усовершенствования поверхности также могут использоваться в пучках труб, в которых все или часть трубок имеют нелинейную центральную ось (например, спиральную ось) или иным образом имеют закрученную геометрию трубки, как обсуждалось выше, по крайней мере, в таких же условиях. область трубок по мере увеличения поверхности.В типичном варианте осуществления, например, пучок труб конденсатора, имеющий трубки с рифленым профилем трубки и внутренним усилением, включающим один или несколько спиральных выступов, выровнен вертикально в верхней части дистилляционной колонны. Различные другие комбинации улучшений поверхности, необязательно с покрытием внутренней поверхности и / или с нелинейной или скрученной геометрией, могут быть включены в трубы для улучшения их коэффициента теплопередачи, особенно когда трубы используются в пучке труб, который ориентирован вертикально и используется в условиях, когда конденсат стекает вертикально с внешних поверхностей трубок (т.е.е., на «кожухе» конденсатора).
В целом аспекты изобретения направлены на усовершенствование теплообменников и, в частности, трубчатых теплообменников, ориентированных горизонтально или вертикально внутри контактирующих устройств, таких как дистилляционные колонны. Специалисты в данной области техники, обладающие знаниями, полученными из настоящего раскрытия, поймут, что различные изменения могут быть сделаны в вышеупомянутых устройствах, теплообменниках, трубах и способах парожидкостного контактирования (например, дистилляции) без отклонения от объема. настоящего раскрытия.Механизмы, используемые для объяснения теоретических или наблюдаемых явлений или результатов, должны интерпретироваться только как иллюстративные и никоим образом не ограничивают объем прилагаемой формулы изобретения.
Механизмы отказа конденсаторной трубки
Условия эксплуатации в конденсаторе чрезвычайно суровы, и, несмотря на лучшие намерения конструктора, иногда трубы, сделанные из лучших материалов, выходят из строя. Наиболее важные механизмы разрушения труб обычно возникают в результате различных форм коррозии и эрозии.Когда пришло время выбрать новый материал трубки конденсатора, вам нужно будет принять во внимание предполагаемую рабочую среду и механизмы отказа, которым будет подвергаться материал.
Поверхностный паровой конденсатор — это самый большой теплообменник на электростанции, и качество труб внутри конденсатора имеет решающее значение для надежной работы станции. Как обсуждалось в разделе «Оптимизация выбора трубок конденсатора» ранее в этом выпуске, у инженера-технолога есть несколько материалов, из которых он может выбрать при выборе набора для замены трубок конденсатора.
Однако эти характеристики должны выходить далеко за рамки простого выбора материала. Условия, в которых будут работать лампы, сейчас и в будущем, также должны быть описаны в спецификациях. Неудовлетворительные и необычные условия эксплуатации часто являются причиной преждевременного выхода из строя насосно-компрессорных труб и материалов трубопроводов на электростанции. Другие виды отказов вызваны изменениями химического состава воды из-за утечек в других частях системы, коррозией из неожиданных источников, воздействием неправильных методов укладки и эффектом переноса продуктов коррозии в другие части системы.В этой статье обсуждаются эти механизмы сбоев, их причины и способы предотвращения таких сбоев в будущем.
Механизмы отказа на стороне пара
Поскольку общая концентрация всех загрязняющих веществ в химическом составе воды парового цикла обычно измеряется в частях на миллиард, химический состав воды парового цикла обычно считается неагрессивным по отношению к большинству сплавов. Однако за счет активной конденсации пара в конденсаторе будут концентрироваться газы, которые не конденсируются при той же температуре, что и пар.Наиболее распространенные загрязнения включают газы, такие как кислород, азот и аммиак (от разлагающихся поглотителей кислорода). Нержавеющая сталь и титан устойчивы к этим газам, но сплавы на основе меди могут разрушаться аммиаком; Адмиралтейская латунь и алюминиевая латунь являются наиболее восприимчивыми. Аммиак может вызвать два типа отказов: образование канавок под аммиаком и коррозионное растрескивание под напряжением (рисунки 1 и 2).
| 1. Обработка канавок из аммиачной латуни. Предоставлено: Plymouth Tube Co. |
| 2. Межкристаллитное коррозионное растрескивание адмиралтейской латуни под напряжением. Предоставлено: Plymouth Tube Co. |
Растворенная медь, образующаяся в трубках конденсатора из медно-никелевого сплава, также переносится в конденсате по всей системе. Растворимость меди резко снижается при значительном повышении давления.Покрытие поверхностей часто происходит в котле, где оно покрывает внутренние поверхности труб и лопаток турбины высокого давления. Отложения на котле могут снизить температуру плавления материала труб котла, что приведет к преждевременному выходу из строя. Это называется охрупчиванием жидким металлом. Когда медь откладывается в турбине (рис. 3), это может вызвать снижение выработки электроэнергии на целых 5%, что обходится в миллионы долларов ежегодно.
| 3.Отложения меди на ступени регулирования паровой турбины высокого давления. Предоставлено: Pacificorp |
Нападения охлаждающей воды
Помимо общей коррозии, многие трубки конденсатора подвержены гальваническим механизмам, таким как точечная и щелевая коррозия. Эти механизмы отказа обычно имеют две стадии: период инкубации или инициации и режим распространения. Время инициирования редко можно определить. Это может быть как несколько недель, так и годы.Однажды инициированная, режим распространения может быстро развиваться под действием электропотенциала между депассивированным местоположением и окружающей областью. Другие трубки могут подвергнуться биологической атаке. В следующих разделах описывается каждая из этих различных форм коррозионного воздействия.
Питтинг. Точечная коррозия — это сильно локализованное поражение, которое может привести к проникновению сквозь стенку в очень короткие сроки. Сбои могут произойти менее чем через четыре недели. После того, как яма инициирована, среда в яме более агрессивна, чем объемный раствор, потому что сам материал в яме застаивается.Уровень pH в яме может упасть ниже 2. Когда это происходит, поверхность внутри ямы активируется. Разница потенциалов между ямой и более благородной окружающей средой является причиной гальванической атаки. Поскольку площадь поверхности анода (пит) мала, а катода (пассивная поверхность, окружающая ямку) большая, плотность тока может быть довольно высокой. Для TP 316 в морской воде разница напряжений между активным участком (ямой) и пассивной областью, окружающей его, может составлять 0,4 вольта. Эти два фактора приведут к очень высокой скорости локальной коррозии.Точечная коррозия в трубках конденсатора произошла менее чем за три недели.
Самым распространенным инициатором точечной коррозии нержавеющей стали является присутствие хлоридов в конденсате. Некоторые легирующие элементы, такие как хром, молибден и азот, способствуют устойчивости к хлоридам в этой группе сплавов. Не все легирующие элементы имеют одинаковый эффект. Путем исследования воздействия каждого элемента была разработана формула, которая определит устойчивость нержавеющей стали к точечной коррозии хлоридов: PREn =% Cr + 3.3 (% Mo) + 16% N.
PREn представляет собой число «эквивалент сопротивления питтингу». Эту формулу можно использовать в качестве справочника по стойкости к хлоридам, основанной только на химическом составе сплава. В этой формуле азот в 16 раз эффективнее, а молибден в 3,3 раза эффективнее хрома в отношении стойкости к питтингу от хлоридов. Чем выше PREn, тем более стойким к хлоридам будет сплав. Интересно отметить, что никель, очень распространенный легирующий элемент нержавеющей стали, практически не влияет на стойкость к точечной коррозии хлоридов.Однако он оказывает сильное влияние на коррозионное растрескивание под напряжением.
Щелевая коррозия. Щелевая коррозия вызывается той же гальванической движущей силой, что и точечная коррозия. Однако, поскольку щель допускает более высокую концентрацию загрязняющих веществ, чем яма (меньше возможностей промыть пресной водой), она более коварна, чем точечная коррозия. В результате в щели образуется жидкость с более низким pH, что приводит к атаке при температурах на 30–50 ° C ниже, чем точечная коррозия в той же среде.Чистые трубки могут работать безупречно в течение многих лет, но неожиданно начинают проявлять проблемы после образования отложений. Критическая температура точечной коррозии (CPT, выше которой начинается точечная коррозия) может быть выше рабочей температуры, в то время как критическая температура щели (CCT) может быть ниже, инициируя атаку.
Потенциал щелевой коррозии хлоридов обычно измеряется с помощью теста ASTM G 48 Method B. Исследователи оценили большую базу данных существующих данных о щелевой коррозии и сравнили ее с числом PREn, описанным ранее.Результатом стала серия графических взаимосвязей между PREn и G48 CCT. Рисунок 4 является результатом этой работы с дополнительной модификацией на правой оси, которая позволяет использовать его в качестве инструмента для определения максимальных уровней хлоридов для сплава определенного химического состава, особенно при более низком PREn.
Было обнаружено, что ферритные нержавеющие сталиимеют наивысшую CCT для определенного PREn, выше дуплексного сорта того же PREn, за которым следует аустенитная. Каждая конкретная конструкция из нержавеющей стали обеспечивает отдельную параллельную линейную корреляцию.После определения типичного или минимального химического состава можно рассчитать PREn.
Чтобы сравнить коррозионную стойкость двух или более сплавов, проводится вертикальная линия от рассчитанного PREn для каждого сплава до соответствующей наклонной линии для конструкции. Вертикальная линия должна заканчиваться на нижней линии для аустенитов, таких как TP 304, TP 316, TP 317, 904L, S31254 и N08367. Дуплексные марки, такие как S32304, S32003, S33205 и S32750, попадают на центральную линию. Результаты щелевой коррозии G48 ферритов, таких как S44660 и S44735, соответствуют верхней наклонной линии.От этого пересечения к левой оси можно провести горизонтальную линию, чтобы определить расчетную CCT. Более высокая CCT указывает на большую коррозионную стойкость.
Максимальные уровни хлоридов. Хотя уровень хлоридов в конденсате является основным фактором точечной и щелевой коррозии нержавеющей стали, другие важные факторы оказывают значительное влияние, включая pH, температуру, наличие и тип щелей, а также потенциал для активных биологических видов. На правой оси рисунка 4 указан предел хлора для конкретного материала, чтобы помочь в принятии решения о выборе материала.Шкала основана на нейтральном pH, 35 ° C в проточной воде (для предотвращения образования отложений и трещин), что является обычным явлением во многих приложениях для балансировки оборудования и конденсации.
| 4. Критическая температура в щели и максимальное содержание хлоридов в сравнении с PREn различных нержавеющих сталей. Источник: C.W. Ковач и Дж.Д. Редмонд, «Корреляция между критической температурой щели« предварительное число »и данными долгосрочной щелевой коррозии для нержавеющих сталей», представленная на Ежегодной конференции NACE Corrosion 93, Новый Орлеан, штат Луизиана.(Апрель 1993 г.). |
После выбора сплава с определенным химическим составом можно определить PREn и затем пересечь его с помощью соответствующей наклонной линии. Предлагаемый максимальный уровень хлоридов можно определить, проведя горизонтальную линию по правой оси. Как правило, если сплав рассматривается для использования в солоноватой или морской воде, он должен иметь CCT выше 25 ° C, измеренную тестом G48.
Есть несколько важных предостережений, о которых следует помнить при использовании этого руководства:
- Если температура выше 35 ° C, следует снизить максимальный уровень хлоридов.
- Если pH ниже 7, следует снизить максимальный уровень хлоридов.
В данном руководстве предполагается, что поверхность должна быть чистой. Если образуются отложения, pH может быть значительно ниже под отложениями, а уровень хлоридов может быть намного выше, чем в основной воде.
МИК. Микробиологически обусловленная коррозия (MIC) часто путают с питтинговой коррозией и обычно возникает в воде, которая обычно считается безвредной. Термин «подверженный влиянию» используется потому, что бактерии не вызывают коррозию активно.Бактерии образуют пленку или слизь, которая образует трещину. Это изолирует химический состав воды на поверхности металла от химического состава воды в объеме. Бактерии также могут усваивать очень агрессивный продукт. В таблице 1 перечислены распространенные типы бактерий, которые, как известно, влияют на коррозию.
| Таблица 1. Бактерии, обычно связанные с МИК. Источник: Plymouth Tube Co. |
Наиболее частая атака MIC в Северной Америке является результатом воздействия марганецфиксирующих бактерий (рис. 5).Хотя механизм сложен, это также наиболее вероятный тип атаки. Бактерии способствуют окислению растворимого марганца с образованием слоя нерастворимого оксида марганца (MnO 2 ) на поверхности металла. Это создает расщелину. Когда оператор обнаруживает увеличение противодавления в конденсаторе, возникает подозрение на образование отложений и начинается хлорирование. Хлорирование, предназначенное для уничтожения бактерий и содействия удалению слизи, дополнительно окисляет слой MnO 2 до перманганата.Под этим слоем комбинация генерируемых ионов водорода и хлорида реагирует с образованием соляной кислоты. Кислота атакует пассивный слой нержавеющей стали, который инициирует атаку.
| 5. Точечная коррозия, связанная с МПК марганца, на НКТ TP 439 после восьми месяцев эксплуатации при базовой нагрузке. Предоставлено: Plymouth Tube Co. |
Исследования показали, что концентрация марганца всего лишь 20 частей на миллиард может вызвать МИК.Этот механизм чаще всего встречается с TP 304 и TP 316, но также подвергались атакам более высокие марки, содержащие молибден, и некоторые дуплексы. Как правило, сплаву требуется минимальная CCT 25 ° C в испытании на щелевую коррозию G48, чтобы считаться устойчивым к MIC.
Влияние свойств материала
Механические и физические свойства обычных труб из медной основы, титана и нержавеющей стали доступны в ряде справочников и в Интернете от поставщиков труб. Эти свойства, такие как предел прочности, предел текучести и твердость, важно учитывать при выборе новой трубки конденсатора.
Одной из важных проблем является устойчивость трубки к эрозии. Стойкость к эрозии зависит от способности защитного слоя оставаться прикрепленным к подложке и прочности (твердости) подложки непосредственно под защитным слоем. Два типа эрозии обычно вызывают проблемы в электроэнергетике: эрозия-коррозия, ускоренная потоком, и эрозия, вызванная каплями воды и паром.
Эрозия-коррозия, ускоренная потоком. Когда скорость жидкости настолько высока, что она фактически «стирает» защитную пленку с поверхности металла, тогда возможна эрозия-коррозия, ускоряемая потоком.И наоборот, более высокие скорости желательны, потому что они увеличивают скорость теплопередачи и поддерживают чистоту поверхностей трубок, уменьшая поверхностное сопротивление потоку. В общем, скорость 6 футов в секунду (fps) считается минимальной для поддержания чистоты поверхности трубки. Известно, что биопленки развиваются при более низких скоростях потока. В таблице 2 приведены максимальные безопасные скорости потока жидкости внутри трубок конденсатора из различных материалов.
| Таблица 2.Общепринятые максимальные значения расхода воды при эрозии и коррозии. Источник: Plymouth Tube Co. |
Старые традиционные конструкции конденсаторов ограничивали скорость потока диапазоном от 6 до 7 футов в секунду для защиты трубок на основе медных сплавов. С устранением меди в современных конденсаторах современные скорости потока находятся в диапазоне от 9 до 10 футов в секунду. Если ваш существующий конденсатор имеет предельные тепловые характеристики и может выдерживать более высокий расход (скорость) охлаждающей воды, то можно добиться значительных улучшений производительности при условии, что возможны модификации насоса для увеличения расхода.При более высоких скоростях потока нержавеющая сталь и титан невосприимчивы к эрозии и коррозии. Во многих системах окупаемость инвестиций может составлять менее одного года. Кроме того, чем выше скорость потока, тем чище трубы.
Водно-капельная / паровая эрозия. В определенных уникальных условиях может возникнуть эрозия внешней поверхности трубы, вызванная локальным ударом высокоскоростных капель воды (рис. 6). Это может происходить рядом с пластинами дивертора, которые могут направлять высокоскоростной влажный пар на трубу, или во время других неблагоприятных условий.Это часто происходит в местах сброса пара, когда выпускные отверстия не спроектированы должным образом.
| 6. Водно-паровая эрозия труб из нержавеющей стали на атомной электростанции. Предоставлено: Plymouth Tube Co. |
Стойкость труб к этой форме эрозии напрямую зависит от твердости металлической основы под защитным оксидом. Как правило, более высокая твердость обеспечивает более высокую стойкость к эрозии.С помощью устройства для защиты от попадания капель воды, разработанного Avesta Sheffield, сплавы можно классифицировать по времени до разрушения. Процесс заключается в графическом отображении зависимости твердости материала от времени до отказа, чтобы можно было определить взаимосвязь. Затем можно добавить другие сорта материала, сравнив твердость. Используя титан марки 2 в качестве эталона, со значением 1 можно оценить относительное сопротивление других марок, как показано в таблице 3.
| Таблица 3.Относительная эрозионная стойкость на основе испытаний на столкновение с каплями воды. Источник: Юри О. Таваст, «Парокапельная эрозия в конденсаторах с титановыми трубками — опыт и средства правовой защиты», ACOM 3-96, апрель 1996 г. |
Водородная хрупкость
Титан и нержавеющие стали с суперферритным свойством, такие как S44660 и S44735, могут охрупчиваться под воздействием монотонного водорода. Это обычно происходит в водных системах с плохо контролируемой катодной защитой.Проблема предотвращается, если система управляется таким образом, что напряжение поддерживается на уровне более положительного, чем –750 милливольт. Когда напряжение более отрицательное, на поверхности образуются пузырьки водорода. На стадии развития образуется одноатомный водород, который легко диффундирует в материал.
Охрупчивание титана происходит по мере развития интерметаллической фазы на поверхности, контактирующей с водородом. Этот слой растет с обнажением и в конечном итоге проходит через всю стену.Эти охрупченные трубы обладают небольшой механической прочностью. Трубки можно сломать, просто опираясь на них. Этот процесс необратим.
| 7. Растрескивание из-за межкристаллитного водородного охрупчивания суперферритной нержавеющей стали S44735. Предоставлено: Plymouth Tube Co. |
К счастью, в отличие от титана, водород в сверхферритных нержавеющих сталях находится в интерстициальных узлах кристаллической решетки и не образует соединения.Это позволяет легко обратить вспять охрупчивание нержавеющей стали. Как только источник водорода устранен, атомы в нержавеющей стали диффундируют из структуры, и пластичность возвращается. Обычно это происходит в течение 24-48 часов при 80F, а пластичность может вернуться так же быстро, как в течение одного часа при 200F. Одно предостережение заключается в том, что многократная зарядка и разрядка водорода может вызвать микротрещины, которые затем могут распространяться (рис. 7).
— Даниэль С. Яниковски (djanikowski @ plymouth.com) является техническим менеджером Plymouth Tube Co.
Конденсаторные трубки— обзор
3.5 Коррозия в морской воде
Медные сплавы имеют обширную историю использования в широком диапазоне морских применений 9,153 благодаря их выгодным свойствам в отношении устойчивости к коррозии и биологическому обрастанию, проводимости и легкости изготовления.
Лаборатории Министерства обороны Великобритании провели испытания различных медных сплавов на воздействие в естественной морской воде. 154 Измерения потери веса использовались для измерения общей скорости коррозии, скорости щелевой коррозии и пределов скорости потока эрозии / коррозии. Результаты показаны в Таблице 7, хотя некоторые аномалии были зарегистрированы для представленных данных 75 . Было обнаружено, что латунь демонстрирует самые высокие скорости коррозии, а сплавы, наиболее устойчивые к коррозии и эрозии / коррозии, — это мельхиор.
Что касается практического применения медных сплавов в морской воде, то основным примером является их давно установленное использование для конденсаторов и теплообменников.Недавние обзоры рассмотрели потенциальную коррозию в этом случае, вероятные причины и процедуры устранения. 76,155–157 Рассматриваемые конкретные аспекты включают влияние поверхностных пленок, процесс ввода в эксплуатацию, застойные условия, скорость потока, обработку сульфатом железа и методы очистки. Последнее может привести к большей коррозии, хотя обработка сульфатом железа может нейтрализовать этот эффект. При некоторых обстоятельствах хлорирование может вызвать повышенное агрессивное воздействие, поскольку алюминиевая латунь более восприимчива к воздействию коррозии, чем мельхиор.Присутствие сульфидного загрязнения вызывает серьезную коррозию, если чередуются загрязненные и аэрированные условия или если одновременно присутствуют кислород и сульфид.
Коррозия трубок конденсатора была серьезной проблемой в первой четверти двадцатого века. В то время 70–30 латунных конденсаторных трубок вышли из строя из-за обесцинкования, и в ход была введена адмиралтейская латунь (70Cu – 29Zn – 1Sn). Это оказалось немного лучше, но некоторое время спустя было обнаружено, что добавление мышьяка ингибирует децинкификацию.Неисправности адмиралтейской латуни из-за ударной атаки стали серьезной проблемой, особенно в связи с увеличением скорости охлаждающей воды с развитием паровой турбины. Внедрение сплавов, устойчивых к ударным воздействиям, стало большим шагом вперед и сразу же снизило вероятность отказов. История конденсаторных трубок до 1950 года была опубликована Гилбертом. 158
В настоящее время наиболее часто используются сплавы мельхиора, 159 с соответствующим содержанием железа и марганца и алюминиевая латунь (76Cu – 22Zn – 2Al – 0.04А). Широко используются три сплава мельхиора, а именно: (1) 30Ni – 0.7Fe – 0.7Mn, (2) 30Ni – 2Fe – 2Mn и (3) 10Ni – 1.5Fe – 1 Mn. Эти материалы широко и успешно применяются на кораблях, электростанциях, нефтеперерабатывающих заводах, опреснительных установках и т. Д., В конденсаторах и теплообменниках с ограничениями по скорости потока воды, иногда при наличии большого количества увлеченного воздуха. При самых высоких скоростях потока воды коэффициент запаса прочности при использовании мельхиора 70–30 гораздо выше. 30Ni – 0.7Fe – 0.Вариант 7Mn обычно предпочтительнее в условиях наиболее загрязненной воды.
Был проведен ряд исследований причин высокой коррозионной стойкости мельхиора к морской воде. В 70–30 гг. В оксидном слое на поверхности металла образуется зона, богатая никелем. 160 Анодно защищает матрицу от дальнейшей коррозии. Если на пленке появляются дефекты, которые могут быть вызваны предшествующей деформацией металла, 161 , тогда коррозия сначала ускоряется в этих областях, но быстро уменьшается, в результате чего поверхность становится гладкой.
Случайные отказы, которые все еще происходят в трубках конденсатора, обычно вызваны одним (или иногда несколькими) из следующих факторов:
- 1.
Локальное воздействие или точечная коррозия в сильно загрязненных водах.
- 2.
Язвы под гниющими ракушками, моллюсками или другими отложениями.
- 3.
Атака соударением из-за высоких локальных скоростей воды, например, при частичных препятствиях в трубе, такой как ракушки или Hydra .
- 4.
Эрозия из-за песка или других абразивных частиц, взвешенных в воде.
- 5.
Использование трубок из неправильного сплава, неправильного состава или с производственными дефектами.
- 6.
Плохая технология сварки, из-за которой сварные швы выступают в поток.
Материалом, который чаще всего используется, когда возникают проблемы с взвешенными абразивными материалами, является сплав с 30% Ni, содержащий по 2% Fe и Mn. 156,157
Сложная проблема коррозии труб конденсатора возникает из-за использования загрязненной охлаждающей воды из гаваней и устьев рек, которые могут быть сильно загрязнены, особенно в условиях более теплого климата. 162 Многие материалы трубок конденсатора подвержены коррозии в этих обстоятельствах, и выбор материалов затрудняется тем фактом, что разные порядки качества применяются в разных местах и даже в одном и том же месте в разное время.Состояние воды при вводе труб в эксплуатацию и первом вводе в эксплуатацию, которое влияет на тип образующейся поверхностной пленки, вполне может определить, будет ли получен удовлетворительный срок службы. 159,163 Сообщается, что морская вода полной солености, не содержащая сульфидов, является наиболее эффективной пассивирующей средой 162 , хотя 14–60 дней, которые требуются для ее завершения, могут поставить ее в более низкий рейтинг, чем другие методы, особенно те, которые включают дозирование с сульфат железа. 76
На электростанциях трубы конденсатора должны выдерживать коррозионную охлаждающую воду и комплексную обработку котловой воды. Кроме того, использование рециркуляционной воды может вызвать концентрацию растворенных солей в два-восемь раз больше начальной концентрации, что делает воду значительно более агрессивной. 164 Коррозия труб конденсатора электростанции загрязненной водой одно время была особенно неприятной проблемой в Японии. Сообщалось об улучшении результатов при использовании оловянной латуни или специальной оловянной бронзы. 165 В другом месте предварительная обработка была исследована с переменным успехом. 76 166 и диметилдитиокарбамат натрия, как сообщается, дают защитные пленки, которые выдерживают воздействие загрязненной воды 167 и имеют некоторое применение на море. 76
Методы поддержания чистоты трубок включают хлорирование и механические методы, такие как прокалывание воды и использование системы Taprogge с циркулирующими шариками из губчатой резины. 157 Горячая кислота в настоящее время неприемлема для окружающей среды, и использование коммерческих средств для удаления накипи неизменно приводит к почти полной потере пассивных поверхностных слоев на материале. 168 Таким образом, после их использования рекомендуется установить период в 3 недели или более, в течение которого естественная морская вода может проходить через систему для восстановления пассивности.
Трубные пластины конденсатора из морской латуни обычно подвергаются некоторому обесцинкованию при работе с морской водой, но это обычно несерьезно с учетом толщины металла. Используются трубные плиты из более прочных материалов, таких как алюминиевая бронза или мельхиор. Пластины, которые слишком велики для того, чтобы их можно было свернуть как одно целое, можно изготовить путем сваривания двух или более деталей.В некоторых особых случаях трубы привариваются к трубным пластинам сваркой плавлением или взрывным способом. Операции по сварке плавлением латуни значительно сложнее, чем с другими медными сплавами, из-за образования дыма цинка во время процесса.
Водяные камеры конденсатора одно время изготавливались из незащищенного (или плохо защищенного) чугуна, и они обеспечивали определенную катодную защиту трубных пластин и концов трубок. Этот положительный эффект был утрачен с распространением водяных ящиков, которые полностью покрыты резиной или каким-либо другим непроницаемым слоем или которые сделаны из прочных материалов, таких как бронза, алюминий-бронза или мельхиор.Используются также стальные водобоксы, облицованные мельхиором. Чтобы предотвратить повреждение трубных пластин и концов труб в этих обстоятельствах, можно применить либо подходящую систему катодной защиты с приложенным током, либо установить протекторные аноды из мягкого железа или мягкой стали, при этом требуемое защитное напряжение будет довольно низким (50 минимум мВ). 169 Пластины для отходов железа имеют дополнительное преимущество, заключающееся в том, что продукты коррозии железа, попадающие в охлаждающую воду, способствуют образованию хороших защитных пленок по всей длине труб.Это особенно важно в случае алюминиево-латунных трубок; действительно, для таких трубок может быть желательно в качестве дополнительной превентивной меры регулярно добавлять подходящую растворимую соль железа (такую как сульфат железа) в охлаждающую воду.
Поскольку потребность в дополнении естественных источников пресной воды в различных частях мира возрастает, процессы производства пресной воды из морской воды интенсивно изучаются. Дистилляция — один из широко используемых методов, и в последние годы в различных странах, особенно на Ближнем Востоке, было установлено большое количество установок для многоступенчатой мгновенной дистилляции.Многие из более крупных установок мгновенной дистилляции способны производить несколько миллионов галлонов пресной воды в день. В этих установках морская вода проходит через горизонтально расположенные трубы, а пар, который «выдувается» из рассола, конденсируется снаружи. В некоторых частях установки условия аналогичны условиям в паровых конденсаторах, но в других частях морская вода была обработана для удаления растворенных газов и имеет гораздо более высокие температуры. Трубы из медных сплавов используются в большом количестве для теплообменников в опреснительных установках этого типа, 170,171 , в основном это алюминиево-латунные и различные медно-никелевые сплавы.
Для трубопроводов охлаждающей воды и морской воды в машинном отделении и других местах, включая пожарные магистрали, водопровод и системы кондиционирования воздуха на судах, более стойкие сплавы заменяют медь или оцинкованную сталь. Последние ранее широко использовались, но они не обладают достаточной устойчивостью к атакам морской воды. Сплав Cu – 10Ni – 1.5Fe получил широкое распространение и обычно обеспечивает отличный сервис. В некоторых специальных морских применениях используются трубопроводы из мельхиора 70–30, и было обнаружено, что необходимо уделять должное внимание правильным технологиям изготовления и монтажа.Следует избегать образования углеродистых остатков от наполнителей, используемых при гибке, в противном случае при эксплуатации может возникнуть точечная коррозия. Не следует использовать соединительные материалы с низкой коррозионной стойкостью, так как правильными методами являются пайка серебром или соответствующие методы сварки. Остаточные напряжения, если они присутствуют, могут вызвать коррозионное повреждение алюминиево-латунных трубопроводов в эксплуатации.
Медные сплавы в деформируемой или литой форме используются для других целей на судах и морских установках, например, для гребных винтов, подшипников, клапанов и насосов.Например, алюминий-латунь используется для нагрева змеевиков в танкерах, перевозящих сырую нефть или нефтепродукты. Однако некоторые проблемы коррозии, возникающие в этом и других приложениях на борту корабля, были описаны Гилбертом и Дженнером. 172
Было доказано, что мельхиор обладает чрезвычайно низкой скоростью долговременной коррозии в тихой или медленно движущейся морской воде. Особый интерес представляет сплав 90–10 28,163 : этот сплав в настоящее время хорошо зарекомендовал себя для использования в трубопроводах на судах, и он стал широко использоваться для трубопроводных систем на плавучих производственных, складских и разгрузочных судах (FPSO), а также на шельфе. платформы.Помимо хорошей коррозионной стойкости, мельхиор 90–10 обладает высокой устойчивостью к макрообрастанию в морской среде, при условии, что он не имеет катодной защиты. Это привело к появлению таких применений, как строительство или обшивка корпусов судов, садков для рыб для аквакультуры и облицовка стальных морских конструкций в зонах приливов / заплесков. 9
Исследования влияния мышьяка и фосфора в однофазных латуни на их восприимчивость к межкристаллитной атаке и SCC в морской воде показали, что нормальные добавки мышьяка для ингибирования децинкификации (~ 0.04%) не оказывают значительного побочного действия. Другие возможные последствия воздействия морской воды на медные сплавы, которые были исследованы, включали удаление легирования алюминиевой бронзы 109 и эффекты на биметаллических контактах.
Были предприняты большие усилия, чтобы понять природу пленок, образующихся на медных сплавах в естественной морской воде. Эти пленки имеют совершенно другие характеристики по сравнению с пленками, образованными в растворе хлорида натрия, причем различия связаны с присутствием органических материалов в окружающей среде.Однако на структуру пленок влияют такие переменные, как скорость воды, температура и содержание кислорода. Защитные пленки часто имеют многослойную структуру, 157 с внешним слоем, богатым железом, обеспечивающим сопротивление ударам, и внутренним слоем, обеспечивающим химическую / электрохимическую защиту. В случае алюминиевой латуни внутренний слой из коллоидной смешанной гидроокиси обеспечивает буферное действие, в случае латуни, содержащей олово, имеется богатый оловом слой около поверхности меди 173 , а в случае мельхиора имеется слой, богатый хлоридом, который сильно ингибирует катодная реакция.Исследование сплавов Cu – Si в морской воде показало, что образование силицида меди на поверхности сплава предотвращает коррозию. 174
3 основных типа конденсаторов, как они работают?
— Объявление —
Конденсатор, говоря простым языком, — это охлаждающее устройство. В каждой холодильной системе и электростанции используются конденсаторы для конденсации паров хладагента или пара, которые известны как отводчик тепла. Фактически, он превращает перегретый пар под высоким давлением в переохлажденную жидкость.Что такое конденсатор? обсуждался в другой статье под названием «Конденсатор А; Детали, функции и типы ». В этой статье мы собрали кучу полезной информации о типах конденсаторов. Linquip познакомит вас с различными типами конденсаторов в подробном контексте. Следуйте за нами в следующих разделах этой статьи.
Как работает конденсатор?
Прежде чем мы познакомимся с различными типами конденсаторов, давайте кратко рассмотрим, как работает конденсатор.Опять же, необходимо отметить, что полное описание раздела было посвящено теме функций конденсатора в другой статье. На всякий случай, если вы не читали эту статью, мы даем суть того, как работает конденсатор, чтобы вам было легче понять, какие существуют типы этого оборудования.
В каждом конденсаторе происходят три разные фазы. Первая фаза называется пароохладитель. Пар, поступающий в конденсатор, уже перегрет и находится под избыточным давлением в испарителе и компрессоре.Пароохладитель означает отвод тепла от пара и превращение его в жидкость. Следующий уровень — изменяющееся или сгущающееся состояние; потеря тепла продолжается в этом состоянии, когда мы используем 10% хладагента в виде пара и 90% в виде жидкости. Третья и последняя фаза — это состояние переохлаждения. Состояние переохлаждения необходимо для того, чтобы даже при повышении температуры жидкий хладагент снова не превратился в пар.
Теперь, когда у вас есть общее представление о том, как работает конденсатор, мы можем перейти к следующим разделам, где мы собираемся шаг за шагом познакомиться с типами конденсаторов.
Конденсатор с воздушным охлаждением — двухтрубный — LinquipТри основных и различных типа конденсаторов
- Конденсатор с воздушным охлаждением
Естественная конвекция
Принудительная конвекция
- Конденсатор с водяным охлаждением
Двойной змеевик и кожух
Конденсатор
Кожухотрубный конденсатор
Конденсаторы на основе конденсирующей среды, используемой для отвода тепла от системы, бывают трех разных типов. Ни один из этих трех разных типов конденсаторов не имеет особых преимуществ перед другим.В зависимости от ситуации каждый из них следует использовать по назначению. Далее мы более подробно остановимся на функциях этих трех типов конденсаторов.
Конденсатор с воздушным охлаждением
Конденсаторы этого типа используют воздух в качестве внешней жидкости для отвода тепла от системы. Конденсаторы с воздушным охлаждением обычно имеют медные змеевики, через которые втекает хладагент. Но это еще не все; этот тип подразделяется на две подгруппы: естественная конвекция и принудительная конвекция.
1.1. Естественная конвекция
В конденсаторах этого типа воздух контактирует с теплыми змеевиками, поглощая тепло хладагента внутри змеевиков, в результате чего температура воздуха увеличивается. По мере того, как теплый воздух становится легче, он поднимается вверх, а на смену ему приходит холодный, и снова холодный воздух касается теплых спиралей, чтобы отводить тепло. Этот естественный цикл продолжается до тех пор, пока хладагент не потеряет тепло.
Так как расход воздуха невелик и радиационная теплопередача также не очень высока, общий коэффициент теплопередачи в этих конденсаторах невелик.В результате требуется относительно большая поверхность конденсации, чтобы отводить заданное количество тепла. Следовательно, эти типы конденсаторов используются в холодильных системах небольшой мощности, таких как бытовые холодильники и морозильники.
1.2. Принудительная конвекция
Еще один тип конденсаторов — принудительная конвекция. Вентилятор или нагнетатель действительно играет наиболее важную роль в отводе тепла от хладагента внутри змеевиков. Вентилятор нагнетает воздух в ребристые змеевики. Здесь следует отметить важный совет: ребра конденсатора принудительной конвекции должны быть плотно прижаты друг к другу; Итак, если пыль и грязь заполняют небольшое пространство между ребрами, поток воздуха и отвод тепла сталкиваются с большими проблемами.
Конденсаторы с принудительной конвекцией обычно используются в оконных кондиционерах, водоохладителях и комплексных установках кондиционирования воздуха.
Конденсатор с водяным охлаждением
Как можно догадаться, в конденсаторах этого типа в качестве жидкости используется вода для отвода тепла от хладагента. Очевидно, что конденсаторы с водяным охлаждением используются там, где у нас есть достаточный запас воды. У этого типа есть три разных вида:
2.1. Двухтрубный
Двухтрубный конденсатор имеет трубку с водой внутри большой трубки хладагента.Вода поглощает большую часть тепла хладагента, но поскольку труба хладагента находится в контакте с естественной циркуляцией воздуха, часть процесса охлаждения происходит за счет естественной конвекции. Хотя в прошлом обычно использовались двухтрубные конденсаторы, большое количество прокладок и фланцев, используемых в этих теплообменниках, приводит к проблемам с обслуживанием.
2.2. Кожухо-змеевиковые конденсаторы
В кожухо-змеевиковом конденсаторе сварной кожух содержит змеевик с оребренными водяными трубками. В конденсаторах этого типа с водяным охлаждением горячий хладагент протекает в кожухе, а охлаждающая вода циркулирует внутри змеевиков и конденсирует хладагент.Как правило, он наиболее компактный и недорогой.
2.3. Кожухотрубные конденсаторы
Один из типов конденсаторов выполняет процесс отвода тепла за счет цилиндрической оболочки, состоящей из водяных труб. В кожухотрубном конденсаторе вода перекачивается по трубам, а хладагент течет по кожуху. Установка ребер в трубы обеспечивает лучшую теплопередачу. Кожухотрубные конденсаторы, как правило, недороги и просты в обслуживании.
Наиболее распространенным типом кожухотрубных конденсаторов является кожух горизонтального типа.Однако вертикальные кожухотрубные конденсаторы обычно используются с аммиаком в системах большой емкости, так что очистка труб возможна сверху во время работы установки.
типов конденсаторов — LinquipИспарительные конденсаторы
И, наконец, последний из типов конденсаторов — испарительный. на самом деле это смесь конденсатора с воздушным и водяным охлаждением. Испарительные конденсаторы используют воздух и воду в качестве конденсирующей среды.Отстойник конденсатора перекачивает воду для распыления по змеевикам, и одновременно вентилятор нагнетает воздух в конденсатор. Вода, распыляемая над змеевиками, испаряется, а необходимое тепло для испаряющейся воды берется из тепла хладагента. Некоторое количество воды будет циркулировать, капая в отстойник, но чтобы восполнить испарившееся количество, к водопроводу отстойника добавляется дополнительное количество воды.
Испарительные конденсаторы используются в местах с дефицитом воды.Поскольку вода используется в замкнутом цикле, испаряется лишь небольшая часть воды. Для компенсации потерь при испарении подается подпиточная вода. Потребление воды обычно очень низкое, около 5 процентов от эквивалента конденсатора с водяным охлаждением и градирни. Однако, поскольку конденсатор должен находиться снаружи, для этого типа конденсатора требуется более длинная трубка хладагента, что требует большего количества хладагента и более высоких перепадов давления.
Краткое сравнение этих трех типов
- Испарения часто дешевле по сравнению с водяным охлаждением, требующим градирни.
- Испарения используются там, где мы обычно сталкиваемся с нехваткой воды.
- Испарения находятся на улице, поэтому в холодное время года водяной насос отключается, чтобы предотвратить замерзание воды.
Конденсаторы с воздушным охлаждением по сравнению с конденсаторами с водяным охлаждением более просты по конструкции. Кроме того, всегда есть доступ к воздуху. Стоимость обслуживания с воздушным охлаждением невысока по сравнению с водяным охлаждением.
Более того, конденсаторы с водяным охлаждением более сложны, чем конденсаторы с воздушным охлаждением, поскольку существуют конструктивные особенности в регулировании потока воды и предотвращении коррозии.Однако преимущества систем с водяным охлаждением заключаются в том, что вода имеет более высокий коэффициент обмена, чем воздух, поэтому теплопередача будет более эффективной.
Заключение
Знание типов конденсаторов поможет вам сделать лучший выбор при покупке. В этой статье мы постарались рассказать вам об отличиях конденсаторов, их уникальных функциях, плюсах и минусах.
Если у вас есть опыт использования различных типов конденсаторов или вы хотите поделиться своим мнением по этой теме, чтобы сделать эту статью лучшим источником информации, не стесняйтесь записывать их в комментариях.Эксперты в Linquip готовы ответить на ваши вопросы о конденсаторах. Просто зарегистрируйтесь на нашем сайте и позвольте нам помочь вам.
— Реклама —
KRISH Mid Steel Tubular Condenser, For Industrial Use, Automotive / Vehicular,
О компании
Год основания 2012
Юридический статус компании с ограниченной ответственностью (Ltd./Pvt.Ltd.)
Характер бизнеса Производитель
Количество сотрудников от 11 до 25 человек
Годовой оборот 2-5 крор
Участник IndiaMART с мая 2012 г.
GST24AAHCK0060E1Z3
Код импорта и экспорта (IEC) AAHCK *****
Экспорт в Великобританию, Нидерланды, Турцию, Ботсвану, Кувейт
Основанная в 2012 году , мы, “ KARADANI ENGINEERING PRIVATE LIMITED ” , широко признаны одним из известных производителей , поставщиков и экспортеров высококачественного набора автоклавов, резины Автоклав для восстановления, Роторный автоклав, Роторный автоклав для регенерации резины, Горизонтальный автоклав высокого давления, Автоклав высокого давления, Резиновый вулканизационный автоклав, Роторный автоклав, Гидравлический блок питания, M.S. Reactors, Реакторы высокого давления, Химические реакторы, Реакторы с рубашкой, Технологические реакторы, Реакторы SS, Реакторы для химических процессов, Реакторы Limpet, Реакторы из мягкой стали, Катушечный реактор Limpet, Змеевик Limpet, Промышленные реакторы, Сосуды под давлением , Сосуды под давлением SS , Мобильные сосуды под давлением, ресиверы, химические сосуды под давлением, реакционные сосуды, смесительные сосуды, технологические сосуды, цилиндрические сосуды, сосуды высокого давления, сосуды низкого давления, сверхмощные сосуды под давлением, реакторный сосуд, вертикальный автоклав, резиновые вулканизаторы, ленточный смеситель, Limpeted Реактор, сосуды с катушкой-тарелкой, сосуды для криогенного давления, реакционные сосуды с перемешиванием, сосуды с рубашкой, сосуды под давлением MS, сосуды реакторов, сосуды MS, сосуды для хранения, сосуды под давлением SS, реакционные сосуды из нержавеющей стали, стальные сосуды, сосуды под давлением из нержавеющей стали, сосуды для перемешивания жидкости , Сосуды-приемники химикатов, Сосуды для химикатов, Резервуар для хранения MS, Резервуар для хранения SS, Резервуар для хранения химикатов, Хранилище для растворителей e Бак, Бак для химикатов, Силосный бак для хранения, Бак для хранения низкого давления, Цилиндрический бак, Бак для хранения из нержавеющей стали, Ресивер для аммиака, Ресивер для воздуха, Бак для химикатов MS, Бак для насоса, Реакционный бак, Бак для химикатов, Газовый бак, Низкое давление Бак для хранения, Аммиачный бак, Охлаждающий бак, Вакуумные баки, Напорный бак, Водяной бак, Смесительный бак из нержавеющей стали, Технологический бак, Ресивер высокого давления, Конденсатный бак, Бак высокого давления, Воздушный бак высокого давления, Промышленный воздушный бак, Воздушный бак, Воздушные баллоны.Чтобы гарантировать, что предлагаемые нами продукты соответствуют установленным отраслевым стандартам качества, мы производим их, используя сырье высокого качества, полученное от продавцов, которым доверяют. После завершения производственного процесса мы проверяем эти продукты, используя новейшие технологии, чтобы гарантировать их более длительный срок службы, меньшую ржавчину и износостойкость при обслуживании, точный дизайн, чистую отделку, цельный блеск и безотказную работу.Наряду с этим мы занимаемся предоставлением Fabrication Service .Мы оказываем услуги по изготовлению конструкций, услуги по восстановлению индукционных печей, M.S. & S.S. Услуги по изготовлению и восстановлению индукционных катушек. Предлагаемые производственные услуги известны своей гибкостью, рентабельностью и своевременным выполнением.
Видео компании
Трубки теплообменника и конденсатора: Типы трубок — Материалы — Атрибуты — Обработка
Описание
Развитие теплообменников во многом определяется практическими потребностями.С одной стороны, это устройство должно работать в экстремальных условиях (например, при высоком давлении и температуре), с другой стороны, использование материала должно быть сведено к минимуму и должно достигать максимально возможной тепловой мощности на площадь и объем пространства.
Эти требования также привели к использованию новых материалов для разработки новых областей теплообмена. Так, например, легированные стали, титан, графит, стекло и медные сплавы можно отнести к основным материалам.В то же время многочисленные идеи по повышению теплопередачи нашли свое воплощение на практике, где они часто составляют основу современных отложений растворов.
Это руководство в формате PDF дает актуальный обзор технологии и материаловедения труб, обычно используемых в теплообменниках с пучками труб. Он охватывает термические и механические характеристики, оптимизацию теплопередачи с помощью встроенных конструкций, интеграцию труб в качестве основных элементов теплообменников, безопасность в эксплуатации и предотвращение коррозии, вопросы повреждения и удаления.
342 стр., Доставлены в формате PDF.
Содержание:
Введение
1. Типы трубок
1.1 Материалы
Медь как материал в приборостроении
Нержавеющая сталь для использования в качестве материала трубок теплообменника
Трубчатый теплообменник из титана и циркония
с покрытием из стекла Стальные трубы по сравнению с трубами из специальных материалов
Кожухотрубные теплообменники с трубками из боросиликатного стекла
Карбид кремния в конструкции теплообменников
Трубки из пропитанного синтетической смолой графита для кожухотрубных теплообменников
Изготовлены теплообменники пластиковых труб
Трубки теплообменников из ПВДФ фторопласта
1.2 Оптимизация с помощью специальных форм
Промышленные силовые трубы: трубы со структурированной поверхностью
Трубы со структурированной поверхностью
Ребристые трубы для передачи тепла
Трубы со сферическими генераторами турбулентности
Модернизация электростанции путем установки трубчатых бунделей
с оптимизированными характеристиками на поверхности турбины Конденсаторы
2. Обработка труб для теплообменников
2.1 Конструкция / Предварительное изготовление / Механическая обработка
Условия для практически ориентированного конструирования и производства труб (теплообменников)
Оборудование и методы подготовки концов и кромок для Приварка труб и плит
Содержание V
Содержание
2.2 Сварка
Максимальная производительность за счет орбитальной сварки труб между трубками — пример из практики
2.3 Сварка / соединение катаных труб / расширение
Надежные соединения трубчатых листов
Соединения труб и трубных листов в конструкции котлов и аппаратов
Соединения трубных листов в теплообменниках
3. Обработка поверхности трубок теплообменников
3.1 Катодная защита
Предотвращение коррозии на производственных предприятиях с помощью мониторинга коррозии
3.2 Травление / электрохимическая и химическая полировка
Кондиционирование внутренней поверхности для увеличения срока службы
Электрохимическая и химическая полировка тепла
Обменники
Современная обработка поверхности нержавеющей стали
Трубки теплообменников
3.3 Футеровка впускной трубы
Футеровка впускной трубы
4. Повреждения / Устранение повреждений / Техническое обслуживание после поломки
Восстановление трубок конденсатора и теплообменника
Система заглушек для протекающих трубок теплообменника
5.Приложение
Визитки партнеров рынка теплообменников
Авторский указатель
Указатель рекламодателей
ТОЛЬКО ДЛЯ ВАШИХ ГЛАЗ: Пожалуйста, не пересылайте файл PDF. Копирование, факс или электронная передача информационного бюллетеня без нашего разрешения является нарушением закона. По вопросам обращайтесь по адресу clientservices@accessintel.
