Кінетичне розпилення
Росія запропонувала вдосконалену техніку-кінетичного розпилення-для підвищення ефективності ребристих поверхонь. Суть цього методу полягає у використанні високо{3}}швидкісного потоку холодної або злегка нагрітої рідини,-насиченої частинками, для осадження частинок порошку на поверхню ребра. Ця техніка дозволяє осаджувати не лише метали, але й сплави та кераміку (або металокераміку), отримуючи таким чином поверхні з різноманітними властивостями. На практиці контактний опір в основі ребра часто є одним із обмежуючих факторів при прикріпленні ребер до трубок теплообмінника. Щоб оцінити продуктивність компонентів теплообмінника з ребристою-трубкою, було проведено експериментальне дослідження. Експерименти включали кінетичне розпилення покриття на основі Al- на поверхні ребер із додаванням білого плавленого оксиду алюмінію 24A. Шляхом обробки та аналізу отриманих експериментальних даних можна було оцінити контактний опір в основі ребра. Порівняння виміряної ефективності ребра з розрахованими теоретичними значеннями привело до висновку, що контактний опір в основі кінетично розпилених ребер не має істотного впливу на загальну ефективність. Для підтвердження цього висновку було проведено металографічний аналіз перехідної зони між підкладкою (трубкою) і покриттям (ребром). Аналіз зразків, взятих із цієї перехідної зони, виявив відсутність мікро-тріщин або розривів по всій довжині межі з’єднання. Отже, кінетичний метод розпилення сприяє формуванню розгалуженої межі розділу, що характеризується сильною поверхнею-взаємодією з підкладкою; він сприяє проникненню частинок порошку в основу, що пояснює спостережувану високу міцність зчеплення, встановлення фізичного контакту та утворення металевих зв'язків. Таким чином, метод кінетичного розпилення можна використовувати не лише для безпосереднього виготовлення ребер, але й для закріплення ребер-, виготовлених звичайними методами-, на поверхнях трубок теплообмінника, а також для зміцнення основ стандартних ребер. Очікується, що метод кінетичного розпилення знайде широке застосування у виробництві компактних і високо-ефективних теплообмінників.
Гвинтові перегородки
У кожухотрубних-і-теплообмінниках потік-з боку кожуха часто є критичним вузьким місцем продуктивності. Як правило, звичайні сегментні перегородки створюють звивистий шлях потоку («зигзагоподібний»), що призводить до утворення значних мертвих зон і відносно високих рівнів зворотного-перемішування. Ці мертві зони, у свою чергу, посилюють забруднення на стороні оболонки, тим самим негативно впливаючи на ефективність теплопередачі. Крім того, зворотне-змішування може спотворити та зменшити ефективну середню різницю температур. Як наслідок, у порівнянні з ідеальним режимом потоку-заглушки, використання сегментних перегородок призводить до зниження продуктивності теплопередачі. Звичайні кожухотрубні-і-теплообмінники з використанням сегментних перегородок часто не відповідають вимогам щодо високої теплової ефективності; отже, вони часто витісняються іншими типами теплообмінників (такими як компактні пластинчасті теплообмінники). Удосконалення геометрії стандартних перегородок є першим кроком у оптимізації продуктивності-збоку оболонки. Хоча такі заходи, як впровадження ущільнювальних смуг, додавання відхиляючих перегородок та інші модифікації, були реалізовані для підвищення продуктивності теплообмінника, фундаментальні недоліки, властиві стандартним конструкціям перегородок, залишаються. У відповідь на цей виклик у Сполучених Штатах було запропоновано нове рішення: прийняти спіральні перегородки. Технічна перевага цієї конструкції була підтверджена як дослідженнями динаміки рідини, так і результатами експериментів з теплопередачі, і згодом дизайн отримав патентний захист. Ця структурна конфігурація ефективно долає основні обмеження, пов’язані зі звичайними перегородками. Принцип конструкції спіральних перегородок простий: спеціально виготовлені пластини з круглим{20}}перерізом встановлюються в «квазі-спіральну систему перегородок». Кожна перегородка займає одну-чверть-площі поперечного перерізу всередині корпусу теплообмінника та розташована під кутом до центральної осі теплообмінника-, тобто зберігає певний нахил відносно осі. Сусідні відбійні пластини зустрічаються на своїх периферіях, утворюючи безперервний спіральний візерунок уздовж зовнішнього кола. Завдяки аксіальному перекриттю відбійних пластин-цей метод також слугує для зменшення непідтримуваного проміжку труб-можна досягти «подвійної-спіральної» конфігурації конструкції. Гвинтова перегородка здатна адаптуватися до відносно широкого спектру умов процесу. Ця конструкція забезпечує значну гнучкість, дозволяючи вибрати оптимальний гвинтовий кут відповідно до конкретних умов експлуатації; крім того, залежно від конкретного застосування, можна вибрати конфігурацію перегородки, що перекривається, або подвійну-спіральну структуру перегородки.
Кручені труби
Це відноситься до типу теплообмінника з плоскою-трубкою, широко відомого як «теплообмінник із крученою-трубкою». Виробничий процес цих гвинтових плоских труб складається з двох різних етапів: «сплющення» та «гаряче скручування». Удосконалений теплообмінник із крученими-трубками зберігає структурну простоту традиційних кожухотрубних-і-трубчастих обмінників, водночас пропонуючи безліч переконливих удосконалень. Він забезпечує такі технічні та економічні переваги: підвищена ефективність теплопередачі, знижений потенціал забруднення, справжній проти-потік струму, нижчі виробничі витрати, робота без-вібрації, економія місця та усунення внутрішніх перегородок. Завдяки унікальній геометрії труб рідини з-сторони-і оболонки-одночасно індукуються в гвинтову схему потоку, тим самим значно сприяючи турбулентності рідини. Отже, загальний коефіцієнт теплопередачі цього теплообмінника приблизно на 40% вищий, ніж у звичайних теплообмінників, у той час як відповідний перепад тиску залишається майже еквівалентним. При складанні теплообмінника можна використовувати гібридну конфігурацію з використанням як спіральних плоских труб, так і гладких труб. Цей теплообмінник виготовлений у суворій відповідності до стандартів ASME. Він служить життєздатною заміною звичайним кожухотрубним-і-теплообмінникам і традиційним теплообмінним апаратам практично в будь-якому застосуванні, де зараз використовується таке обладнання. Він здатний досягти показників ефективності-зокрема, оптимальних коефіцієнтів теплопередачі-, які дорівнюють або перевищують найкращі значення, досягнуті стандартними кожухотрубними-і-трубними теплообмінниками та пластинчатим-і-каркасним теплообмінним обладнанням. Отже, прогнозується, що він матиме широкі та багатообіцяючі перспективи застосування в хімічній та нафтохімічній промисловості.
Тип спіральної-трубки
Теплообмінники зі спіральною -трубкою (позначаються як "TA") зазвичай містять металеві дроти, намотані навколо трубок, які служать ребрами (ребрами). Традиційно ці металеві дроти прикріплюються до труб за допомогою техніки зварювання. Однак цей метод створює ряд несприятливих впливів на загальну якість і продуктивність обладнання, оскільки процес паяння неминуче «віднімає»-або робить неефективним-значну частину площі поверхні як труб, так і дротів, тим самим зменшуючи ефективну площу теплообміну. Що ще важливіше, швидке старіння та подальше роздроблення матеріалу припою може призвести до закупорювання машин та обладнання, що призведе до передчасної поломки та необхідності ранньої заміни.
Тиск зі змінною-звуковою-швидкістю
Теплообмінник зі змінною-звуковою-швидкістю нагнітання-також відомий як дво-струминний-теплообмінник-широко застосовується в різних галузях теплообміну-пар-вода. Використовуючи пару як рушійну силу, пристрій досягає миттєвого підвищення температури води за допомогою процесу паро-водяного змішування під тиском. Використовуючи технологію ударної хвилі тиску, він досягає ефекту тиску без необхідності зовнішнього механічного живлення. Його чудові можливості-збереження енергії та-підвищення тиску значно знижують експлуатаційні витрати для користувачів, що робить його ідеальною заміною традиційним теплообмінникам. Теплообмінник-Sonic-Velocity Pressurization Heat функціонує як гібридний-пристрій теплообміну-типу пари--води. Пара зазнає адіабатичного розширення та надходить у вигляді високо{21}}швидкісного струменя в камеру змішування, де вона рівномірно змішується-під дією сили струменя пари-з водою, що нагрівається (яка попередньо пройшла плівкоутворювальну обробку). Цей процес генерує паро-водяну компресійну суміш, що характеризується певним розрахованим об’ємним співвідношенням. Коли миттєва щільність стиснення цієї суміші досягає критичного порогу, встановлюється чітке дво{28}}явище поля рідини. При посиленій динаміці цього поля рідини звукова швидкість суміші зазнає перехідного зсуву, долаючи поріг «звукового бар'єру»; одночасно генерується безліч ударних хвиль тиску. Характеристика односпрямованого поширення цих ударних хвиль тиску гарантує, що нагріта вода-миттєво досягає своєї проектної температури-зазнає підвищення тиску в трубі постійного-поперечного-перерізу без жодного зворотного потоку. По суті, технологія-Sonic-Velocity Pressurization Heat Exchange досягає подвійного ефекту-одночасного «миттєвого теплообміну та зовнішнього-потужного-вільного тиску»-шляхом оркестрування контрольованої інтенсифікації дво-динаміки поля рідини в двох фазах.