शेल एंड ट्यूब हीट एक्सचेंजर क्या है?

एशेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजरयह औद्योगिक दबाव वाहिकाओं का एक वर्ग है जो दो तरल पदार्थों के बीच थर्मल ऊर्जा को स्थानांतरित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, उन्हें मिश्रण की अनुमति दिए बिना। यह तेल रिफाइनरियों में उपयोग किया जाने वाला सबसे आम प्रकार का हीट एक्सचेंजर है,बड़ी रासायनिक प्रक्रियाएं, और बिजली उत्पादन सुविधाओं के कारण इसकी मजबूत डिजाइन और चरम दबावों और तापमान को संभालने की क्षमता।

मूल डिजाइन बिल्कुल जैसा कि नाम का तात्पर्य हैः एक बड़ा बाहरी दबाव पोत (दशेल) में छोटे पाइपों का एक गुच्छा होता है।ट्यूब) एक तरल पदार्थ ट्यूबों के अंदर से बहता है, जबकि दूसरा तरल पदार्थ शेल के भीतर ट्यूबों के बाहर से बहता है, थर्मलली कंडक्टिव ट्यूब की दीवारों के माध्यम से गर्मी स्थानांतरित करता है।

1एक्सचेंजर की शारीरिक रचना

एक खोल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर अत्यधिक अनुकूलन योग्य है, लेकिन सभी डिजाइन चार महत्वपूर्ण यांत्रिक घटकों पर निर्भर करते हैंः

• ट्यूब बंडल:कोर हीट ट्रांसफर सतह। ट्यूब आमतौर पर अत्यधिक चालक, संक्षारण प्रतिरोधी धातुओं (जैसे टाइटेनियम, तांबा मिश्र धातु, या स्टेनलेस स्टील) से बने होते हैं।

• शेलःबाहरी सिलेंडर जिसमें दूसरा द्रव होता है। यह प्रणाली के आंतरिक दबाव का सामना करने के लिए डिज़ाइन किया गया है और अक्सर पर्यावरण में थर्मल हानि को रोकने के लिए अछूता होता है।

• ट्यूब शीट:ट्यूबों को स्वीकार करने के लिए छेद के साथ मोटी धातु की प्लेटें। ट्यूबों को इन चादरों में विस्तारित या वेल्डेड किया जाता है ताकि एक लीक-प्रूफ सील बनाई जा सके जो शेल-साइड तरल पदार्थ को ट्यूब-साइड तरल पदार्थ से अलग करती है।

• बफ़ल:आंतरिक प्लेटें खोल के अंदर स्थापित होती हैं। वे दो महत्वपूर्ण उद्देश्यों को पूरा करती हैं: कंपन को रोकने के लिए लंबी ट्यूबों को समर्थन देना,और ट्यूब बंडल के माध्यम से एक ज़िगज़ैग पैटर्न में बहने के लिए खोल पक्ष तरल मजबूर, जो उथल-पुथल पैदा करता है और गर्मी हस्तांतरण को अधिकतम करता है।

2थर्मोडायनामिक्सः हीट ट्रांसफर और एलएमटीडी

शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर के आकार और दक्षता को मूलभूत गर्मी हस्तांतरण समीकरण द्वारा शासित किया जाता हैः

एलएमटीडी को समझना

चूंकि दोनों तरल पदार्थों के तापमान में परिवर्तन होता है क्योंकि वे एक्सचेंजर के माध्यम से बहते हैं, उनके बीच तापमान का अंतर स्थिर नहीं है।लॉग औसत तापमान अंतर (LMTD)गर्मी हस्तांतरण के लिए वास्तविक औसत ड्राइविंग बल की गणना करने के लिए।

इंटरएक्टिव एलएमटीडी और सतह क्षेत्रफल कैलकुलेटर

यह समझने के लिए कि द्रव के तापमान से हीट एक्सचेंजर का भौतिक आकार कैसे निर्धारित होता है, नीचे दिए गए सिम्युलेटर का उपयोग करें। अपने गर्म और ठंडे धाराओं के इनपुट और आउटपुट तापमान को समायोजित करें,अपने लक्ष्य गर्मी भार के साथ, एलएमटीडी और आवश्यक सतह क्षेत्रफल की गणना करने के लिए ($ए$) ।

3प्रवाह विन्यासः "मल्टी-पास" क्यों?

जबकि उपरोक्त विगेट में एक ही पास माना जाता है, औद्योगिक खोल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर शायद ही कभी इतना सरल होता है।वे एक्सचेंजर की लंबाई के माध्यम से गुजरता द्रव की संख्या द्वारा वर्गीकृत कर रहे हैं.

• 1-1 एक्सचेंजर (एकल पास):तरल पदार्थ ट्यूबों के एक छोर में जाता है और दूसरे से बाहर निकलता है।

• 1-2 एक्सचेंजर (दो-पास ट्यूब):ट्यूब तरल प्रवेश करता है, ट्यूबों के आधे भाग से नीचे की ओर जाता है, यू-बेंड (या रिटर्न हेडर) को मारता है, और ट्यूबों के दूसरे भाग से नीचे की ओर वापस जाता है।यह द्रव गति को दोगुना करता है और गर्मी हस्तांतरण गुणांक ($U$), हालांकि इसके लिए अधिक पंपिंग शक्ति की आवश्यकता होती है।

• मल्टीपास (उदाहरण के लिए, 2-4 एक्सचेंजर):बड़े पैमाने पर औद्योगिक कार्यों के लिए उपयोग किया जाता है ताकि छोटे भौतिक पदचिह्न के भीतर उथल-पुथल और थर्मल दक्षता को अधिकतम किया जा सके।

4शेल एंड ट्यूब बनाम प्लेट हीट एक्सचेंजर्स

उपकरण निर्दिष्ट करते समय, शेल और ट्यूब डिजाइन का प्राथमिक विकल्प प्लेट हीट एक्सचेंजर (PHE) है।

5अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

टीईएमए क्या है?

टेमा का अर्थ हैट्यूबलर एक्सचेंजर निर्माताओं का संघयह वैश्विक मानक है जो शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स के यांत्रिक डिजाइन, सहिष्णुता और नामकरण (जैसे, बीईएम, एईएल, एनईएन प्रकार) को निर्धारित करता है।

हीट एक्सचेंजर में "फॉउलिंग" क्या है?

फोलिंग गंदगी, तराजू, या जैविक वृद्धि गर्मी हस्तांतरण सतहों पर जमा है। क्योंकि एक खोल और ट्यूब एक्सचेंजर के खोल पक्ष यांत्रिक रूप से साफ करने के लिए बहुत मुश्किल है,इंजीनियरों हमेशा मार्ग "सबसे गंदा" या सबसे संक्षारक तरल पदार्थ के माध्यम सेभीतरट्यूबों की, जो उच्च दबाव वाले पानी के भाला के साथ साफ किया जा सकता है।

बाफल्स को कोण पर क्यों काटा जाता है?

बाफल्स ठोस डिस्क नहीं होते हैं; आमतौर पर उनके पास 20% से 30% "कट" होता है (जैसे कि एक आधा चंद्रमा) । यह शेल-साइड तरल पदार्थ को ट्यूब बंडल के ऊपर और नीचे लंबवत रूप से बहने के लिए मजबूर करता है,स्थिर "मृत क्षेत्रों" को कम करना और इष्टतम गर्मी हस्तांतरण के लिए आवश्यक अशांत मिश्रण को अधिकतम करना.