یک مبادله گرما شیل و لوله چیست؟

مبدل حرارتی پوسته و لوله یک مخزن تحت فشار است که شامل یک دسته لوله است. یک سیال از طریق لوله ها (سمت لوله) جریان می یابد، در حالی که سیال دوم در اطراف لوله های داخل پوسته جریان دارد (سمت پوسته). دیواره‌های لوله به عنوان سطح انتقال حرارت عمل می‌کنند و اجازه می‌دهند انرژی حرارتی بین دو سیال بدون مخلوط شدن آنها عبور کند. آنها استاندارد صنعتی برای کاربردهای صنعتی با فشار بالا، دمای بالا و سنگین هستند.

مکانیسم متکی بر همرفت و هدایت است.

1. جداسازی جریان: مایعات به طور فیزیکی توسط دیواره لوله جدا می شوند.

2. تبادل حرارتی: گرما از طریق دیواره لوله از سیال گرمتر به سیال خنک تر منتقل می شود.

3. افزایش آشفتگی: در داخل پوسته، بافل‌های فلزی سیال سمت پوسته را وادار می‌کنند تا به صورت زیگزاگ در سراسر لوله‌ها جریان یابد. این تلاطم را افزایش می دهد که به طور قابل توجهی نرخ انتقال حرارت را در مقایسه با جریان آرام بهبود می بخشد.

4. ترتیبات جریان:

   • جریان همزمان: سیالات از یک انتها وارد شده و در یک جهت جریان دارند.

   • جریان مخالف: سیالات در جهت مخالف جریان می یابند و به طور کلی بازده حرارتی بالاتری را به دست می آورند.

درک این اجزا برای انتخاب یا نگهداری یک واحد ضروری است:

• Tube Bundle: جزء اصلی متشکل از لوله های مستقیم یا U شکل.

• پوسته: محفظه بیرونی استوانه ای که حاوی مایع سمت پوسته است.

• Tubesheet: صفحه ای که لوله ها را در جای خود محکم می کند و سیال های سمت لوله و پوسته را جدا می کند.

• بافل ها: صفحات داخلی که از لوله ها پشتیبانی می کنند، از لرزش جلوگیری می کنند و جریان سیال را برای به حداکثر رساندن انتقال حرارت هدایت می کنند.

• هدرها (جلو و عقب): محفظه هایی در انتها که مایع سمت لوله را به داخل و خارج بسته هدایت می کند.

کدهای TEMA (انجمن تولیدکنندگان مبدل لوله‌ای) و ASME پیکربندی‌های مکانیکی اولیه را تعریف می‌کنند:

• استحکام: قادر به تحمل فشارهای شدید (> 300 بار) و دما (> 400 درجه سانتیگراد) است.

• تطبیق پذیری: با مایعات، گازها و محیط های تغییر فاز دهنده (تراکم/تبخیر) کار می کند.

• قابلیت نگهداری: طراحی لوله U و سر شناور امکان بازرسی داخلی و تمیز کردن مکانیکی را فراهم می کند.

• قابلیت اطمینان: دهه ها مهندسی استاندارد (TEMA/ASME) آنها را قابل پیش بینی و ایمن می کند.

• ردپای: به طور قابل توجهی بزرگتر و سنگین تر از مبدل های حرارتی صفحه ای است.

• رسوب: مستعد پوسته پوسته شدن. نیاز به نگهداری دقیق هندسه بافل/لوله دارد.

• راندمان: به طور کلی راندمان انتقال حرارت در واحد حجم در مقایسه با طرح های صفحه کمتر است.

س: آیا مبدل های پوسته و لوله با کدهای ASME مطابقت دارند؟

ج: بله. طراحی و ساخت این واحدها بر اساس آیین نامه ASME Boiler and Pressure Vessel Code (بخش هشتم) و استانداردهای TEMA برای اطمینان از یکپارچگی سازه در محیط های صنعتی است.

س: چه زمانی باید پوسته و لوله را نسبت به مبدل حرارتی صفحه ای انتخاب کنم؟

پاسخ: هنگامی که فرآیند شما شامل فشارهای بسیار بالا، دماهای بالا، سیالات خطرناکی است که به محفظه قوی نیاز دارند یا شرایط رسوب زیاد که کانال های صفحه نازک را مستعد گرفتگی می کند، پوسته و لوله را انتخاب کنید.

س: هدف از بافل ها در پوسته چیست؟

پاسخ: بافل ها دو هدف را دنبال می کنند: آنها به عنوان یک ساختار پشتیبانی برای جلوگیری از افتادگی یا ارتعاش لوله ها (که باعث نشتی خستگی می شود) عمل می کنند و تلاطم را افزایش می دهند و سیال سمت پوسته را مجبور می کنند تا در سراسر لوله ها بچرخد تا استخراج گرما را به حداکثر برساند.

آیا در حال حاضر در حال ارزیابی یک سیستم مدیریت حرارتی برای یک فرآیند خاص، مانند پالایش پتروشیمی، تولید برق، یا تولید دارو هستید؟