اجزای کلیدی یک مبادله گرما شیل و لوله: خرابی مهندسی

یک مبادله گرما شیل و لوله (STHE) یک مجموعه ظرف تحت فشار است که برای انتقال انرژی حرارتی بین دو مایع بدون مخلوط کردن آنها طراحی شده است.سیستم از چند قسمت مهم تشکیل شده است که با هم کار می کنند: پوسته (حاویه احتواء) ، بسته لوله (سطح انتقال گرما هسته ای) ، ورق لوله (پوش های ساختاری) و باز (دستورهای جریان).درک این اجزای فردی برای انتخاب مبدل مناسب برای فشار خاص ضروری است، درجه حرارت و الزامات آلودگی.

برای درک اینکه یک مبادله گرما چگونه کار می کند، باید آن را به عنوان یک مجموعه یکپارچه از قسمت های مهندسی زیر ببینید:

پوسته، ظرف استوانه ای بیرونی است که به عنوان محفظه برای مایع "پای پوسته" عمل می کند. قطر آن بر اساس حجم بسته لوله و سرعت جریان مورد نیاز اندازه گیری می شود.برای کاربردهای فشار بالا، پوسته باید به اندازه کافی ضخیم باشد تا به تفاوت فشار بین مایع فرآیند و محیط اطراف مقاومت کند.

قلب مبادله گرما، بسته لوله، شامل یک سری لوله های موازی است.

• عملکرد: سطح اصلی را برای انتقال گرما فراهم می کند.

• پیکربندی: می تواند مستقیم باشد (برای تمیز کردن مکانیکی آسان) یا U-shaped (برای انکشاف حرارتی).

• مواد: معمولاً فولاد ضد زنگ، مس یا آلیاژ های عجیب و غریب بسته به قابلیت خوردگی مایع و الزامات حرارتی.

صفحه لوله ها صفحات فلزی دایره ای با سوراخ های دقیق است. لوله ها در این سوراخ ها وارد می شوند و از طریق جوش یا گسترش مکانیکی (طوفان) ثابت می شوند.

• نقش: آنها لوله ها را پشتیبانی می کنند و موانعی را ایجاد می کنند که مایع لوله را از مایع لایه جدا می کند و از آلودگی متقابل جلوگیری می کند.

بافل ها صفحه های فلزی هستند که در داخل پوسته قرار دارند.

• هدایت جریان: آنها مایع سمت پوسته را مجبور به جریان در یک الگوی زیگ زگ (جريان متقابل) در سراسر لوله ها می کنند، که آشفتگی و در نتیجه ضریب انتقال گرما را افزایش می دهد.

• پشتیبانی ساختاری: آنها مانع از خم شدن یا لرزش لوله ها به دلیل سرعت مایع بالا می شوند.

در هنگام ارزیابی اجزای یک مبادله گرما شیل و لوله برای یک کاربرد خاص، مهندسان باید اولویت های زیر را داشته باشند:

• گسترش حرارتی: در برنامه های کاربردی با تفاوت های درجه حرارت بزرگ، طراحی باید اجازه گسترش را بدهد (به عنوان مثال،لوله های U یا سر شناور) برای جلوگیری از خستگی ساختاری یا نشت لوله در صفحه لوله.

• کاهش آلودگی: اگر مایع فرآیند مستعد آلودگی (زباله یا تجمع مقیاس) باشد، یک طراحی با یک بسته قابل برداشت و لوله های مستقیم را برای اجازه تمیز کردن مکانیکی انتخاب کنید.

• سازگاری مواد: هر جزء از دیواره های پوسته تا گاسکت ها باید با خواص شیمیایی مایعات فرآیند سازگار باشد تا از خوردگی، فرسایش یا ترک فشار جلوگیری شود.

س: مهم ترین عنصر برای جلوگیری از مخلوط شدن مایعات چیست؟

ج: مفصل لوله به لوله. اگر این مفصل شکست بخورد، چه به دلیل جوش نادرست، گسترش ناکافی، یا خوردگی، مایعات طرف پوسته و طرف لوله می توانند مخلوط شوند.که یک نگرانی عمده در مورد ایمنی و فرآیند است.

س: چرا باز کننده ها در پوسته ضروری هستند؟

ج: بدون باز کننده، مایع سمت پوسته به سادگی موازی با لوله ها جریان می یابد، که منجر به مناطق ایستاده و انتقال گرمای ضعیف می شود. باز کننده ها آشفتگی مورد نیاز برای "سرب کردن" سطوح لوله را ایجاد می کنند،به حداکثر رساندن کارایی.

س: آیا می توان اجزای مانند پوسته یا لوله ها را بعدا به مواد مختلف ارتقا داد؟

A: به طور کلی، نه. درجه بندی فشار و کد طراحی (ASME / TEMA) به مواد و ضخامت ساخت اصلی خاص است. ارتقاء معمولاً مقرون به صرفه یا ایمن نیست.معمولا بهتر است که مواد صحیح را در مرحله اولیه طراحی مشخص کنید..

آیا در حال مشخص کردن یک مبادله گرما برای یک سیستم جدید هستید یا به دنبال رفع مشکل تعمیر و نگهداری با یک واحد موجود هستید؟