เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อคืออะไร? ภาพรวมทางเทคนิค

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและแบบท่อเป็นภาชนะรับความดันที่บรรจุท่อไว้เป็นมัด ของไหลตัวหนึ่งไหลผ่านท่อ (ด้านท่อ) ในขณะที่ของเหลวตัวที่สองไหลรอบท่อภายในเปลือก (ด้านเปลือก) ผนังท่อทำหน้าที่เป็นพื้นผิวการถ่ายเทความร้อน ช่วยให้พลังงานความร้อนไหลผ่านระหว่างของเหลวทั้งสองโดยที่ของเหลวทั้งสองไม่ผสมกัน เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับงานอุตสาหกรรมที่มีแรงดันสูง อุณหภูมิสูง และงานหนัก

กลไกนี้อาศัยการพาความร้อนและการนำไฟฟ้า

1. การแยกการไหล: ของเหลวยังคงถูกแยกออกจากกันโดยผนังท่อ

2. การแลกเปลี่ยนความร้อน: ความร้อนเคลื่อนจากของไหลที่ร้อนกว่าไปยังของไหลที่เย็นกว่าผ่านผนังท่อ

3. การเพิ่มประสิทธิภาพความปั่นป่วน: ภายในเปลือก แผ่นกั้นโลหะจะบังคับให้ของเหลวด้านเปลือกไหลผ่านท่อในรูปแบบซิกแซก สิ่งนี้จะเพิ่มความปั่นป่วน ซึ่งช่วยเพิ่มอัตราการถ่ายเทความร้อนได้อย่างมากเมื่อเทียบกับการไหลแบบราบเรียบ

4. การจัดกระแส:

   • กระแสร่วม: ของไหลเข้ามาที่ปลายเดียวกันและไหลไปในทิศทางเดียวกัน

   • กระแสสวนทาง: ของไหลไหลไปในทิศทางตรงกันข้าม โดยทั่วไปแล้วจะมีประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูงขึ้น

การทำความเข้าใจส่วนประกอบเหล่านี้ถือเป็นสิ่งสำคัญในการเลือกหรือบำรุงรักษาหน่วย:

• Tube Bundle: ส่วนประกอบหลักประกอบด้วยท่อตรงหรือท่อรูปตัวยู

• เปลือก: ปลอกด้านนอกทรงกระบอกที่มีของเหลวด้านเปลือก

• Tubesheet: แผ่นที่ยึดท่อให้เข้าที่และแยกของเหลวด้านท่อและด้านเปลือก

• แผ่นกั้น: แผ่นภายในที่รองรับท่อ ป้องกันการสั่นสะเทือน และการไหลของของไหลโดยตรงเพื่อเพิ่มการถ่ายเทความร้อนสูงสุด

• ส่วนหัว (ด้านหน้าและด้านหลัง): ช่องที่ปลายซึ่งควบคุมของเหลวด้านท่อเข้าและออกจากมัด

รหัส TEMA (Tubular Exchanger manufacturers Association) และ ASME กำหนดการกำหนดค่าทางกลหลัก:

• ความทนทาน: สามารถทนต่อแรงกดดันที่รุนแรง (> 300bar) และอุณหภูมิ (> 400 °C)

• ความหลากหลาย: ใช้งานได้กับของเหลว ก๊าซ และตัวกลางที่เปลี่ยนเฟส (การควบแน่น/การระเหย)

• การบำรุงรักษา: การออกแบบท่อรูปตัวยูและหัวลอยทำให้สามารถตรวจสอบภายในและทำความสะอาดกลไกได้

• ความน่าเชื่อถือ: ทศวรรษแห่งวิศวกรรมที่ได้มาตรฐาน (TEMA/ASME) ทำให้สามารถคาดเดาได้และปลอดภัย

• รอยเท้า: ใหญ่กว่าและหนักกว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นอย่างเห็นได้ชัด

• การเปรอะเปื้อน: ไวต่อการปรับขนาด; ต้องมีการบำรุงรักษารูปทรงของแผ่นกั้น/ท่ออย่างระมัดระวัง

• ประสิทธิภาพ: โดยทั่วไปประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนต่อหน่วยปริมาตรจะต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการออกแบบเพลท

ถาม: ตัวแลกเปลี่ยนแบบเชลล์และท่อเป็นไปตามรหัส ASME หรือไม่

ก. ใช่. การออกแบบและการผลิตหน่วยเหล่านี้อยู่ภายใต้การควบคุมของ ASME Boiler และ Pressure Vessel Code (มาตรา VIII) และมาตรฐาน TEMA เพื่อรับรองความสมบูรณ์ของโครงสร้างในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม

ถาม: เมื่อใดที่ฉันควรเลือกเปลือกและท่อเหนือตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น

ตอบ: เลือกเปลือกและท่อเมื่อกระบวนการของคุณเกี่ยวข้องกับแรงกดดันที่สูงมาก อุณหภูมิสูง ของเหลวอันตรายที่ต้องกักเก็บอย่างแน่นหนา หรือมีสภาพเปรอะเปื้อนสูงที่ทำให้ช่องแผ่นบางมีแนวโน้มที่จะอุดตัน

ถาม: จุดประสงค์ของแผ่นกั้นในเปลือกคืออะไร?

ตอบ: แผ่นกั้นมีจุดประสงค์สองประการ: ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างรองรับเพื่อป้องกันไม่ให้ท่อหย่อนคล้อยหรือสั่นสะเทือน (ซึ่งทำให้เกิดการรั่วไหลของความเมื่อยล้า) และเพิ่มความปั่นป่วน บังคับให้ของเหลวด้านเปลือกหมุนผ่านท่อเพื่อดึงความร้อนสูงสุด

คุณกำลังประเมินระบบการจัดการระบายความร้อนสำหรับกระบวนการเฉพาะ เช่น การกลั่นปิโตรเคมี การผลิตไฟฟ้า หรือการผลิตยาใช่หรือไม่