Kabuklu ve tüplü bir ısı değiştiricisi nedir?

Kabuk ve borulu ısı değiştirici, bir dizi boru içeren bir basınçlı kaptır. Bir akışkan tüplerin içinden (boru tarafı) akarken, ikinci bir akışkan kabuk içindeki tüplerin etrafından (kabuk tarafı) akar. Boru duvarları ısı transfer yüzeyi görevi görerek termal enerjinin iki akışkan arasında hiç karışmadan geçmesine izin verir. Yüksek basınç, yüksek sıcaklık ve ağır hizmet tipi endüstriyel uygulamalar için endüstri standardıdırlar.

Mekanizma konveksiyon ve iletime dayanır.

1. Akış Ayırma: Sıvılar tüp duvarı tarafından fiziksel olarak ayrılmış halde kalır.

2. Isı Değişimi: Isı, boru duvarı vasıtasıyla sıcak akışkandan soğuk akışkana doğru hareket eder.

3. Türbülansın Arttırılması: Kabuğun içindeki metal saptırma plakaları, kabuk tarafındaki sıvının tüpler boyunca zig-zag düzeninde akmasını sağlar. Bu, türbülansı arttırır ve bu da laminer akışa kıyasla ısı transfer oranlarını önemli ölçüde artırır.

4. Akış Düzenlemeleri:

   • Eş akım: Sıvılar aynı uçtan girer ve aynı yönde akar.

   • Karşı akım: Sıvılar zıt yönlerde akar ve genellikle daha yüksek termal verim elde edilir.

Bir ünitenin seçilmesi veya bakımının yapılması için bu bileşenlerin anlaşılması önemlidir:

• Tüp Demeti: Düz veya U şeklinde tüplerden oluşan çekirdek bileşen.

• Kabuk: Kabuk tarafındaki sıvıyı içeren silindirik dış mahfaza.

• Tüp Sayfası: Tüpleri yerine sabitleyen ve tüp tarafındaki ve kabuk tarafındaki sıvıları ayıran bir plaka.

• Bölmeler: Boruları destekleyen, titreşimi önleyen ve ısı transferini en üst düzeye çıkarmak için sıvı akışını yönlendiren dahili plakalar.

• Başlıklar (Ön ve Arka): Boru tarafındaki sıvıyı demetin içine ve dışına yönlendiren uçlardaki bölmeler.

TEMA (Borulu Eşanjör Üreticileri Birliği) ve ASME kodları birincil mekanik konfigürasyonları tanımlar:

• Sağlamlık: Aşırı basınçlara (> 300 bar) ve sıcaklıklara (> 400 °C) dayanabilir.

• Çok yönlülük: Sıvılar, gazlar ve faz değiştiren ortamlarla (yoğunlaşma/buharlaşma) çalışır.

• Bakım Kolaylığı: U-boru ve yüzer kafa tasarımları, iç denetime ve mekanik temizliğe olanak tanır.

• Güvenilirlik: Onlarca yıldır standartlaştırılmış mühendislik (TEMA/ASME) onları öngörülebilir ve güvenli kılar.

• Kaplama alanı: Plakalı ısı eşanjörlerinden önemli ölçüde daha büyük ve daha ağırdır.

• Kirlenme: Ölçeklenmeye duyarlı; bölme/tüp geometrisinin dikkatli bir şekilde bakımını gerektirir.

• Verimlilik: Plaka tasarımlarına kıyasla birim hacim başına genellikle daha düşük ısı transfer verimliliği.

S: Kabuk ve boru eşanjörleri ASME kodlarıyla uyumlu mu?

C: Evet. Bu ünitelerin tasarımı ve imalatı, endüstriyel ortamlarda yapısal bütünlüğü sağlamak amacıyla ASME Kazan ve Basınçlı Kaplar Yönetmeliği (Bölüm VIII) ve TEMA standartlarına tabidir.

S: Plakalı ısı eşanjörü yerine ne zaman kabuk ve boruyu seçmeliyim?

C: Prosesiniz çok yüksek basınçlar, yüksek sıcaklıklar, sağlam muhafaza gerektiren tehlikeli akışkanlar veya ince plaka kanallarını tıkanmaya yatkın hale getiren yüksek kirlenme koşulları içerdiğinde kabuk ve boruyu seçin.

S: Kabuktaki saptırma plakalarının amacı nedir?

C: Bölmeler iki amaca hizmet eder: boruların sarkmasını veya titremesini (bu da yorulma sızıntılarına neden olur) önlemek için bir destek yapısı görevi görürler ve türbülansı arttırırlar, ısı çıkışını en üst düzeye çıkarmak için kabuk tarafındaki sıvıyı borular boyunca dönmeye zorlarlar.

Şu anda petrokimya rafinerisi, enerji üretimi veya ilaç üretimi gibi belirli bir süreç için bir termal yönetim sistemi mi değerlendiriyorsunuz?