Trình trao đổi nhiệt Shell & Tube là gì?

AMáy trao đổi nhiệt vỏ và ốnglà một loại bình áp suất công nghiệp được thiết kế để chuyển năng lượng nhiệt giữa hai chất lỏng mà không cho phép chúng trộn. Đây là loại trao đổi nhiệt phổ biến nhất được sử dụng trong các nhà máy lọc dầu,Các quy trình hóa học lớn, và các cơ sở sản xuất điện do thiết kế mạnh mẽ và khả năng xử lý áp suất và nhiệt độ cực đoan.

Thiết kế cơ bản là chính xác như tên của nó ngụ ý: một bình áp suất bên ngoài lớn (thevỏ) chứa một gói các ống nhỏ hơn (cácốngMột chất lỏng chảy qua bên trong của các ống, trong khi chất lỏng thứ hai chảy qua bên ngoài của các ống trong vỏ, chuyển nhiệt qua các bức tường ống dẫn nhiệt.

1. Phân hình của người trao đổi

Một bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống có khả năng tùy chỉnh cao, nhưng tất cả các thiết kế dựa trên bốn thành phần cơ học quan trọng:

• Các gói ống:Bề mặt chuyển nhiệt lõi. ống thường được làm bằng kim loại dẫn điện cao, chống ăn mòn (như titan, hợp kim đồng hoặc thép không gỉ).

• The Shell:Các xi lanh bên ngoài chứa chất lỏng thứ hai. Nó được thiết kế để chịu được áp suất bên trong của hệ thống và thường được cách nhiệt để ngăn ngừa mất nhiệt vào môi trường.

• Bảng ống:Các tấm kim loại dày được khoan với các lỗ để tiếp nhận các ống. Các ống được mở rộng hoặc hàn vào các tấm này để tạo ra một niêm phong chống rò rỉ tách chất lỏng bên vỏ khỏi chất lỏng bên ống.

• Đánh bóng:Các tấm bên trong được lắp đặt bên trong vỏ. Chúng phục vụ hai mục đích quan trọng:và buộc chất lỏng bên vỏ để chảy trong một mô hình luồng luồng qua dải ống, tạo ra nhiễu loạn và tối đa hóa chuyển nhiệt.

2. Nhiệt động học: Chuyển nhiệt & LMTD

Kích thước và hiệu suất của bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống được điều chỉnh bởi phương trình chuyển nhiệt cơ bản:

Hiểu LMTD

Bởi vì nhiệt độ của cả hai chất lỏng thay đổi khi chúng chảy qua bộ trao đổi, sự khác biệt nhiệt độ giữa chúng không phải là ổn định.Sự khác biệt nhiệt độ trung bình log (LMTD)để tính toán lực đẩy trung bình thực sự cho chuyển nhiệt.

LMTD tương tác & Máy tính diện tích bề mặt

Để hiểu làm thế nào nhiệt độ chất lỏng quyết định kích thước vật lý của bộ trao đổi nhiệt, sử dụng mô phỏng dưới đây. điều chỉnh nhiệt độ đầu vào và đầu ra của dòng nóng và lạnh của bạn,cùng với tải trọng nhiệt mục tiêu của bạn, để tính toán LMTD và diện tích bề mặt cần thiết ($A$)

3. Configurations dòng chảy: Tại sao "Multi-Pass"?

Trong khi widget trên giả định một lần đi qua, các bộ trao đổi nhiệt công nghiệp vỏ và ống hiếm khi đơn giản như vậy.Chúng được phân loại bởi số lần chất lỏng đi qua chiều dài của bộ trao đổi.

• 1-1 Trình trao đổi (Đơn đi):Các chất lỏng đi vào một đầu của ống và ra khỏi bên kia.

• Máy trao đổi 1-2 (bơm hai đường):Chất lỏng ống đi vào, đi xuống một nửa ống, chạm vào một U-bend (hoặc đầu quay trở lại), và đi lại xuống nửa kia của ống.Điều này làm tăng gấp đôi vận tốc chất lỏng và tăng hệ số chuyển nhiệt ($U$), mặc dù nó đòi hỏi nhiều sức bơm hơn.

• Multipass (ví dụ: 2-4 Trình trao đổi):Được sử dụng cho các nhiệm vụ công nghiệp lớn để tối đa hóa nhiễu loạn và hiệu quả nhiệt trong một dấu chân vật lý nhỏ hơn.

4. Shell & Tube so với máy trao đổi nhiệt tấm

Khi xác định thiết bị, sự thay thế chính cho thiết kế vỏ và ống là bộ trao đổi nhiệt tấm (PHE).

5Câu hỏi thường gặp (FAQ)

TEMA là gì?

TEMA viết tắt củaHiệp hội các nhà sản xuất máy trao đổi ốngĐây là tiêu chuẩn toàn cầu quy định thiết kế cơ khí, dung nạp và danh từ (ví dụ: loại BEM, AEL, NEN) của bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống.

"Thấy bẩn" trong bộ trao đổi nhiệt là gì?

Bẩn là sự tích tụ bụi bẩn, vảy hoặc sự phát triển sinh học trên bề mặt chuyển nhiệt.các kỹ sư luôn luôn đường "bẩn nhất" hoặc chất lỏng ăn mòn nhất thông quabên trongcủa các ống, có thể được làm sạch bằng ống nước áp suất cao.

Tại sao những cái đệm được cắt theo góc?

Baffles không phải là đĩa rắn; chúng thường có 20% đến 30% "cắt" (như một nửa mặt trăng).giảm thiểu "khu vực chết" tĩnh và tối đa hóa sự trộn hỗn loạn cần thiết để chuyển nhiệt tối ưu.