انواع مبدل های حرارتی پوسته و لوله Shell and tube heat exchanger به دلیل ساختار و کاربرد در پایپینگ صنایع پتروشیمی و پالایشگاه‌ها و پایپینگ صنایع فرایندی دیگر استفاده می‌شوند. انواع مبدل های حرارتی پوسته و لوله برای ایجاد جریان گرمایش و سرمایش درون‌خطی دارای عملکردی بسیار مفید هستند و طراحی نوآورانه و قابلیت تغییر دارند. این مبدل های حرارتی جریان سیالات را از طریق دسته لوله‌ها و فضای داخل پوسته بیرونی که آن‌ها را در بر می‌گیرد حرکت می‌دهند تا انتقال حرارت انجام گیرد. برای اطلاعات بیشتر درباره ساختار مبدل حرارتی و همچنین آشنایی با مبدل حرارتی پوسته و لوله ثابت می‌توانید مطلب انواع مبدل حرارتی در پایپینگ Heat Exchanger piping را بخوانید.
در این بخش از دانستنی‌های آهن نرخ به آشنایی با سایر انواع مبدل های حرارتی پوسته و لوله و ساختار و کاربرد در پایپینگ صنایع مختلف می‌پردازیم.
در این مقاله می‌خوانید:
- ساختار انواع مبدل های حرارتی پوسته و لوله Shell and tube heat exchanger
- مزایای مبدل های حرارتی پوسته و لوله
- انواع مبدل های حرارتی پوسته و لوله
- مبدل حرارتی پوسته و لوله U شکل U shell and tube heat exchanger
- مزایای مبدل حرارتی پوسته و لوله U شکل
- مبدل حرارتی پوسته و لوله شناور یا مبدل حرارتی مستقیم Floating Head Type Heat Exchanger
- مزایای مبدل حرارتی پوسته و لوله شناور
- مبدل حرارتی جوشاننده یا مبدل حرارتی کتل – ریبویلر Kettle Type Heat Exchanger or Reboiler
- مبدل حرارتی صفحه‌ای Plate Type Heat Exchanger
- مزایای مبدل حرارتی صفحه‌ای
ساختار انواع مبدل های حرارتی پوسته و لوله Shell and tube heat exchanger
ساختار مبدل های حرارتی پوسته و لوله به‌خوبی برای پمپاژ و حرکت سیالات مهندسی شده‌اند تا در سریع‌ترین زمان ممکن انتقال حرارت را فراهم کنند. این در حالی است که انتقال دما به طور مؤثر و بدون صرف انرژی اضافی امکان‌پذیر می‌شود. ساختار مبدل حرارتی از هر نوع؛ گذشته از تفاوت طراحی، از اصول عملکردی یکسانی پیروی می‌کنند. همه مبدل های حرارتی برای انتقال گرما و دما از سیالی به سیال دیگر در سیستم لوله‌کشی و پایپینگ به کار می‌روند. یکی از بزرگ‌ترین مزایای مبدل های حرارتی پوسته و لوله مدرن این است که برای عملکرد به تجهیزات اضافی از جمله بخش تهویه متکی نیستند. این نوع مبدل حرارتی انرژی مصرفی کمتر و تأثیرات زیست‌محیطی کمی دارد.
کاربرد انواع مبدل های حرارتی پوسته و لوله
مبدل های حرارتی پوسته و لوله بیشترین کاربرد را در سیستم لوله‌کشی صنعتی و پایپینگ کارخانه‌های فرایندی دارند. پایپینگ صنایع شیمیایی و خطوط لوله برج‌های تقطیر صنایع پتروشیمی از انواع مبدل های حرارتی پوسته و لوله بهره می‌برند. در سیستم لوله‌کشی صنایع مواد غذایی و فرایندهایی که به حرارت و فشار بالا یا سیستم خنک‌کننده سریع نیاز دارند، مبدل حرارتی پوسته و لوله کاربرد دارد. پایپینگ صنایع نفت و گاز و سایر زمینه‌های وابسته از انواع مبدل های حرارتی پوسته و لوله استفاده می‌کنند. در ارتباط با این صنایع، دانستنی‌های لوله آلیاژی مناسب پایپینگ – A335 Gr. P5 و P9 – P11 – P22 – P91 می‌تواند جذاب و مفید باشد، مطالعه بفرمایید.
مزایای مبدل های حرارتی پوسته و لوله
طرح‌های متنوع مبدل حرارتی پوسته و لوله در بسیاری از فرایندها مورداستفاده قرار می‌گیرند و این موارد را به‌خوبی پوشش می‌دهند:
- نگهداری و تعمیر آسان
- عدم محدودیت ابعادی
- مبدل حرارتی برای همه کاربردها
- مقاوم در برابر شوک‌های حرارتی
- طراحی بسیار انعطاف‌پذیر و ثابت
- توان تحمل فشارهای بسیار بالا
- حداقل افت فشار
- قابلیت مدیریت انتقال حرارت برای حداقل دما در راستای اهداف فرایند
- قابلیت عملکرد برای تحمل دماهای بسیار بالا و بسیار پایین در پایپینگ
- قابلیت جداسازی برای هر گونه تعمیر و نگهداری و تمیزکردن
- انعطاف‌پذیری در طراحی و ساخت: گام، آرایش، طول، تعداد و قطر لوله‌ها را می‌توانید هماهنگ با نیاز تغییر دهید.
- مدیریت حرکت سیال در لوله‌ها و درون فضای پوسته با جریان مخالف، جریان متقاطع یا جریان موازی
برای خرید تجهیزات لوله کشی و لوله‌های سیستم پایپینگ و تاسیسات انواع مبدل های حرارتی با مشاورین متخصص ما در آهن نرخ تماس بگیرید. مرکز تهیه و توزیع و فروش تجهیزات لوله کشی و پایپینگ آهن نرخ برای دسترسی سریع و آسان به آنچه در حوزه صنعت فولاد نیاز دارید، همراه شما است. فروش تجهیزات پایپینگ هماهنگ با نیاز شما افتخار ماست.
انواع مبدل های حرارتی پوسته و لوله
۴ نوع از متداول‌ترین مدل‌های این مبدل حرارتی عبارت‌اند از:
- مبدل حرارتی پوسته و لوله ثابت
- مبدل حرارتی نوع لوله U
- مبدل حرارتی نوع شناور
- مبدل حرارتی جوشاننده یا مبدل حرارتی کتل – ریبویلر
در مقاله گذشته از آشنایی با مبدل حرارتی پوسته و لوله ثابت گفتیم و در این فرصت به معرفی انواع دیگر آن‌ها می‌پردازیم.
مبدل حرارتی پوسته و لوله U شکل U shell and tube heat exchanger
همان‌طور که از نام آن پیداست، در این نوع مبدل های حرارتی، دسته لوله به شکل U قرار می‌گیرند. این در حالی است که تنها یک سطح ورق لوله سوراخ‌دار برای جای‌گذاری لوله‌ها وجود دارد، زیرا دسته لوله قابلیت بازشدن از یک سمت را دارد. تمام باندل لوله‌ها از نیمه بالایی این صفحه ورق شروع می‌شوند و به نیمه پایینی ورق لوله ختم می‌شوند. به‌این‌ترتیب یک چرخش U یا شکلی مانند U در پوسته ایجاد می‌کنند.
مزایای مبدل حرارتی پوسته و لوله U شکل
- به لحاظ ساختاری پوسته و لوله مستقل از یکدیگر هستند؛ ازاین‌رو برای خدمات در دمای بالا مناسب استفاده می‌شود.
- برای تعمیر و نگهداری، تمیزکردن پوسته از داخل با برداشتن باندل لوله امکان‌پذیر است.
- دسترسی به باندل لوله برای تمیزکردن از بیرون نیز امکان‌پذیر است.
- مقرون‌به‌صرفه است، زیرا به اتصالات انبساط اضافی نیاز ندارد. دسته لوله می‌تواند آزادانه منبسط یا منقبض شود.
- محدودیت‌ها
- تمیزکردن لوله‌ها در مبدل حرارتی U شکل با استفاده از برس سیمی امکان‌پذیر نیست، زیرا لوله‌ها مستقیم نیستند.
- با این‌که دسته لوله‌ها قابل‌جابه‌جایی هستند؛ خارج‌کردن لوله از بسته جای‌گذاری شده لوله دشوار است.
- فقط به‌صورت افقی قابلیت نصب دارد.
مبدل حرارتی پوسته و لوله شناور یا مبدل حرارتی مستقیم Floating Head Type Heat Exchanger
ویژگی این نوع مبدل حرارتی پوسته و لوله این است که تنها یک سر لوله‌ها در صفحه سوراخ‌دار ثابت نگه داشته می‌شوند و انتهای دیگر لوله‌ها آزادند تا منبسط شوند یا در داخل پوسته شناور بمانند. مبدل حرارتی یک سر شناور از پرکاربردترین مبدل های حرارتی محسوب می‌شود. در هر مبدل حرارتی به‌طورکلی، پوسته و تجهیزات نگهدارنده لوله‌ها عاری از انبساط یا انقباض هستند. به‌این‌ترتیب در صورت اختلاف دمای زیاد بین دو سیال، تنش حرارتی بین پوسته و باندل لوله ایجاد نمی‌شود.
مزایای مبدل حرارتی پوسته و لوله شناور
- بازرسی و تعمیر و نگهداری آسان
- سهولت در تمیزکردن
- عدم تداخل انبساط لوله با پوسته
- مناسب برای کاربرد در دمای بالا
- مناسب برای کاربرد سیالات دارای ضایعات و کثیفی به دلیل سهولت در تمیزکردن این مبدل حرارتی
- قابلیت اطمینان و امنیت بالا و سازگاری گسترده با پایپینگ
- قابلیت تعویض یا تمیزکردن لوله‌ها بدون نیاز به جداکردن باندل لوله
- امکان اضافه‌کردن تعداد لوله در باندل لوله در صورت نیاز
محدودیت‌ها
- مبدل حرارتی شناور نسبت به سایر مبدل های حرارتی گران‌تر است.
- تعداد زیاد اتصالات واشر برای پیشگیری نشتی وجود دارد.
- مبدل حرارتی یک سر شناور فقط به‌صورت افقی نصب می‌شود.
مبدل حرارتی جوشاننده یا مبدل حرارتی کتل – ریبویلر Kettle Type Heat Exchanger or Reboiler
مبدل حرارتی ریبویلر Reboiler که عمدتاً به‌عنوان جوش‌آور شناخته می‌شود، در پالایشگاه‌ها و در مجموعه ستون تقطیر استفاده می‌شود. نکته قابل‌توجه در کاربرد مبدل حرارتی جوشاننده این است که در صورت پایین‌بودن فشار سیال، پمپاژ مایع کف ستون تقطیر به داخل ریبویلر لازم می‌شود. در صورت اختلاف فشار مناسب، سیال کافی با فشار کافی برای رساندن سیال به دیگ بخار وجود خواهد داشت. در مبدل حرارتی ریبویلر reboiler بخار می‌تواند از داخل باندل لوله جریان یابد و پس از میعان، از لوله‌ها خارج شود. مایعی که از پایین برج، در داخل پوسته جریان پیدا می‌کند؛ با عنوان محصول پایینی نامیده می‌شود. مطلب طراحی پایپینگ پمپ pump piping می‌تواند اطلاعات مرتبط خوبی در اختیارتان بگذارد؛ آن را بخوانید.
مبدل حرارتی صفحه‌ای Plate Type Heat Exchanger
مبدل حرارتی صفحه‌ای همان‌طور که از نامش مشخص می‌شود؛ از مجموعه‌ای صفحات موازی تشکیل شده است که به طور متناوب روی‌هم قرار می‌گیرند. ساختار مبدل حرارتی صفحه‌ای کانال‌هایی برای جریان سیالات بین فضای صفحه‌ها فراهم می‌کند و با اتصال به تجهیزات پایپینگ انتقال حرارت انجام می‌شود. نکته قابل‌توجه این است که افزایش یا کاهش ظرفیت مبدل حرارتی صفحه‌ای با افزودن یا برداشتن صفحات امکان‌پذیر است. همچنین سوراخ‌های ورودی و خروجی در گوشه‌های صفحات مبدل حرارتی صفحه‌ای جریان سیالات سردوگرم را از طریق کانال‌های متناوب ایجاد می‌کنند. در مبدل حرارتی صفحه‌ای همواره هر صفحه ازیک‌طرف با سیال داغ و از طرف دیگر با سیال سرد در تماس است. برای داشتن یک مبدل حرارتی صفحه‌ای کارآمد؛ محدوده اندازه هر صفحه از حداقل ۱۰۰ میلی‌متر در ۳۰۰ میلی‌متر تا حداکثر ۱۰۰۰ میلی‌متر در ۲۵۰۰ میلی‌متر توصیه می‌شود. همچنین حداقل تعداد صفحات در یک مبدل حرارتی ۱۰ عدد و حداکثر چند صد عدد می‌تواند باشد.
مزایای مبدل حرارتی صفحه‌ای
- نرخ انتقال حرارت بالا در عین پوشش وسیع منطقه‌ای
- طراحی فشرده که امکان عملکرد عالی در فضاهای محدود را فراهم می‌کند.
- امکان گسترش ناحیه انتقال حرارت با افزایش تعداد صفحات
- مناسب برای سیالات حساس به حرارت و دبی کمتر
- امکان استفاده برای حجم کم سیال
- هزینه کم و مقرون‌به‌صرفه
- اتلاف حرارت کمتر و درنتیجه اتلاف انرژی کمتر
- تعمیر و نگهداری آسان و سریع
محدودیت‌ها
- مبدل حرارتی صفحه‌ای محدودیت استفاده دما و فشار دارد و با حداکثر ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد، برای کاربرد در دمای پایین مناسب است.
- همچنین حداکثر تحمل فشار۳۰۰ psi را دارد.
- احتمال دادن نشتی در مقایسه با سایر انواع مبدل های حرارتی بیشتر است.
- برای سیالات با ویسکوزیته بالا مناسب نیست.
- جمع‌آوری مایع بین صفحه‌ها فقط به‌وسیله سامپ امکان‌پذیر است.
- عدم مقاومت در برابر خوردگی: واشر‌های مورداستفاده بین صفحات در برابر مواد خورنده مقاوم نیستند.
- احتمال افت فشار بیشتر نسبت به سایر مبدل های حرارتی
برای خرید لوله و اتصالات لوله از فروشگاه تجهیزات لوله کشی آهن نرخ با مشاورین ما تماس بگیرید. از فروشگاه آنلاین آهن نرخ دیدن فرمایید و برای خرید تجهیزات لوله کشی هماهنگ با نیازتان با ما تماس بگیرید.
