مبدل های حرارتی پوسته و لولهاز رایج ترین دستگاه ها هستند. آنها برای تبادل حرارت و فرآیندهای ترموشیمیایی بین مایعات، بخارات و گازهای مختلف - هم بدون تغییر و هم با تغییر در حالت تجمع آنها استفاده می شوند.

مبدل های حرارتی پوسته و لولهدر آغاز قرن بیستم در ارتباط با نیاز نیروگاه های حرارتی به مبدل های حرارتی با سطح وسیع، مانند کندانسورها و آبگرمکن هایی که با فشار نسبتاً بالا کار می کنند، ظاهر شد. مبدل های حرارتی پوسته و لولهبه عنوان کندانسور، بخاری و اواپراتور استفاده می شود. در حال حاضر، طراحی آنها در نتیجه پیشرفت های ویژه با در نظر گرفتن تجربه عملیاتی بسیار پیشرفته تر شده است. در همان سالها، استفاده صنعتی گسترده در آن آغاز شد صنعت نفت. عملیات سنگین به گرم کننده ها و خنک کننده های انبوه، اواپراتورها و کندانسورها برای بخش های مختلف نفت خام و مایعات آلی مرتبط نیاز داشت. مبدل های حرارتی اغلب مجبور بودند با مایعات آلوده کار کنند دمای بالاو فشارها، و بنابراین باید طوری طراحی می شد که تعمیر و تمیز کردن آسان باشد.

در طول سال ها مبدل های حرارتی پوسته و لولهبه پرمصرف ترین نوع دستگاه تبدیل شده اند. این در درجه اول به دلیل قابلیت اطمینان طراحی، طیف وسیعی از گزینه های طراحی برای شرایط عملیاتی مختلف است، به ویژه:

• جریان های تک فاز، جوش و چگالش در دو طرف سرد و گرم مبدل حرارتیبا طراحی عمودی یا افقی
• محدوده فشار از خلاء تا مقادیر بالا
• افت فشار بسیار متغیر در هر دو طرف به دلیل تنوع گسترده گزینه ها
• برآوردن نیازهای تنش حرارتی بدون افزایش قابل توجه هزینه دستگاه
• اندازه های کوچک تا بسیار بزرگ (5000 متر مربع)
• امکان کاربرد مواد مختلفبا توجه به الزامات هزینه، خوردگی، شرایط دماییو فشار
• استفاده از سطوح مبادله حرارتی توسعه یافته در داخل و خارج لوله ها، تقویت کننده های مختلف و غیره.
• امکان برداشتن بسته لوله برای تمیز کردن و تعمیر

با این حال، چنین تنوع گسترده ای از شرایط کاربرد مبدل های حرارتی پوسته و لولهو طرح های آنها به هیچ وجه نباید جستجوی دیگران را منتفی کند، راه حل های جایگزینمانند استفاده از مبدل های حرارتی صفحه ای، مارپیچی یا فشرده در مواردی که ویژگی های آنها قابل قبول است و استفاده از آنها می تواند به راه حل های مقرون به صرفه تری منجر شود.

مبدل های حرارتی پوسته و لولهمتشکل از بسته‌های لوله‌ای است که در ورق‌های لوله، محفظه‌ها، روکش‌ها، محفظه‌ها، لوله‌ها و تکیه‌گاه‌ها نصب شده‌اند. فضاهای لوله و بین لوله در این دستگاه ها از هم جدا می شوند و هر یک از آنها را می توان با پارتیشن به چند گذر تقسیم کرد. طرح کلاسیک در شکل نشان داده شده است:

سطح انتقال حرارت دستگاه ها می تواند از چند صد سانتی متر مربع تا چندین هزار متغیر باشد متر مربع. بنابراین، خازن توربین بخاربا ظرفیت 150 مگاوات از 17 هزار لوله با سطح کل تبادل حرارتی حدود 9000 متر مربع تشکیل شده است.

نمودارهای دستگاه های پوسته و لوله از رایج ترین انواع در شکل ارائه شده است:

پوشش (مسکن) مبدل حرارتی پوسته و لولهلوله ای است که از یک یا چند ورق فولادی جوش داده شده است. هوزینگ ها عمدتاً در نحوه اتصال آنها به ورق لوله و پوشش ها متفاوت هستند. ضخامت دیواره پوشش با فشار تعیین می شود محیط کارو قطر بدنه، اما حداقل 4 میلی متر در نظر گرفته می شود. فلنج ها به لبه های استوانه ای بدنه برای اتصال با روکش ها یا قسمت های پایینی جوش داده می شوند. تکیه گاه های دستگاه به سطح بیرونی بدنه وصل می شوند.

لوله ای مبدل های حرارتی پوسته و لولهساخته شده از لوله های مستقیم یا منحنی (U شکل یا W شکل) با قطر 12 تا 57 میلی متر. لوله های فولادی بدون درز ترجیح داده می شوند.

مساحت جریان فضای بین لوله ها 2-3 برابر بیشتر از مساحت جریان در داخل لوله ها است. بنابراین، در دبی یکسان مایع خنک کننده با حالت فاز یکسان، ضرایب انتقال حرارت در سطح فضای بین لوله کم است که ضریب انتقال حرارت کلی در دستگاه را کاهش می دهد. نصب پارتیشن در فضای بین لوله مبدل حرارتی پوسته و لولهبه افزایش سرعت مایع خنک کننده و افزایش راندمان انتقال حرارت کمک می کند.

تخته های لوله (شبکه ها) برای محکم کردن دسته ای از لوله ها با استفاده از شعله ور کردن، مهره زدن، جوشکاری، آب بندی یا اتصالات غده ای استفاده می شود. ورق های لوله به محفظه جوش داده می شوند (شکل a، c)، با پیچ و مهره بین فلنج های پوشش و پوشش (شکل b، d) بسته می شوند یا فقط به فلنج محفظه آزاد پیچ ​​می شوند (شکل e، و) مواد تخته معمولاً ورق فولادی با ضخامت حداقل 20 میلی متر است.

مبدل های حرارتی پوسته و لوله می تواند سازه های صلب (شکل a، j)، غیر صلب (شکل d، e، f، h، i) و نیمه صلب (شکل b، c، g)، تک گذر و چند پاس، جریان مستقیم، جریان مخالف و متقاطع، افقی، مایل و عمودی.

شکل الف) یک طرفه را نشان می دهد مبدل حرارتیبا لوله های مستقیم طراحی سفت و سخت. پوشش و لوله ها توسط ورق های لوله ای به هم متصل شده اند و بنابراین امکان جبران انبساط حرارتی وجود ندارد. چنین دستگاه هایی از نظر طراحی ساده هستند، اما فقط در اختلاف دمای نسبتاً کوچک بین بدنه و بسته لوله (تا 50 درجه سانتیگراد) قابل استفاده هستند. آنها به دلیل سرعت کم مایع خنک کننده در فضای بین لوله، ضرایب انتقال حرارت پایینی دارند.

که در مبدل های حرارتی پوسته و لولهمساحت جریان فضای بین لوله ها 2-3 برابر بزرگتر از مساحت جریان لوله ها است. بنابراین، در دبی یکسان مایعات خنک‌کننده با حالت تجمع یکسان، ضرایب انتقال حرارت در سطح فضای بین لوله‌ای کم است که باعث کاهش ضریب انتقال حرارت در دستگاه می‌شود. نصب پارتیشن ها در فضای بین لوله به افزایش سرعت مایع خنک کننده و افزایش ضریب انتقال حرارت کمک می کند. شکل 1،b نشان می دهد مبدل حرارتیبا پارتیشن های عرضی در فضای حلقوی و غشای نیمه صلب جبران کشیدگی های حرارتی به دلیل آزادی حرکت ورق لوله بالایی.

در بخار-مایع مبدل های حرارتیبخار معمولا در فضای بین لوله ها و مایع از لوله ها عبور می کند. اختلاف دما بین دیواره محفظه و لوله ها معمولاً قابل توجه است. برای جبران اختلاف طول حرارتی بین پوشش و لوله ها، عدسی (شکل ج)، جعبه پرکننده (شکل h, i) یا دم (شکل g) جبران کننده ها نصب می شوند.

برای از بین بردن تنش های فلزی ناشی از ازدیاد طول حرارتی، تک محفظه ای مبدل های حرارتیبا لوله های خمیده U و W شکل. آنها برای فشارهای خنک کننده بالا مناسب هستند، زیرا ساخت محفظه های آب و بستن لوله ها در ورق های لوله در دستگاه فشار بالا- عملیات پیچیده و پرهزینه است. با این حال، دستگاه‌های دارای لوله‌های خم‌شده به دلیل دشواری ساخت لوله‌هایی با شعاع خمشی متفاوت، سختی تعویض لوله‌ها و ناراحتی تمیز کردن لوله‌های خم‌شده، نمی‌توانند فراگیر شوند.

ساخت دستگاه های جبران سخت است (غشاء، دم، با لوله های خمیده) یا به اندازه کافی قابل اعتماد نیستند (عدسی، جعبه پر کردن). طراحی پیشرفته تر مبدل حرارتیبا چسباندن صلب یک صفحه لوله و حرکت آزاد تخته دوم همراه با پوشش داخلی سیستم لوله (شکل e). مقداری افزایش قیمت دستگاه به دلیل افزایش قطر بدنه و ساخت یک ته اضافی با سادگی و قابلیت اطمینان کار توجیه می شود. این دستگاه ها نامیده می شوند مبدل های حرارتی"سر شناور" مبدل های حرارتیبا جریان عرضی (شکل j) با افزایش ضریب انتقال حرارت در سطح بیرونی به دلیل این واقعیت که مایع خنک کننده در سراسر بسته لوله حرکت می کند مشخص می شود. با جریان متقاطع، اختلاف دما بین مایع خنک‌کننده کاهش می‌یابد، اما با تعداد کافی بخش لوله، اختلاف نسبت به جریان مخالف کم است. در برخی از طرح ها مانند مبدل های حرارتیهنگامی که گاز در فضای بین لوله ها و مایع در لوله ها جریان دارد، از لوله هایی با دنده های عرضی برای افزایش ضریب انتقال حرارت استفاده می شود.

اطلاعات تکنیکی

مبدل های حرارتی پوسته و لوله تولید شده توسط Geoclimaیک دستگاه نسبتاً پیچیده است و انواع مختلفی از آن وجود دارد. آنها متعلق به نوع بازیابی هستند. مبدل های حرارتی بسته به جهت حرکت مایع خنک کننده به انواع مختلفی تقسیم می شوند.

انواع مبدل های حرارتی پوسته و لوله:

• جریان متقابل؛
• جریان متقابل؛
• جریان مستقیم

مبدل های حرارتی پوسته و لوله نام خود را به این دلیل گرفته اند که لوله های نازکی که مایع خنک کننده از طریق آنها حرکت می کند در وسط پوسته اصلی قرار دارند. سرعت حرکت ماده به تعداد لوله ها در وسط پوشش بستگی دارد. ضریب انتقال حرارت به نوبه خود به سرعت حرکت ماده بستگی دارد. مبدل های حرارتی پوسته و لوله CROM / GEOCLIMA برای گرم کردن / خنک کردن، تراکم / تبخیر رسانه های مختلف مایع و بخار در فرآیندهای مختلف تولید استفاده می شود.

تولید مبدل های حرارتی پوسته و لوله در روسیه انواع دستگاه های زیر را تولید می کند:

• مبدل های حرارتی پوسته و لوله Geoclima برای گازهای فشرده
• مبدل های حرارتی پوسته و لوله Geoclima برای بازیابی حرارت گازهای خروجی
• مبدل های حرارتی پوسته و لوله Geoclima برای خنک سازی بیوگاز
• مبدل های حرارتی پوسته و لوله Geoclima – بخار/آب
• مبدل های حرارتی پوسته و لوله Geoclima برای CO 2
• مبدل های حرارتی پوسته و لوله Geoclima ساخته شده از مواد ویژه (inox 304، 316، 316L، 316Ti، 321، 90Cu10NiFe، 70Cu30NiFe، فولاد کربن، تیتانیوم)
• مبدل های حرارتی پوسته و لوله Geoclima با لوله های کواکسیال. (برای گرم کردن، خنک‌کردن گازها، روغن‌ها، رسانه‌های تهاجمی، بازیابی گرما از گازهای دودکش استفاده می‌شود. شرایط عملیاتی مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله با لوله‌های کواکسیال CROM؛ فشار -300ATM، دما +600*C.
• مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله Geoclima از نوع flooded هستند (گردش مبرد در فضای بین لوله‌ها و گردش آب از طریق لوله‌ها انجام می‌شود).

ویژگی های خاص

استفاده از پیشرفت ها و فناوری های پیشرفته در ایجاد مبدل های حرارتی پوسته و لوله، حداکثر راندمان انتقال حرارت را با همان ابعاد تضمین می کند.

برای ساخت مبدل های حرارتی پوسته و لوله از فولادهای آلیاژی و با مقاومت بالا استفاده می شود. این نوع فولادها به این دلیل استفاده می شوند که این دستگاه ها معمولاً در محیطی بسیار تهاجمی عمل می کنند که می تواند باعث خوردگی شود.

مبدل های حرارتی نیز به انواع مختلف تقسیم می شوند. انواع زیر از این دستگاه ها تولید می شود:

• با جبران کننده پوشش دما؛
• با لوله های ثابت؛
• با لوله های U شکل؛
• با سر شناور؛
• همچنین ممکن است کاربرد پیچیدهراه حل های مختلف طراحی، به عنوان مثال، یک سر شناور و یک جبران کننده دما را می توان در یک طرح استفاده کرد.

دستگاه های پوسته و لوله با توجه به عملکرد آنها طبقه بندی می شوند:

• مبدل های حرارتی جهانی؛
• اواپراتور؛
• خازن ها؛
• یخچال و فریزر؛

مبدل های حرارتی با توجه به موقعیت مکانی خود عبارتند از:

• افقی؛
• عمودی

ویژگی های متمایز تجهیزات:
مهمترین و قابل توجه ترین مزیت مقاومت بالای این نوع واحدها در برابر چکش آبی است. اکثر انواع مبدل های حرارتی که امروزه تولید می شوند این کیفیت را ندارند.

مزیت دوم این است که واحدهای پوسته و لوله نیازی به محیط تمیز ندارند. اکثر دستگاه ها در محیط های تهاجمی ناپایدار عمل می کنند. به عنوان مثال مبدل های حرارتی صفحه ای این خاصیت را ندارند و منحصراً در محیط های تمیز قادر به کار هستند.

سومین مزیت مهم مبدل های حرارتی پوسته و لوله، راندمان بالای آنها است. از نظر کارایی می توان با آن مقایسه کرد مبدل حرارتی صفحه ای، که از اکثر جهات مؤثرترین است.

بنابراین، می توان با اطمینان گفت که مبدل های حرارتی پوسته و لوله یکی از واحدهای قابل اعتماد، بادوام و بسیار کارآمد هستند:

• بهره وری بالا
• فشردگی
• قابلیت اطمینان
• تطبیق پذیری در استفاده

مبدل های حرارتی پوسته و لوله یک وسیله تبادل حرارتی بین دو جریان با گرمایش یک محیط (مایع، گاز) به دلیل یک عامل خنک کننده است. در طول فرآیند حرارتی، این دو رسانه با هم مخلوط نمی شوند، آنها می توانند حالت تجمع خود را تغییر دهند. داغ و خنک کننده های سرددر کانال های مختلف حرکت می کند و تبادل حرارت از طریق دیواره های بسته های لوله انجام می شود. برای افزایش سطح انتقال حرارت از پره های لوله استفاده می شود که با سیم پیچی نوار فولادی انجام می شود.

این دستگاه نام خود را از محفظه ای با لوله های واقع در داخل گرفته است که از طریق آن بازیابی انجام می شود. محدوده دمای کارکرد دستگاه از 60- تا 600+ درجه سانتی گراد می باشد. بسته به هدف آن، می تواند به عنوان مبدل حرارتی، یخچال، کندانسور یا اواپراتور عمل کند.

این محصول در مهندسی گرمایش تجهیزات استفاده می شود سیستم های DHW. راندمان بالای مبدل های حرارتی باعث کاهش مصرف سوختی می شود که برای فرآیند تکنولوژیکی یا تامین گرما صرف می شود. مبدل های حرارتی پوسته و لوله همیشه جایگاه پیشرو در تقاضا در بازار را به خود اختصاص داده اند تجهیزات گرمایشی. در طی 15-20 سال گذشته، بسیاری از آنالوگ های جدید با ویژگی های عالی ظاهر شده اند. با این حال، مهندسان گرمایش ترجیح می دهند از این واحدهای گرمایشی که با زمان آزمایش شده و قابل اعتماد هستند استفاده کنند.

چه نوع مبدل های حرارتی وجود دارد؟

طبق GOST 9929-82، محصولات تبادل حرارتی پوسته و لوله با قطر 15.9 سانتی متر تا 300 سانتی متر تولید می شوند و می توانند فشار را در محدوده خلاء تا 160 کیلوگرم بر سانتی متر مربع تحمل کنند. طول دستگاه می تواند از چند سانتی متر تا 8-9 متر باشد.

سطح تبادل حرارت می تواند به چندین هزار متر مربع برسد.

محصولات در انواع زیر موجود است:

N - با توری های لوله ای ثابت.

K – s جبران کننده دما;

P - با سر شناور؛

یو - اس U شکلعناصر لوله ای؛

PC - ترکیبی، مجهز به یک سر شناور با یک جبران کننده داخلی.

مبدل های حرارتی پوسته و لوله با ورق های لوله ثابتدارای طراحی اجزای سفت و سخت بیشتر در صنعت نفت و گاز و صنایع شیمیایی. این نوع 75 درصد از کل بازار مبدل های حرارتی پوسته و لوله را به خود اختصاص داده است. ویژگی متمایزاین نوع به این صورت است که لوله های مبادله حرارتی به طور سفت و سخت به ورق های لوله بسته می شوند (بالار) که به نوبه خود به دیواره داخلی محفظه جوش داده می شوند. در این راستا امکان حرکت متقابل عناصر در اتاق توزیع منتفی است.

برای تامین و حذف مایع خنک کننده از لوله ها و فضای بین لوله ها و همچنین برای حذف میعانات گازی، محصولات مجهز به اتصالات یا سایر اتصالات هستند. اتصالات خط لوله، خروج از مبدل حرارتی. شدت انتقال حرارت در حین حرکت عرضی جریان بیشتر است، بنابراین در امتداد یک مسیر زیگزاگی هدایت می شود. برای انجام این کار، پارتیشن های عرضی نصب می شوند که در مجاورت سطح داخلی بدنه قرار ندارند و یک شکاف برای حرکت جریان ایجاد می کنند. برای متمرکز کردن جریان نزدیکتر به دسته لوله، فضای کاری محفظه با صفحات مخصوص باریک می شود.

در یک مبدل حرارتی پوسته و لوله با یک جبران کننده روی محفظهازدیاد طول حرارتی با فشردگی طولی یا ازدیاد طولی درج ها و منبسط کننده های انعطاف پذیر جبران می شود. چنین دستگاه هایی زمانی استفاده می شوند که تغییر شکل بیش از حد جبران کننده بین 10-15 میلی متر باشد. در چنین ساختار نیمه صلب می توان از اتصالات انبساط لنز، غده یا دم برای جبران انبساط حرارتی و اعوجاج لوله استفاده کرد.

طراحی دستگاه پیشرفته تر در نظر گرفته می شود سر شناور. یکی از صفحات لوله به طور صلب ثابت شده است، شبکه دیگر آزادانه همراه با سیستم لوله حرکت می کند. آشپزی شناور یک رنده متحرک با درب است که به آن مجهز است. مقداری افزایش در هزینه دستگاه به دلیل افزایش قطر بدنه و کف اضافی با قابلیت اطمینان بیشتر در کار توجیه می شود.

در محصول با لوله های U شکلهر دو انتهای دسته لوله به یک صفحه لوله ثابت می شود، لوله در یک حلقه 180 درجه با شعاع 4 بعدی یا بیشتر خم می شود. این اجازه می دهد تا لوله ها آزادانه به سمت خم بسته نرم افزاری لوله گسترش یابند.

بر اساس جهت حرکت محیط در دستگاه، آنها متمایز می شوند مبدل های حرارتی تک/چند پاس. در یک فرآیند یک گذر، ماده یک بار در کوتاه ترین مسیر از ورودی به خروجی حرکت می کند. برجسته ترین نماینده این گونه آب-آب است بخاری تولید ناخالص داخلی، استفاده شده در سیستم های گرمایشیاوه چه زمانی استفاده از چنین دستگاهی بهتر است؟ در جاهایی که نیازی به فرآیند تبادل حرارتی با شدت بالا نیست و تفاوت کمی بین دمای مایع خنک کننده و محیط وجود دارد بهتر است.

در سیستم های چند گذری، جریان با استفاده از سیستمی از پارتیشن های طولی و عرضی در حجم هدایت می شود. استفاده از مبدل حرارتی در سیستم های حرارتی با سرعت حرکت بالا یا انتقال حرارت کم عامل بهینه در نظر گرفته می شود. با توجه به روش حرکت عامل، آنها متمایز می شوند جریان مستقیم، جریان مخالف و جریان متقاطعمحصولات

برای کارکردن مبدل حرارتی در محیط‌های تهاجمی، به جای بسته‌بندی لوله فولادی، از لوله‌های گرافیتی یا شیشه‌ای استفاده می‌شود و بدنه با درزگیرهایی از مواد مخصوص آب‌بندی می‌شود.

واحدها بر چه اساسی کار می کنند؟

اصل بازیابی مورد استفاده در عملکرد مبتنی بر تبادل حرارت جداگانه بدون مخلوط کردن محصولات است. انتقال حرارت از یک محیط گرم‌تر به محیطی که حرارت کمتری دارد، از طریق دیواره‌های لوله‌های جداکننده دو عامل انجام می‌شود. در این مورد، اصل جریان مخالف رعایت می شود، زیرا انتقال حرارت بهینه را تضمین می کند. یک خنک کننده (مایع، گاز، بخار) تحت فشار به فضای بین لوله ها وارد می شود، دومی از طریق لوله ها به گردش در می آید و ممکن است در حالت تجمع آن با حالت اول متفاوت باشد.

در مرحله بعد، فرآیندهای تبادل حرارت بین مواد مایع و گاز در حالت عادی رخ می دهد. برای افزایش ضرایب انتقال حرارت، کافی است سرعت های بالامحصولات برای بخار و گاز باید 8-25 متر بر ثانیه، برای عوامل مایع از 1.5 متر بر ثانیه باشد. برای افزایش انتقال حرارت، لوله ها مجهز به پره های مخصوص هستند.

دستگاه پوسته و لوله از چه چیزی تشکیل شده است؟

مزیت اصلی مبدل حرارتی پوسته و لوله و دلیل محبوبیت آن طراحی ساده اما بسیار قابل اعتماد آن است. این شامل یک محفظه توزیع مجهز به نازل، یک پوشش استوانه ای، ورق های لوله و یک بسته لوله است. این طرح با کلاهک‌های انتهایی و تکیه‌گاه‌هایی برای قرار دادن روی یک پایه افقی یا بست‌هایی برای جهت‌گیری متفاوت در فضا تکمیل می‌شود.

برای تشدید انتقال حرارت از لوله هایی با دنده های خارجی استفاده می شود که باعث افزایش انتقال حرارت می شود. اگر نیاز به کاهش انتقال حرارت در محیطو افزایش خواص انباشته شدن حرارت، پوشش با یک لایه عایق حرارت پوشانده شده است. همچنین طرح های "لوله در لوله" وجود دارد. پوشش اغلب از ورق فولادی با ضخامت حداقل 4 میلی متر ساخته می شود. توری ها اغلب از همان مواد ساخته می شوند و ضخامت آنها حداقل 20 میلی متر است. عنصر اصلی سازه تیر است لوله های فلزی، در یک یا هر دو طرف به صفحات لوله متصل می شود.

علامت گذاری محصول

علامت گذاری مبدل های حرارتی متشکل از دنباله ای از کاراکترهای کد الفبایی است. به عنوان مثال، مخفف 1400 TKG-1.5-0.5 - M1/40D-6-1-U-I مخفف:

قطر 1400 میلی متر;

فشار داخل لوله ها 1.5 مگاپاسکال؛

همان، فقط در فضای بین لوله ها 0.5 مگاپاسکال؛

نوع مواد M1؛

لوله های پره دار با قطر 40 میلی متر؛

طول محصول 6 متر;

طراحی یک طرفه؛

استفاده شده در آب و هوای معتدل;

دستگاه هایی برای اتصال عایق حرارتی خارجی وجود دارد.

مزایا و معایب محصولات

مبدل های حرارتی پوسته و لوله دارای چندین مزیت هستند که مزیت های رقابتی را در بخش مبدل های حرارتی آنها در بازار تجهیزات حرارتی ایجاد می کند:

1. در برابر چکش آبی بسیار مقاوم هستند در حالی که سایر آنالوگ ها این قابلیت را ندارند.

2. برخلاف سایر مبدل های حرارتی می توانند با محصولات آلوده یا در محیط های تهاجمی کار کنند. به عنوان مثال، آنالوگ های صفحه منحصراً روی یک عامل خالص کار می کنند.

3. نگهداری آسان (تولید آسان تمیز کردن مکانیکی)، نگهداری فنی و قابلیت نگهداری بالا.

معایب محصولات این نوع عبارتند از:

1. ضریب کمتر در مقایسه با محصولات صفحه اقدام مفید، سطح انتقال حرارت کوچکتر.

2. ابعاد بزرگ که منجر به افزایش مصرف مواد و هزینه دستگاه می شود.

3. وابستگی قابل توجه انتقال حرارت به سرعت عامل متحرک.

حوزه کاربرد دستگاه ها

دستگاه های پوسته و لوله به عنوان تجهیزات اساسی برای نقاط گرمایش و شبکه های آب و برقمسکن و خدمات عمومی. شخصی نقاط گرمایشی(ITP) مزایای قابل توجهی نسبت به تامین حرارت و آب متمرکز دارند. آنها با کارایی بیشتری انرژی را به تأسیسات تأمین می کنند و تأمین می کنند رژیم حرارتیساختمان ها نسبت به نیروگاه های گرمایشی

تجهیزات تبادل حرارتاین نوع در مواردی که لازم است از جدا شدن فشار و دمای مایع خنک کننده در مدار DHW ثانویه از منبع تغذیه اطمینان حاصل شود، ضروری است. آب شبکه. این امر به ویژه در صورتی صادق است که سیستم گرمایشی از طریق به شبکه تامین حرارت متصل باشد طرح مستقلالحاق. این زمانی اتفاق می افتد که فشار استاتیکبه عنوان مثال، سیستم های گرمایش ساختمان های متصل به دلیل زمین ناهموار بالاتر از خط شبکه. یا برعکس، زمانی که فشار در شبکه "بازگشت" بیشتر از سیستم گرمایش سرویس است.

مبدل های حرارتی از این نوع در صنایع نفت، گاز و شیمیایی استفاده می شود. آنها را می توان در نیروگاه های حرارتی بزرگ یافت، جایی که از خنک کننده هایی با پارامترهای بالا استفاده می شود. دامنه متنوع کاربردها به این صنایع محدود نمی شود. آنها به عنوان اواپراتور در بویلرها، کندانسورهای هوا خنک، ستون های تقطیر. آنها همچنین می توانند برای خنک کردن مواد خام، اجزاء یا محصولات نهایی استفاده شوند. آنها به طور گسترده ای استفاده می شوند فرآیندهای تکنولوژیکیلبنیات، آبجو و سایر صنایع غذایی.

مبدل حرارتی پوسته و لوله (پوسته و لوله) افقی

مبدل حرارتی لوله

شرکت NORMIT دارای گسترده است ترکیبمبدل های حرارتی که می توانند هر نیازی را برآورده کنند انواع مختلفصنعت. ما آماده ارائه تجهیزات با کیفیت اروپایی با قیمت مناسب در اختیار مشتریان خود هستیم.

هدف

مبدل های حرارتی پوسته و لولهبرای تبادل حرارت و فرآیندهای ترموشیمیایی بین مایعات، بخارات و گازهای مختلف - هم بدون تغییر و هم با تغییر در حالت تجمع آنها استفاده می شود. می توان از مبدل های حرارتی پوسته و لوله استفاده کرد

به عنوان کندانسور، بخاری و اواپراتور. در حال حاضر، طراحی مبدل حرارتی در نتیجه پیشرفت‌های ویژه با در نظر گرفتن تجربه عملیاتی بسیار پیشرفته‌تر شده است.

مزایای مبدل های حرارتی پوسته و لوله:

• قابلیت اطمینان
• بازدهی بالا
• فشردگی
• طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی
• منطقه تبادل حرارت بزرگ
• به ساختار محصول آسیب نمی رساند
• تمیز کردن و نگهداری آسان
• بدون "مناطق مرده"
• می تواند به شستشوی CIP مجهز شود
• هزینه انرژی پایین
• استفاده ایمن برای پرسنل

مبدل های حرارتی پوسته و لولهیکی از پرکاربردترین دستگاه ها در این زمینه هستند که بیشتر به دلیل وجود آنهاست طراحی قابل اعتمادو انواع گزینه های طراحی مطابق با شرایط مختلفعمل.

مشخصات فنیممکن است مطابق با الزامات تکنولوژیکی مشتری تغییر کند:

• جریان های تک فاز، جوش و چگالش در دو طرف گرم و سرد مبدل حرارتی با طراحی عمودی یا افقی
• محدوده فشار از خلاء تا مقادیر بالا
• افت فشار بسیار متغیر در هر دو طرف به دلیل تنوع گسترده گزینه ها
• برآوردن نیازهای تنش حرارتی بدون افزایش قابل توجه هزینه دستگاه
• اندازه های کوچک تا بسیار بزرگ (5000 متر مربع)
• امکان استفاده از مواد مختلف با توجه به هزینه، خوردگی، دما و فشار مورد نیاز
• استفاده از سطوح تبادل حرارت توسعه یافته در داخل و خارج لوله ها، تقویت کننده های مختلف و غیره.
• امکان برداشتن بسته لوله برای تمیز کردن و تعمیر.

شرح

مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله شامل بسته‌های لوله‌ای هستند که در صفحات لوله، پوشش‌ها، محفظه‌ها، نازل‌ها و تکیه‌گاه‌ها نصب شده‌اند. فضاهای لوله و بین لوله در این دستگاه ها از هم جدا می شوند و هر یک از آنها را می توان با پارتیشن به چند گذر تقسیم کرد.

سطح انتقال حرارت دستگاه ها می تواند از چند صد سانتی متر مربع تا چند هزار متر مربع متغیر باشد. بنابراین کندانسور یک توربین بخار با توان 150 مگاوات از 17 هزار لوله با سطح تبادل حرارتی حدود 9000 متر مربع تشکیل شده است.

پوشش یک مبدل حرارتی پوسته و لوله، لوله ای است که از یک یا چند ورق فولادی جوش داده شده است. جداره ها عمدتاً در نحوه اتصال آنها به روکش ها و ورق لوله با یکدیگر تفاوت دارند. ضخامت دیواره پوشش با فشار محیط کار و قطر پوشش تعیین می شود، اما حداقل 4 میلی متر در نظر گرفته می شود. فلنج ها به لبه های استوانه ای بدنه برای اتصال با روکش ها یا قسمت های پایینی جوش داده می شوند. تکیه گاه های دستگاه به سطح بیرونی بدنه وصل می شوند.

ساختار لوله ای مبدل های حرارتی پوسته و لوله از لوله های مستقیم یا منحنی (U شکل یا W شکل) با قطر 12 تا 57 میلی متر ساخته شده است. لوله های فولادی بدون درز ترجیح داده می شوند.

در مبدل های حرارتی پوسته و لولهمساحت جریان فضای بین لوله ها 2-3 برابر بیشتر از مساحت جریان در داخل لوله ها است. بنابراین، در دبی یکسان مایع خنک کننده با حالت فاز یکسان، ضرایب انتقال حرارت در سطح فضای بین لوله کم است که ضریب انتقال حرارت کلی در دستگاه را کاهش می دهد. نصب پارتیشن ها در فضای بین لوله ای مبدل حرارتی پوسته و لوله به افزایش سرعت خنک کننده و بهبود راندمان انتقال حرارت کمک می کند.

در زیر نمودارهای رایج ترین دستگاه ها آورده شده است:

مبدل های حرارتی پوسته و لوله می توانند از طراحی صلب، غیر صلب و نیمه صلب، تک گذر و چند گذر، جریان مستقیم، جریان مخالف و متقاطع، افقی، شیب دار و عمودی باشند.

در یک مبدل حرارتی تک گذر با لوله های مستقیم با ساختار سفت، پوسته و لوله ها توسط صفحات لوله به هم متصل می شوند و بنابراین امکان جبران انبساط حرارتی وجود ندارد. چنین دستگاه هایی از نظر طراحی ساده هستند، اما فقط در اختلاف دمای نسبتاً کوچک بین بدنه و بسته لوله (تا 50 درجه سانتیگراد) قابل استفاده هستند. آنها به دلیل سرعت کم مایع خنک کننده در فضای بین لوله، ضرایب انتقال حرارت پایینی دارند.

در مبدل های حرارتی پوسته و لوله، مساحت جریان فضای بین لوله ها 2-3 برابر بیشتر از مساحت جریان لوله ها است. بنابراین، در دبی یکسان مایعات خنک‌کننده با حالت تجمع یکسان، ضرایب انتقال حرارت در سطح فضای بین لوله‌ای کم است که باعث کاهش ضریب انتقال حرارت در دستگاه می‌شود. نصب پارتیشن ها در فضای بین لوله به افزایش سرعت مایع خنک کننده و افزایش ضریب انتقال حرارت کمک می کند.

در مبدل های حرارتی بخار-مایع معمولاً بخار در فضای بین لوله و مایع از لوله ها عبور می کند. اختلاف دما بین دیواره محفظه و لوله ها معمولاً قابل توجه است. برای جبران تفاوت ازدیاد طول حرارتی، جبران کننده های لنز، غده یا دم بین پوشش و لوله ها نصب می شود.

برای از بین بردن تنش های فلزی ناشی از کشیدگی های حرارتی، مبدل های حرارتی تک محفظه با لوله های خمیده U و W شکل نیز ساخته می شوند. آنها برای فشارهای خنک کننده بالا مناسب هستند، زیرا ساخت محفظه های آب و بستن لوله ها در صفحات لوله در دستگاه های فشار بالا عملیات پیچیده و گران قیمتی هستند. با این حال، دستگاه‌های دارای لوله‌های خم‌شده به دلیل دشواری ساخت لوله‌هایی با شعاع خمشی متفاوت، سختی تعویض لوله‌ها و ناراحتی تمیز کردن لوله‌های خم‌شده، نمی‌توانند فراگیر شوند.

ساخت دستگاه های جبران سخت است (غشاء، دم، با لوله های خمیده) یا به اندازه کافی قابل اعتماد نیستند (عدسی، جعبه پر کردن). طراحی مبدل حرارتی با چسباندن محکم یک ورق لوله و حرکت آزاد تخته دوم به همراه پوشش داخلی سیستم لوله پیشرفته تر است. مقداری افزایش قیمت دستگاه به دلیل افزایش قطر بدنه و ساخت یک ته اضافی با سادگی و قابلیت اطمینان کار توجیه می شود. به این دستگاه ها مبدل های حرارتی "سر شناور" می گویند. مبدل های حرارتی جریان متقاطع با افزایش ضریب انتقال حرارت در سطح بیرونی به دلیل این واقعیت که مایع خنک کننده در سراسر بسته لوله حرکت می کند مشخص می شود. با جریان متقاطع، اختلاف دما بین مایع خنک‌کننده کاهش می‌یابد، اما با تعداد کافی بخش لوله، اختلاف نسبت به جریان مخالف کم است. در برخی از طرح های چنین مبدل های حرارتی، زمانی که گاز در فضای بین لوله و مایع در لوله ها جریان دارد، از لوله هایی با دنده های عرضی برای افزایش ضریب انتقال حرارت استفاده می شود.

استفاده گسترده از مبدل های حرارتی پوسته و لوله و طرح های آنها نباید استفاده از مبدل های حرارتی سطح خراشیده و مبدل های حرارتی لوله در لوله را در مواردی که استفاده از آنها از نظر قابل قبول تر است، منتفی کند. ویژگی های فنی و اقتصادی

مشخصات فنی:

مدل	لوله هیتکس NORMIT 1	لوله هیتکس NORMIT 2	لوله هیتکس NORMIT 3	لوله هیتکس NORMIT 4
منطقه تبادل حرارت، متر مربع
مواد	AISI 304
تعداد لوله، عدد
دما، درجه سانتی گراد	تا 200

ابعاد:

ابعاد کلی، میلی متر	آ	ب	سی
لوله هیتکس NORMIT 1		1500
لوله هیتکس NORMIT 2		1900
لوله هیتکس NORMIT 3		2200
لوله هیتکس NORMIT 4		2600

مبدل های حرارتی پوسته و لوله.

مبدل های حرارتی از نوع صلب (شکل 8.3.2) بدنه استوانه ای دارند 1 ، که باندل لوله در آن نصب شده است 2, در صفحات لوله ثابت شده است 4, که در آن لوله ها با شعله ور شدن یا جوشکاری محکم می شوند. بدنه دستگاه با درب بسته می شود 5 و 6. پارتیشن ها در داخل محفظه نصب می شوند 3, ایجاد جهت خاصی از جریان و افزایش سرعت آن در محفظه (شکل 8.3.4).

برنج. 8.3.2. مبدل حرارتی پوسته و لوله از نوع سخت:

1 - پوشش (مسکن)؛ 2 - لوله; 3 - پارتیشن عرضی; 4 - ورق لوله; 5 - پوشش; 6 - پوشش (جعبه توزیع)؛ 3.8 - پارتیشن های طولی به ترتیب در جعبه اتصال و در محفظه.

برنج. 8.3.3. مبدل حرارتی پوسته و لوله با جبران کننده لنز روی محفظه.

برای طولانی تر کردن مسیر مایع در بدنه، دسته های لوله مجهز به پارتیشن های عرضی هستنداز ورق فولادی با ضخامت 5 میلی متر یا بیشتر. فاصله بین پارتیشن ها از 0.2 متر تا 50 است D N- قطر خارجی لوله تبادل حرارتی شکل هندسی پارتیشن ها و موقعیت نسبی آنها ماهیت حرکت جریان را در بدنه مبدل حرارتی تعیین می کند.

برنج. 8.3.4. انواع پارتیشن عرضی:

I - با یک برش بخش که جریان سیال را در امتداد یک خط مارپیچ تضمین می کند.

II - با یک بریدگی شکافی که حرکت موج مانند را فراهم می کند.

III - با یک برش تقسیم شده؛

IV - دایره ای است که حرکت را از حاشیه به مرکز و بالعکس فراهم می کند.

پارتیشن های عرضی با استفاده از لوله های فاصله دهنده که توسط میله های مشترک (معمولاً چهار) بر روی آنها فشرده می شوند، به یکدیگر ثابت می شوند. بجز اهداف فناورانهپارتیشن های عرضی نیز به عنوان تکیه گاه میانی برای بسته لوله ای عمل می کنند و از خم شدن آن در حین جلوگیری می کنند. موقعیت افقیدستگاه

یکی از رسانه های تبادل حرارت از طریق لوله ها حرکت می کند و دیگری در داخل محفظه بین لوله ها حرکت می کند. یک محیط آلوده تر و همچنین یک محیط با ضریب انتقال حرارت کمتر، به لوله ها اجازه داده می شود، زیرا تمیز کردن سطح بیرونی لوله ها دشوار است و سرعت حرکت محیط در فضای بین لوله کمتر است. نسبت به لوله ها

از آنجایی که دمای محیط تبادل حرارت متفاوت است، بدنه و لوله‌ها طول‌های متفاوتی دریافت می‌کنند که منجر به تنش‌های اضافی در عناصر مبدل حرارتی می‌شود. با اختلاف دما زیاد، این می تواند منجر به تغییر شکل و حتی تخریب لوله ها و محفظه، اختلال در چگالی شعله ور شدن و غیره شود. از همین رو از مبدل های حرارتی نوع سخت زمانی استفاده می شود که اختلاف دما بین محیط تبادل حرارتی بیش از 50 درجه سانتی گراد نباشد.

مبدل های حرارتی با جبران کننده لنز روی محفظه (شکل 8.3.3) برای کاهش تنش دما در دستگاه های نوع صلب استفاده می شوند. چنین مبدل های حرارتی دارای یک جبران کننده عدسی بر روی بدنه هستند که به دلیل تغییر شکل آن نیروهای حرارتی در بدنه و لوله ها کاهش می یابد. این کاهش بیشتر است، تعداد لنزهای جبران کننده بیشتر است.

مبدل های حرارتی سر شناور (شکل 8.3.5)بیشترین کاربرد را پیدا کرد. در این دستگاه‌ها، یک سر بسته‌بندی لوله در یک ورق لوله متصل به بدنه (در شکل سمت چپ) ثابت می‌شود و دومی می‌تواند آزادانه نسبت به بدنه هنگام تغییر دما در طول لوله‌ها حرکت کند. این کار تنش های دما را در سازه از بین می برد و به شما امکان می دهد با اختلاف دمای زیاد در رسانه های تبادل حرارت کار کنید. علاوه بر این امکان تمیز کردن باندل تیوب و بدنه دستگاه وجود دارد که این امر تعویض لوله های باندل را آسان تر می کند. با این حال، طراحی مبدل های حرارتی با سر شناور پیچیده تر است و سر شناور برای بازرسی در حین کار دستگاه قابل دسترسی نیست.

برنج. 8.3.5. مبدل حرارتی پوسته و لوله با سر شناور:

1 - پوشش؛ 2.3 - محفظه های ورودی و خروجی (پوشش). 4 - بسته نرم افزاری لوله; 5 - ورق لوله; 6 – سرپوش شناور 7 - پارتیشن 8 - گیره برای محکم کردن پوشش. 9 - پشتیبانی می کند. 10 – فونداسیون؛ 11 - پارتیشن های راهنمای بین لوله ای. 12 - تکیه گاه کشویی بسته نرم افزاری لوله. I، II - ورودی و خروجی سیال گرمایشی؛ III، IV - ورودی و خروجی جریان گرم.

بافل های نصب شده در محفظه توزیع و در سر شناور باعث افزایش تعداد ضربات در بسته لوله می شود. این به شما امکان می دهد سرعت جریان و ضریب انتقال حرارت را به دیواره داخلی لوله ها افزایش دهید.

فضای بین لوله ای دستگاه هایی که دارای سر شناور هستند معمولاً به صورت تک پاسی ساخته می شود. با دو ضربه پارتیشن طولی در بدنه تعبیه می شود. با این حال، در این مورد یک مهر و موم خاص بین پارتیشن و محفظه مورد نیاز است. سطح تبادل حرارت مبدل های حرارتی پوسته و لوله می تواند 1200 متر مربع با طول لوله از 3 تا 9 متر باشد. فشار شرطی به 6.4 مگاپاسکال می رسد.

مبدل های حرارتی لوله U (شکل 8.3.6)یک بسته نرم افزاری لوله داشته باشید که لوله های آن به شکل حرف لاتین u خم شده اند و هر دو انتهای آن در ورق لوله ثابت شده است که بدون توجه به بدنه لوله ها را آزاد می کند. چنین مبدل های حرارتی برای فشار خون بالا. محیط ارسال شده به لوله ها باید به اندازه کافی تمیز باشد، زیرا تمیز کردن سطح داخلی لوله ها دشوار است.

برنج. 8.3.5. مبدل حرارتی پوسته و لوله با سر شناور.

شکل 8.3.6. مبدل حرارتی پوسته و لوله با لوله U

بسته به تعداد پارتیشن های طولی در محفظه و جعبه های توزیع، مبدل های حرارتی پوسته و لوله به یک، دو و چند پاس، هم در لوله و هم در فضای بین لوله تقسیم می شوند. بنابراین، در شکل. 8.3.2 مبدل حرارتی هم در لوله و هم در فضای بین لوله دو پاس است که با نصب پارتیشن های طولی حاصل می شود. 7 و 8.

مبدل های حرارتی از نوع "لوله در لوله".

بر خلاف دستگاه های پوسته و لوله، که در آن یک بسته نرم افزاری از چند صد لوله در یک پوشش قرار می گیرد، در دستگاه هایی از این نوع هر لوله دارای پوشش جداگانه خود است (شکل 8.3.7). مبدل حرارتی از چندین بخش از این قبیل که توسط کلکتورها در ورودی و خروجی خنک کننده گرمایشی متصل شده اند، مونتاژ می شود. چنین دستگاه هایی برای گرم کردن محصولات نفتی ویسکوز و بسیار ویسکوز (روغن دیزل، نفت کوره، قطران) استفاده می شود.

دستگاه های لوله در لوله غیر قابل جدا شدن و جمع شدن هستند. اولین آنها برای رسانه هایی استفاده می شود که در فضای بین لوله ها رسوب ایجاد نمی کنند، لوله های بیرونی آنها توسط لوله های جوشی به هم متصل می شوند. اتصالات لوله های داخلی چنین دستگاه هایی می تواند سفت و سخت باشد (دوقلوهای انتقالی 3 به لوله ها جوش داده شده) و قابل جدا شدن (دوقلوها روی فلنج ها، همانطور که در شکل نشان داده شده است). در یک سیستم صلب، مبدل حرارتی را می توان برای محیط هایی استفاده کرد که در آن اختلاف دمای بین لوله های بیرونی و داخلی نباید بیشتر از 50 درجه سانتی گراد باشد.

برنج. 8.3.7. بخش مبدل حرارتی لوله در لوله غیرقابل تفکیک چهار پاس:

1، 2 - لوله های بیرونی و داخلی. 3 - دوار دوار؛ I, II - ورودی و خروجی خنک کننده گرمایش. III، IV - ورودی و خروجی جریان گرم.

برنج. 8.3.8. بخش مبدل حرارتی واشر تک جریانی از نوع "لوله در لوله":

1 - لوله های خارجی 2 – لوله های داخلی 3 - پوشش؛ 4 - دوقلوهای چرخشی 5 – پارتیشن 6 – ورق لوله; الف – ورودی و خروجی جریان آلوده تر؛ ب – ورودی و خروجی جریانی با آلودگی کمتر

دستگاه های تاشو لوله در لوله (شکل 8.3.8) از بخش هایی ساخته شده اند که لوله های بیرونی 4 با یک پوشش مشترک متحد شده است 3, برای چرخاندن جریان خنک کننده از یک لوله خارجی به لوله دیگر، و لوله های داخلی با استفاده از دوقلوهای دوار روی فلنج های داخل این پوشش متصل می شوند. اگر جریان مایع خنک کننده زیاد باشد (10 تا 200 تن در ساعت در لوله و حداکثر 300 تن در ساعت در فضای بین لوله) می توان باتری یک دستگاه چند جریانی را از چنین بخشهایی جمع کرد. مزیت دستگاه های لوله در لوله قابل جداسازی این است که می توان آنها را به طور منظم (مانند پوسته و لوله) از رسوبات تمیز کرد و در صورت آسیب یا خوردگی می توان لوله های داخلی یا خارجی را تعویض کرد.

به طور معمول، در دستگاه‌های "لوله در لوله"، جریان مایع خنک‌کننده آلوده‌تر از طریق لوله‌های داخلی اجازه داده می‌شود و مایع خنک‌کننده کمتر از طریق فضای بین لوله هدایت می‌شود.

در مبدل های حرارتی با طراحی تاشو، لوله های داخلی در خارج ممکن است داشته باشند پره ها برای افزایش سطح تبادل حرارت و در نتیجه افزایش راندمان انتقال حرارت.مبدل های حرارتی جمع شونده امکان تمیز کردن سطوح خارجی و داخلی لوله ها و همچنین استفاده از لوله های داخلی پره دار را فراهم می کند. این باعث می شود تا میزان گرمای منتقل شده به میزان قابل توجهی افزایش یابد. شکل 8.3.9 لوله های پره دار را نشان می دهد.

برنج. 8.3.9. لوله های پره دار:

الف - دنده های جوش داده شده به شکل فرورفتگی؛ ب - دنده های نورد شده؛ ج - دنده های اکسترود شده؛ g - دنده های جوش داده شده به شکل سنبله؛ د - دنده های خمیده.