کاغذ دیواری قابلیت های تکنولوژیکی و تولیدی JSC "تولید ماشین سازی تجربی" و همچنین تجربه انباشته تولیدتجهیزات تبادل حرارت ، به ما اجازه می دهد تا مبدل های حرارتی با کیفیت بالا را باطیف گسترده ای

کاربرد در صنایع مختلف

• قابلیت های تولید برای تولید مبدل های حرارتی:
• تولید مبدل های حرارتی هم بر اساس نقشه های مشتری و هم بر اساس استانداردهای مختلف، GOST و TU از جمله تولید مبدل های حرارتی پوسته و لوله، پوسته و لوله
• تولید مبدل های حرارتی، هم از مواد پیمانکار و هم از مواد مشتری، با بازرسی ورودی مواد انجام مستندات فنیتست های هیدرولیک
• تا 10 مگاپاسکال (100 کیلوگرم بر سانتی متر مربع)
• آزمایش غیر مخرب اتصالات جوش داده شده (مویرگی، اولتراسونیک (سونوگرافی)، رادیوگرافی) توسط متخصصان واجد شرایط در آزمایشگاه معتبر ما انجام می شود. در دسترس بودن تجهیزات بالابر در ترکیب باتوسط راه آهن
• به طور مستقیم در کارگاه، امکان تولید و حمل مبدل های حرارتی و واحدهای کندانس با وزن بیش از 100 تن را فراهم می کند.
• استفاده (به درخواست مشتری) از پوشش های ضد خوردگی محافظ برای محافظت در برابر محیط های تهاجمی شیمیایی و غیره.
• اجرای عایق حرارتی موثر مبدلهای حرارتی و واحدهای کندانسینگ (به درخواست مشتری)

در دسترس بودن پرسنل واجد شرایط

• مزایای ما: محصول ملاقات می کندالزامات فنی
• مشتری
• با استفاده از تمام تجربیات انباشته شرکت
• تعامل انعطاف پذیر با مشتری
• بدون مشکل هماهنگی
• ضمانت اجرا

بهبود مستمر فناوری ساخت و قابلیت های تولیدمبدل حرارتی (یا مبدل حرارتی) - وسیله ای که در آن گرما از یکی منتقل می شودمحیط کار

به دیگری

با توجه به روش انتقال حرارت مبدل های حرارتی به دو دسته تقسیم می شوند مخلوط کردنو سطحی.

مبدل های حرارتی با اختلاط خنک کننده ها، در این گونه مبدل های حرارتی اختلاط، خنک کننده ها در تماس مستقیم و مخلوط هستند و تبادل حرارت با انتقال جرم همراه است.

در مبدل های حرارتی سطحی، انتقال حرارت از طریق دیواره جداکننده جامد صورت می گیرد و هیچ تماس مستقیمی بین خنک کننده ها وجود ندارد.

مبدل های حرارتی بازیابی و احیا کننده نیز وجود دارد.

مبدل های حرارتی بازیابی- این مبدل های حرارتی هستند که در آنها خنک کننده های سرد و گرم در کانال های مختلف حرکت می کنند و تبادل گرما از طریق دیوار بین آنها انجام می شود.

در مبدل های حرارتی احیا کنندهمایع خنک کننده به طور متناوب با دیواره جامد تماس می گیرد.

گرما در دیوار در تماس با مایع خنک کننده داغ جمع می شود و در تماس با سرما آزاد می شود.

اختلاط مبدل های حرارتی

مبدل های حرارتی مخلوط (تماسی).- اینها مبدل های حرارتی با رسانه اختلاط هستند که برای انجام فرآیندهای انتقال حرارت و انتقال جرم با اختلاط مستقیم طراحی شده اند.

این تفاوت اصلی آنها با مبدل های حرارتی سطحی است. دستگاه های جت بخار آب (PSA)با استفاده از جت انژکتور به عنوان پایه آنها، رایج ترین مبدل های حرارتی اختلاط جت هستند. طراحی مبدل های حرارتی اختلاط ساده تر از مبدل های سطحی است که به دلیل تماس مستقیم مایعات خنک کننده به طور کامل استفاده می شود.

با این حال، باید توجه داشت که اختلاط مبدل‌های حرارتی با اختلاط رسانه‌ای تنها در صورتی مناسب هستند که فرآیند اجازه چنین اختلاط را بدهد. در حال حاضر مدارهای حرارتینیروگاه های بزرگ با ظرفیت 300 تا 1200 مگاوات برای نیروگاه های حرارتی و نیروگاه های هسته ای حاوی بخاری های میعانات گازی مخلوط هستند. استفاده از چنین وسایلی باعث افزایش راندمان کلی واحد توربین می شود. با این حال، تعداد پمپ های اضافی برای پمپاژ میعانات، الزامات حفاظت در برابر نفوذ آب، و مشکلات در قرار دادن بخاری ها، استفاده گسترده از بخاری های مخلوط را محدود می کند. این نوع مبدل حرارتی همچنین در تاسیسات بازیافت حرارت گازهای دودکش، بخار زائد و غیره کاربرد فراوانی دارد.

رایج ترین مبدل های حرارتی بازیابی سطحی در صنعت عبارتند از:

• مبدل های حرارتی پوسته و لوله
• مبدل های حرارتی پره صفحه ای
• مبدل های حرارتی صفحه ای
• مبدل های حرارتی پره دار
• مبدل های حرارتی حجمی و شناور
• مبدل های حرارتی پیچ خورده
• سیم پیچ
• مبدل های حرارتی مارپیچی
• مبدل های حرارتی دو لوله ای (نوع لوله در لوله).

مبدل های حرارتی پوسته و لولهرایج ترین دستگاه ها هستند. آنها در فرآیندهای مختلف فناوری همراه با تبادل حرارت بین مایعات، بخارات و گازها، از جمله زمانی که وضعیت تجمع تغییر می کند، استفاده می شود. مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله شامل دسته‌های لوله‌ای هستند که در صفحات لوله با پارتیشن‌های میانی، محفظه‌ها، پوشش‌ها، محفظه‌ها، نازل‌ها و تکیه‌گاه‌ها ثابت شده‌اند. سطح انتقال حرارت چنین دستگاه های تبادل حرارتی پوسته و لوله می تواند به چند ده هزار برسد متر مربعو از ده ها هزار لوله تشکیل شده است. در نمودار طراحیمبدل های حرارتی پوسته و لوله جداسازی فضاهای درون لوله و بین لوله را فراهم می کنند و هر یک از آنها را می توان به چندین گذر از محیط کار (خنک کننده) تقسیم کرد.

با توجه به طرح طراحی آنها، بخاری های پوسته و لوله می توانند:

• مبدل های حرارتی پوسته و لوله با اتصال سفت و سخت انتهای لوله ها در ورق های لوله اصلی (انتها)؛
• مبدل های حرارتی پوسته و لوله با پارتیشن های عرضی میانی در طول لوله ها (بین ورق های لوله اصلی).
• مبدل های حرارتی پوسته و لوله با یک جبران کننده لنز روی محفظه؛
• مبدل های حرارتی پوسته و لوله با لوله های U شکل.
• مبدل های حرارتی پوسته و لوله با محفظه شناور؛
• مبدل های حرارتی پوسته و لوله با یک جبران کننده دم در لوله تامین؛
• مبدل های حرارتی پوسته و لوله با دسته های لوله ای که به صورت عرضی نسبت به محفظه چیده شده اند.

مزایای مبدل های حرارتی پوسته و لوله:

• سادگی طراحی، تکنولوژی ساخت، نصب و تعمیر
• قدرت حرارتی بیشتر دستگاه ها نسبت به دستگاه های صفحه ای
• برای تمیز کردن مناسب تر هستند، که به طور قابل توجهی تعمیر و نگهداری را تسهیل می کند و عمر مفید آنها را افزایش می دهد (فرایند تمیز کردن به ویژه با استفاده از سیستم های تمیز کردن توپ (ssho) موثر است)
• قابلیت نگهداری و امکان سنجی اقتصادی جایگزینی آن قطعات جداگانهدستگاه ها
• در نتیجه تمام موارد فوق، هزینه های عملیاتی کمتر مبدل های حرارتی پوسته و لوله

در حال حاضر مبدل های حرارتی پوسته و لوله مدرن ظاهر شده اند که مجهز به لوله هایی هستند که به گونه ای پروفیل شده اند که افزایش مقاومت هیدرولیکی بسیار بیشتر از افزایش انتقال حرارت به دلیل استفاده از چرخاننده جریان نباشد. این امر با چرخاندن شیارهای حلقوی یا مارپیچ در سطح بیرونی لوله حاصل می شود که در نتیجه برآمدگی های هموار با ارتفاع کم در سطح داخلی لوله ایجاد می شود و باعث افزایش انتقال حرارت در لوله ها می شود. این فناوری علاوه بر شاخص های مهمی مانند قابلیت اطمینان بالاو هزینه کمتر، به تجهیزات پوسته و لوله داخلی مزایای بیشتری در مقایسه با آنالوگ های صفحه خارجی می دهد.

مبدل های حرارتی پره داربرای افزایش انتقال حرارت از طریق دیواره های فلزی پره ها در مواردی که ضرایب انتقال حرارت در دو طرف دیوار بسیار متفاوت است استفاده می شود: به عنوان مثال، هنگام انتقال گرما از بخار متراکم به دیوار و از دیوار به هوای گرم. پره های سطح تبادل حرارت از کنار دیوار با ضریب انتقال حرارت کمتر وارد می شوند. در صنعت مبدل های حرارتی با انواع مختلفباله ها: واشر، صفحه، مارپیچ، سیم، باله، شکاف عرضی و طولی و غیره. برای پره های مبدل های حرارتی، ماده ای جدار نازک و رسانای گرما انتخاب می شود که با جوش، لحیم کاری، قلاب کردن و غیره به دیوار متصل می شود.

مبدل های حرارتی صفحه ایبرای انجام تبادل حرارتی بین گازها و سایر خنک کننده ها، معمولاً با ضریب انتقال حرارت پایین استفاده می شود. از نظر ساختاری، این دستگاه ها از صفحات مهر و موم شده مونتاژ می شوند و کانال هایی را برای یک خنک کننده در یک طرف صفحه و برای دیگری در طرف دیگر تشکیل می دهند.

صفحات با فاصله بین آنها جدا می شوند، می توانند به صورت جفت جوش داده شوند و سطح تبادل حرارت لازم را تشکیل دهند.

مزایای مبدل های حرارتی صفحه ایفشردگی، قابل توجه و ویژه سطح گرمایش به حجم آنها است. راندمان حرارتی خوب برای طیف وسیعی از ترکیبات پارامترهای خنک کننده.

معایب طراحی بشقابرا می توان به عدم امکان استفاده از رسانه در فشارهای بالا، کوچک نسبت داد قدرت حرارتی، عمر سرویس محدود، مشکلات در عملیات، تمیز کردن، سفتی و تعمیر. افزایش نیازبه کیفیت خنک کننده ها

مبدل های حرارتی پره صفحه ایشامل سیستمی از صفحات جداکننده است که بین آنها سطوح آجدار وجود دارد - نازل های متصل به صفحات. مبدل های حرارتی پره صفحه ای، به طور معمول، غیر قابل جدا شدن هستند و از نظر نوع باله ها (صاف، موج دار، متناوب، و غیره)، و همچنین در جهت محیط کار (هم جریان، جریان مخالف) متفاوت هستند. ، جریان متقاطع).

در مبدل های حرارتی حجمی (مبدل های حرارتی پوسته و لوله با لوله های U شکل)یکی از رسانه ها در یک حجم باز یا در یک ظرف با حجم زیاد متمرکز شده است و دومی از طریق یک بسته لوله از لوله های مستقیم، U شکل یا مارپیچی جریان می یابد. مبدل های حرارتی حجمی با سیم پیچ لوله ای غوطه ور یا بسته ای از لوله های مستقیم استفاده می شود.

مبدل های حرارتی پیچ خوردهرایج در سردخانه و صنایع شیمیایی. در چنین دستگاه هایی می توان سطح تبادل حرارتی بزرگتری نسبت به دستگاه های لوله مستقیم داشت. مبدل حرارتی پیچ خورده شامل لوله مرکزی(هسته ای) که دسته های لوله به صورت مارپیچی روی آن پیچیده شده اند. گام سیم پیچ و فاصله بین لوله ها از شرط طول مساوی لوله ها انتخاب می شود. ردیف های مختلف لوله ها جهت سیم پیچی متفاوتی دارند (چپ و راست). اسپیسرها یک شکاف بین لوله ها ایجاد می کنند. بسته های لوله پیچ خورده جبران دما و چگالی را در مکان هایی که در آن تعبیه شده اند فراهم می کنند. به عنوان یک قاعده، سیستم های لوله پیچ خورده چند پاس هستند.

مبدل های حرارتی کویلدستگاه های پوسته و لوله حاوی لوله های سیم پیچ هستند که پیچ های آن در امتداد یک خط مارپیچ قرار دارند. ممکن است چندین سیم پیچ به منیفولد تامین مایع خنک کننده متصل باشد. در مبدل های حرارتی بخار آب، محیط گرمایش، بخار، معمولا از بالا و محیط خنک شده، آب، از زیر به فضای داخل لوله می رسد. این دستگاه ها همچنین به طور گسترده در سیستم های گرمایش میعانات و آب تغذیهواحدهای توربین بخار، به عنوان مثال، یک مبدل حرارتی پوسته و لوله، یک کندانسور، اما اکنون به طور فزاینده ای با مبدل های حرارتی "محفظه ای" حاوی محفظه هایی برای تامین مایع خنک کننده جایگزین می شوند. در همان زمان، پیشرفت‌های طراحی مبدل‌های حرارتی بخار آب جمع‌کننده-مارپیچ مدرن برای استفاده در سیستم گرمایش آب تغذیه واحدهای توربین نیروگاه‌های حرارتی و نیروگاه‌های هسته‌ای ظاهر می‌شوند. به گفته توسعه دهندگان، استفاده از چنین دستگاه هایی می تواند کاهش بسیار قابل توجهی در مصرف فلز تمام تجهیزات تبادل حرارتی کارخانه های توربین بخار ایجاد کند.

مبدل های حرارتی مارپیچییکی از ساده ترین دستگاه ها در طراحی است و از دو نوار فولادی تشکیل شده است که به صورت مارپیچی به دور یک پارتیشن تقسیم مرکزی پیچیده شده و دو کانال مارپیچی موازی را برای محیط کار تشکیل می دهد. کانال های مارپیچی با مقطع مستطیلی در انتها توسط پوشش هایی که در آنها لوله هایی برای تامین یا تخلیه محیط وجود دارد محدود می شود. همچنین دستگاه ها معمولاً در دبی کم و همچنین اختلاف فشار و دمای محیط کار استفاده می شوند. در سال های اخیر دستگاه ها نیز با مبدل های حرارتی صفحه ای جایگزین شده اند.

مبدل های حرارتی دو لولهنوع "لوله در لوله" برای مدت طولانی در صنعت استفاده می شود. این دستگاه ها همچنین برای گرمایش و سرمایش محیط های کاری در زیر مناسب هستند فشار بالا. این مبدل های حرارتی ضرایب انتقال حرارت خوبی را به دست می آورند. ساخت، نصب و کارکرد آنها بسیار ساده است و در صورت عدم نیاز به تمیز کردن، جوش داده می شوند. با این حال، با وجود سادگی طراحی، چنین مبدل های حرارتی کاملاً حجیم هستند و مصرف فلز خاص آنها در مقایسه با سایر دستگاه ها بالا است. به همین دلیل دامنه کاربرد چنین مبدل های حرارتی به طور مداوم در حال کاهش است.

تجربه تولید ما نشان می دهد که عامل مهمی که بر کیفیت ساخت چنین تجهیزات پیچیده ای مانند مبدل های حرارتی که تحت فشار کار می کنند تأثیر می گذارد، تنها در دسترس بودن نیست. مستندات فنی، بلکه از نظر فنی نیز به خوبی توسعه یافته است تکنولوژی ساخت. توجه شما را به این نکته جلب می کنیم که بر خلاف اسناد فنی و تجهیزات تولید، تکنولوژی ساخت- این یک دسته قابل تکرار نیست. این به یک تولید خاص گره خورده است که به دومی مزیت های جدی نسبت به رقبایی می دهد که فناوری آزمایش شده خود را ندارند. بدیهی است که تکنولوژی تولید از قبل تسلط یافته و به خوبی به اثبات رسیده است به ما این امکان را می دهد که در کوتاه ترین زمان ممکن تولید محصولات سریال و در مقیاس کوچک را آغاز کنیم و همچنین به سرعت بر تولید نمونه های آزمایشی تک محصولات مسلط شویم.

کندانسورهای توربین اصلی

خدمت برای ایجاد خلاء در لوله اگزوز توربین، حفظ، اولیه هوازداییو برگشت میعانات بخار که از توربین به سیکل می آید. در عین حال، کندانسور بخشی از سیستم بویلر ایستگاه است. خلاء در کندانسور با تراکم بخار خروجی در توربین در نتیجه کاهش شدید حجم مخصوص هنگام تبدیل بخار به میعانات و مکش گازهای غیر قابل تراکم از کندانسور ایجاد می شود.
در نیروگاه های مدرن توربین بخار قدرتمند تقریباً به طور انحصاری استفاده می شود خازن های نوع سطحی، که در آن آب خنک کننده به داخل لوله های تیوب باندل های واقع در فضای بخار کندانسورها پمپ می شود. بخار خروجی از توربین با سطح سرد لوله ها تماس پیدا می کند و روی آنها متراکم می شود و گرمای تشکیل بخار را به آب خنک کننده ای که در داخل لوله ها جریان دارد می دهد. میعانات به قسمت پایین کندانسور جریان می یابد و توسط پمپ های میعانات گازی از کلکتور کندانس خارج می شود. هوا و گازهای غیر قابل تراکم که از طریق نشتی تاسیسات نفوذ می کنند از کندانسور خارج می شوند. اجکتورها. میعانات بخار برای تغذیه دیگ های بخار استفاده می شود و ارزش زیادی دارد زیرا ... تحت درجه بالایی از تصفیه قرار می گیرد. کندانسور نباید اجازه دهد که میعانات بیش از حد سرد شود و باید حداقل مقاومت را در برابر آب خنک کننده داشته باشد. خلاء ممکن در کندانسور از نظر تئوری فقط به دما و مقدار آب خنک کننده موجود بستگی دارد. خلاء عملی در کار به کامل بودن طراحی کندانسور، چگالی خلاء بخشی از واحد توربین تحت خلاء و تمیزی لوله های کندانسور بستگی دارد.

طراحی خازنبرای توربین های با توان های مختلف از 25 تا 1200 مگاوات، با توجه به محل نصب و طراحی فونداسیون تعیین می شود، به عنوان مثال، اگر سطح انتقال حرارت کندانسور به 8800 متر مربع برسد و تا 84000 لوله داشته باشد، آنگاه جرم چنین کندانسوری به 2000 تن می رسد.
همه خازن ها یک ساختار فضایی پیچیده هستند که در زیر یک خلاء عمیق قرار دارند. محفظه های خازن از ورقه فولاد کربنی و دارای پره های داخلی است و همچنین با مهاربندهای طولی و عرضی از فولاد گرد تقویت شده است. لوله های خنک کننده در انتهای خود در صفحات لوله اصلی ثابت می شوند و در پارتیشن های لوله میانی دارای تکیه گاه هستند. قرار دادن پارتیشن ها در محفظه بر اساس ارتعاش انجام می شود تا اشکال خطرناک ارتعاش لوله ها از بین برود. محفظه های آب معمولاً جوشی هستند و دارای روکش های باز برای تعویض لوله هستند. برای دسترسی به داخل اتاقک های آب برای کارهای جزئی، روکش ها دارای دریچه هستند. یک یا دو خازن را می توان در بالا تعبیه کرد بخاری احیا کننده فشار کم . خازن ها معمولا دارند یک سری کاملدستگاه های دریافت بخار و آب از تجهیزات مختلف واحد توربین لازم برای اجرای سیکل.

CJSC "تولید ماشین سازی تجربی" به مشتریان خود نه فقط تولید را ارائه می دهد تجهیزات تکنولوژیکی، نه تنها خدمات پایه تولید خود ما، بلکه چندین سال تجربه، فن آوری های تولید اثبات شده و تمایل پرسنل واجد شرایط برای حل دقیق مشکلات شما.

ساده ترین راه برای درک نحوه عملکرد یک مبدل حرارتی پوسته و لوله، مطالعه نمودار مدار آن است:

شکل 1.اصل عملکرد یک مبدل حرارتی پوسته و لوله. با این حال، این نمودار تنها آنچه قبلاً گفته شد را نشان می دهد: دو جریان مبادله حرارتی غیر قابل امتزاج مجزا که از داخل محفظه و از طریق بسته لوله عبور می کنند. اگر نمودار متحرک باشد بسیار واضح تر خواهد بود.

شکل 2.انیمیشنی از عملکرد یک مبدل حرارتی پوسته و لوله. این تصویر نه تنها اصل عملکرد و طراحی مبدل حرارتی را نشان می دهد، بلکه نمایانگر ظاهر مبدل حرارتی در خارج و داخل نیز می باشد. از یک محفظه استوانه ای با دو اتصالات و دو محفظه توزیع در دو طرف پوشش تشکیل شده است.

لوله ها با هم مونتاژ شده و توسط دو ورقه لوله در داخل محفظه نگه داشته می شوند - دیسک های تمام فلزی با سوراخ هایی که در آنها سوراخ شده است. ورق های لوله، محفظه های توزیع را از بدنه مبدل حرارتی جدا می کند. لوله های روی ورق لوله را می توان با جوشکاری، شعله ور شدن یا ترکیبی از این دو روش محکم کرد.

شکل 3.شبکه لوله با لوله های بسته نرم. اولین مایع خنک کننده مستقیماً از طریق اتصالات ورودی وارد بدنه می شود و از طریق اتصالات خروجی از آن خارج می شود. خنک کننده دوم ابتدا به محفظه توزیع عرضه می شود و از آنجا به دسته لوله هدایت می شود. هنگامی که در محفظه توزیع دوم قرار می گیرد، جریان "دور می گردد" و دوباره از طریق لوله ها به محفظه توزیع اول می رود و از آنجا از طریق اتصالات خروجی خود خارج می شود. در این حالت، جریان معکوس از طریق قسمت دیگری از بسته لوله هدایت می شود تا در عبور جریان "به جلو" اختلال ایجاد نکند.

تفاوت های ظریف فنی

1. لازم به تأکید است که نمودارهای 1 و 2 عملکرد یک مبدل حرارتی دو گذر را نشان می دهد (مایع خنک کننده در دو گذر - جریان رو به جلو و معکوس از بسته لوله عبور می کند). بنابراین، انتقال حرارت بهبود یافته با همان طول لوله ها و بدنه مبدل به دست می آید. با این حال، قطر آن به دلیل افزایش تعداد لوله ها در بسته نرم افزاری لوله افزایش می یابد. مدل‌های ساده‌تری وجود دارد که در آن مایع خنک‌کننده تنها در یک جهت از بسته لوله عبور می‌کند:

شکل 4. نمودار شماتیکمبدل حرارتی تک پاس. علاوه بر مبدل های حرارتی یک و دو پاس، مبدل های حرارتی چهار، شش و هشت پاس نیز وجود دارد که بسته به ویژگی های وظایف خاص مورد استفاده قرار می گیرند.

2. نمودار متحرک 2 عملکرد یک مبدل حرارتی با پارتیشن های نصب شده در داخل بدنه را نشان می دهد که جریان خنک کننده را در امتداد یک مسیر زیگزاگی هدایت می کند. بنابراین، جریان متقاطع خنک کننده ها تضمین می شود، که در آن خنک کننده "خارجی" لوله های بسته نرم افزاری را عمود بر جهت آنها شستشو می دهد، که همچنین انتقال حرارت را افزایش می دهد. مدل هایی با طراحی ساده تر وجود دارد که در آن مایع خنک کننده به موازات لوله ها در محفظه عبور می کند (نمودار 1 و 4 را ببینید).

3. از آنجایی که ضریب انتقال حرارت نه تنها به مسیر جریان سیال عامل بستگی دارد، بلکه به منطقه تعامل آنها نیز بستگی دارد (در در این مورد- از مجموع مساحت تمام لوله های بسته لوله، و همچنین از سرعت خنک کننده ها، می توان انتقال حرارت را از طریق استفاده از لوله ها با دستگاه های ویژه - توربولاتور افزایش داد.

شکل 5.لوله های مبدل حرارتی پوسته و لوله با حلقه های موج مانند. استفاده از چنین لوله‌هایی با توربولاتور در مقایسه با لوله‌های استوانه‌ای سنتی، افزایش ۱۵ تا ۲۵ درصدی توان حرارتی واحد را ممکن می‌سازد. علاوه بر این، به دلیل وقوع فرآیندهای گردابی در آنها، خود تمیز شدن سطح داخلی لوله ها از رسوبات معدنی رخ می دهد.

لازم به ذکر است که ویژگی های انتقال حرارت تا حد زیادی به مواد لوله بستگی دارد که باید دارای رسانایی حرارتی خوب، توانایی تحمل فشار زیاد محیط کار و مقاوم در برابر خوردگی باشد. بر اساس مجموع این الزامات برای آب شیرین، بخار و روغن بهترین انتخابمارک های مدرن با کیفیت بالا هستند فولاد ضد زنگ; برای آب دریا یا کلر - برنج، مس، کورونیکل و غیره.

مبدل های حرارتی پوسته و لوله استاندارد و ارتقا یافته را بر اساس فن آوری های مدرنبرای خطوط جدید نصب شده، و همچنین واحدهایی را تولید می کند که برای جایگزینی مبدل های حرارتی طراحی شده اند که عمر مفید آنها تمام شده است. و تولید آن با توجه به سفارشات فردی و با در نظر گرفتن تمام پارامترها و الزامات یک وضعیت تکنولوژیکی خاص انجام می شود.

در بین انواع مبدل های حرارتی، این نوع رایج ترین است. هنگام کار با هر مایع، گاز و محیط بخار، از جمله اگر وضعیت محیط در طول فرآیند تقطیر تغییر کند، استفاده می شود.

تاریخچه ظهور و اجرا

مبدل های حرارتی پوسته و لوله (یا) در آغاز قرن گذشته به منظور استفاده فعال در عملیات نیروگاه های حرارتی اختراع شدند. تعداد زیادیآب گرم شده با فشار بالا تقطیر شد. پس از آن، این اختراع در ایجاد تبخیر کننده ها و سازه های گرمایشی مورد استفاده قرار گرفت. با گذشت سالها، طراحی مبدل حرارتی پوسته و لوله بهبود یافته است، طراحی آن کمتر دست و پا گیر شده است و اکنون به گونه ای طراحی شده است که بتوان اجزای جداگانه را تمیز کرد. استفاده از سیستم های مشابه بیشتر در صنعت و تولید پالایش نفت آغاز شده است مواد شیمیایی خانگیاز آنجایی که محصولات این صنایع حاوی ناخالصی های زیادی است. این رسوب آنها است که نیاز به تمیز کردن دوره ای دیواره های داخلی مبدل حرارتی دارد.

همانطور که در نمودار ارائه شده مشاهده می کنیم، یک مبدل حرارتی پوسته و لوله از دسته ای از لوله ها تشکیل شده است که در محفظه خود قرار دارند و بر روی یک تخته یا شبکه نصب می شوند. پوشش در واقع نام کل محفظه است که از یک ورق حداقل 4 میلی متری (یا بیشتر، بسته به ویژگی های محیط کار) جوش داده شده است، که در آن لوله های کوچک و یک تخته قرار دارد. معمولاً از ورق فولادی به عنوان ماده برای تخته استفاده می شود. لوله ها توسط لوله ها به یکدیگر متصل می شوند.

بسته به تعداد لوله ها و قطر آنها، قدرت مبدل حرارتی متفاوت است. بنابراین، اگر سطح انتقال حرارت حدود 9000 متر مربع باشد. متر، قدرت مبدل حرارتی 150 مگاوات خواهد بود، این نمونه ای از عملکرد یک توربین بخار است.

طراحی مبدل حرارتی پوسته و لوله شامل اتصال لوله های جوش داده شده با تخته و روکش ها است که می تواند متفاوت باشد و همچنین خم شدن پوشش (به شکل حرف U یا W). در زیر انواع دستگاه هایی که بیشتر در عمل با آن ها مواجه می شوند آورده شده است.

یکی دیگر از ویژگی های دستگاه فاصله بین لوله ها است که باید 2-3 برابر بیشتر از سطح مقطع آنها باشد. به همین دلیل ضریب انتقال حرارت کم است و این به کارایی کل مبدل حرارتی کمک می کند.

بر اساس نام، مبدل حرارتی وسیله ای است که برای انتقال گرمای تولید شده به یک جسم گرم شده ایجاد می شود. مایع خنک کننده در این مورد طرحی است که در بالا توضیح داده شد. عملکرد یک مبدل حرارتی پوسته و لوله به این صورت است که محیط کار سرد و گرم از میان پوسته های مختلف حرکت می کند و تبادل حرارت در فضای بین آنها اتفاق می افتد.

محیط کار داخل لوله ها مایع است، در حالی که بخار داغاز فاصله بین لوله ها عبور می کند و تراکم ایجاد می کند. از آنجایی که دیواره های لوله ها بیشتر از تخته ای که به آن وصل شده اند گرم می شوند، این تفاوت باید جبران شود، در غیر این صورت دستگاه تلفات حرارتی قابل توجهی خواهد داشت. برای این منظور از سه نوع به اصطلاح جبران کننده استفاده می شود: عدسی، مهر و موم روغن یا دم.

همچنین هنگام کار با مایع تحت فشار بالا از مبدل های حرارتی تک محفظه استفاده می شود. آنها دارای یک خمیدگی نوع U، W هستند که برای اجتناب از آن ضروری است ولتاژ بالادر فولاد ناشی از ازدیاد طول حرارتی. تولید آنها بسیار گران است و تعویض لوله ها در صورت تعمیر دشوار است. بنابراین، چنین مبدل های حرارتی تقاضای کمتری در بازار دارند.

بسته به روش اتصال لوله ها به تخته یا شبکه، موارد زیر وجود دارد:

• لوله های جوش داده شده؛
• ثابت در سوله های گشاد.
• پیچ به فلنج؛
• مهر و موم شده؛
• داشتن مهر و موم در طراحی بست.

با توجه به نوع طراحی، مبدل های حرارتی پوسته و لوله به دو دسته تقسیم می شوند (نمودار بالا را ببینید):

• صلب (حروف در شکل a، j)، غیر صلب (d، e، f، h، i) و نیمه صلب (حروف در شکل b، c و g).
• با تعداد حرکات - تک یا چند پاس؛
• در جهت جریان سیال فنی - مستقیم، عرضی یا خلاف جریان جهت.
• طبق چیدمان، تخته ها افقی، عمودی و در یک صفحه شیبدار قرار دارند.

طیف گسترده ای از قابلیت های مبدل حرارتی پوسته و لوله

1. فشار در لوله ها می تواند به مقادیر مختلفی برسد، از خلاء تا بالاترین.
2. قابل دستیابی است شرط لازمبا توجه به تنش های حرارتی، در حالی که قیمت دستگاه تغییر قابل توجهی نخواهد داشت.
3. ابعاد سیستم نیز می تواند متفاوت باشد: از مبدل حرارتی خانگی برای حمام گرفته تا صنعتی با مساحت 5000 متر مربع. متر
4. نیازی به تمیز کردن محیط کار نیست.
5. برای ایجاد هسته استفاده کنید مواد مختلف، بسته به هزینه های تولید. با این حال، همه آنها الزامات دما، فشار و مقاومت در برابر خوردگی را برآورده می کنند.
6. یک بخش جداگانه از لوله ها را می توان برای تمیز کردن یا تعمیر برداشت.

آیا طراحی معایبی دارد؟ بدون آنها نیست: مبدل حرارتی پوسته و لوله بسیار حجیم است. با توجه به اندازه آن، اغلب نیاز به یک جداگانه دارد اتاق فنی. به دلیل مصرف بالای فلز، هزینه ساخت چنین دستگاهی نیز بالاست.

در مقایسه با مبدل های حرارتی U-, W-tube و لوله ثابت، مبدل های حرارتی پوسته و لوله مزایای بیشتری دارند و کارایی بیشتری دارند. بنابراین، با وجود هزینه بالا، بیشتر خریداری می شوند. از سوی دیگر، خود تولیدیچنین سیستمی مشکلات زیادی ایجاد می کند و به احتمال زیاد منجر به تلفات حرارتی قابل توجهی در حین کار می شود.

هنگام کار با مبدل حرارتی باید به وضعیت لوله ها و همچنین تنظیمات بسته به میعانات توجه ویژه ای داشت. هرگونه مداخله در سیستم منجر به تغییر در ناحیه تبادل حرارتی می شود، بنابراین تعمیرات و راه اندازی باید توسط متخصصان آموزش دیده انجام شود.

ممکن است علاقه مند باشید:

جداکننده نفت و گاز دستگاهی است که در آن نفت از گاز مربوطه جدا می شود (یا آب از نفت جدا می شود) تراکم های مختلفمایعات جداکننده های افقی، عمودی و هیدروسیکلون وجود دارد. زمینه های اصلی کاربرد جداکننده های نفت: پتروشیمی، پالایش نفت و سایر مناطقی که جداسازی امولسیون های نفتی مورد نیاز است. اصل عملکرد جداکننده روغن فرآیند جداسازی روغن...

بسته به روش کار، آماده است سخت افزارمی تواند تبدیل شود، جدا شود یا ساختار ثابتی داشته باشد. روش های مورد استفاده برای ساخت سازه های فلزی به ویژگی های تاسیساتی که در آن مورد استفاده قرار خواهند گرفت بستگی دارد. به عنوان مثال، سازه های فلزی سبک معمولاً برای سازه های پیش ساخته استفاده می شود.

مدیریت شرکت تولید نفت Tomskneft تصمیم به استفاده بدون سرنشین گرفت هواپیماایجاد شده توسط متخصصان ZALA AERO (Izhevsk)، پیشرو در این صنعت. این گزینه برای به دست آوردن امکان کنترل با کیفیت بالا تاسیسات تولید نفت و گاز تابعه و مسیرهای خط لوله به عنوان بهترین شناخته شد. این اطلاعات از رئیس اداره عملیات دریافت شده است...

جداکننده گاز وسیله ای است که برای حذف فاز مایع و ناخالصی های مکانیکی از جریان های گاز فشرده طراحی شده است. به طور گسترده در فن آوری برای تولید، حمل و نقل و ذخیره سازی مخلوط گاز استفاده می شود. به عنوان تجهیزات در ایستگاه های توزیع و کمپرسور، کارخانه های پردازش گاز استفاده می شود. جداکننده علاوه بر اطمینان از خلوص مشخص شده محصول، یک عملکرد اضافی دارد - حفظ ...

در اقتصاد بازار، می توان آن را یکی از عوامل اصلی در نظر گرفت که به طور مستقیم بر تعیین استراتژی برای تجهیز مجدد فناوری و تجهیز مجدد فنیهر شرکتی قابلیت اطمینان، کارایی، در دسترس بودن گارانتی و خدماتامروزه آنها عناصر اساسی هستند که موفقیت و شکوفایی اقتصادی همه مشارکت کنندگان در روابط اقتصادی بر آن استوار است.

هنگام خرید انواع جدید تجهیزات، هر سازمانی در درجه اول با معیارهای فوق هدایت می شود. مبدل های حرارتی پوسته و لوله با کیفیت بالا تنها چنین تجهیزات کارآمد و اقتصادی هستند. امروزه، ارتباط این دستگاه ها برای شرکت های با هر مشخصات و تمرکزی حتی مورد تردید نیست. در حال حاضر مبدل های حرارتی پوسته و لوله بیشترین کاربرد را در صنایع پتروشیمی، شیمیایی و غذایی، مسکن و خدمات عمومی و صنعت انرژی دارند.

دیده شدن و روشنایی چنین راه حل های فنی و اقتصادی جدیدی که مزایای زیادی نسبت به انواع تجهیزات منسوخ دارند، اخیراً شرکت های بیشتری را از صنایع مختلف به خود جلب کرده است. اقتصاد ملی. از این گذشته، مبدل های حرارتی پوسته و لوله می توانند مصرف منابع گرمایی را به میزان قابل توجهی کاهش دهند که تأثیر مثبتی بر هزینه تولید و در نتیجه بر قیمت نهایی آن دارد. و این در واقعیت های اقتصادی مدرن با شرایط رقابت شدید آنها بسیار مهم است.

مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله دستگاه‌هایی هستند که فرآیند تبادل حرارت بین رسانه‌های کاری مختلف (صرف نظر از مشخصات فنی و هدف انرژی آنها) انجام می‌شود. به عنوان یک قاعده، چنین دستگاه هایی عملکرد بخاری، اواپراتور، کندانسور، پاستوریزه، هواگیر، اقتصاد دهنده و غیره را انجام می دهند.

مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله می‌توانند طیف بسیار متنوعی داشته باشند هدف فناورانهو در تولید انواع پروفیل ها استفاده می شود. دامنه کاربردهای آنها امروزه به طور غیرعادی گسترده است. یک مبدل حرارتی پوسته و لوله، که عناصر ساختاری اصلی آن دسته‌هایی از لوله‌ها با شبکه‌ها، محفظه، نازل‌ها و روکش‌ها هستند، می‌تواند به عنوان واحدی استفاده شود که در آن انتقال انرژی حرارتی اصلی است. فرآیند تکنولوژیکی، یا به عنوان راکتوری که در آن تبادل حرارت منحصراً کمکی است.

اصل عملکرد مبدل های حرارتی پوسته و لوله مبتنی بر فرآیند انتقال حرارت از یک محیط متحرک است. سرعت بالاداخل لوله های با قطر کوچک، به محیطی که در بدنه در حال گردش است. به منظور افزایش تشدید فرآیند تبادل حرارتی، چنین واحدهایی اغلب به پارتیشن های مخصوص در لوله و فضاهای بین لوله مجهز می شوند.

مبدل های حرارتی پوسته و لوله می توانند جهت فضایی عمودی، افقی یا شیب دار (بسته به نیاز و مطابق با سهولت نصب) داشته باشند. چنین واحدهایی یک جایگزین کامل هستند مبدل های حرارتی صفحه ایدر مقایسه با آن‌ها، اگرچه بازده انتقال انرژی کمتری دارند، اما از سادگی نسبی طراحی و همچنین هزینه پایینی برخوردار هستند که می‌تواند در انتخاب چنین تجهیزاتی بحثی تعیین کننده باشد.

مبدل های حرارتی پوسته و لوله، انواع و طراحی آنها

مبدل های حرارتی پوسته و لوله– رایج ترین طراحی تجهیزات تبادل حرارتی. بر اساس GOST 9929، مبدل های حرارتی پوسته و لوله فولادی از انواع زیر تولید می شوند: HP - با ورق های لوله ثابت. TK - با یک جبران کننده دما روی بدنه؛ TP - با سر شناور؛ TU - با لوله های U شکل؛ TPK - با یک سر شناور و یک جبران کننده روی آن (شکل 2.49).

شکل 2.49 - انواع TOA پوسته و لوله

بسته به هدف، دستگاه های پوسته و لوله می توانند مبدل های حرارتی، یخچال، کندانسور و اواپراتور باشند. آنها یک و چند پاس ساخته می شوند.

شکل 2.50 – مبدل حرارتی افقی دو پاسی نوع TN

یک مبدل حرارتی افقی دو پاس با ورق های لوله ثابت (نوع TN - شکل 2.50) متشکل از یک پوشش جوش داده شده استوانه ای 5، یک محفظه توزیع 11 و دو پوشش 4 است. ورق های لوله 3. ورق های لوله به پوشش جوش داده می شوند. روکش ها، محفظه توزیع و پوشش توسط فلنج به هم متصل می شوند. محفظه و محفظه توزیع دارای اتصالاتی برای ورودی و خروجی مایع خنک کننده از فضای لوله (اتصالات 1، 12) و بین لوله (اتصالات 2، 10) می باشد. پارتیشن 13 در محفظه توزیع، عبور مایع خنک کننده را از طریق لوله ها تشکیل می دهد (شکل 2.52). برای آب بندی اتصال بین پارتیشن طولی و ورق لوله، از یک واشر 14 استفاده می شود که در شیار شبکه 3 قرار می گیرد.

شکل 2.51 - بسته نرم افزاری لوله

شکل 2.52 - TOA دوگانه	شکل 2.53 - ورق لوله

مبدل های حرارتی این گروه برای فشار اسمی 0.6-4.0 مگاپاسکال، با قطر 159-1200 میلی متر، با سطح تبادل حرارت تا 960 متر مربع تولید می شوند. طول آنها تا 10 متر، وزن تا 20 تن از این نوع مبدل های حرارتی تا دمای 350 درجه سانتیگراد استفاده می شود.

یکی از ویژگی های دستگاه های نوع TN این است که لوله ها به طور صلب به صفحات لوله متصل می شوند (شکل 2.53) و شبکه ها به بدنه متصل می شوند. در این راستا، امکان حرکت متقابل لوله ها و بدنه منتفی است. بنابراین به دستگاه هایی از این نوع مبدل های حرارتی با طراحی صلب نیز می گویند.

از آنجایی که شدت انتقال حرارت در طول جریان عرضی مایع خنک‌کننده در اطراف لوله‌ها بیشتر از جریان طولی است، پارتیشن‌های عرضی 6 ثابت با اتصالات 5 در فضای بین لوله‌ای مبدل حرارتی نصب می‌شوند که حرکت زیگزاگی خنک‌کننده را در داخل لوله تضمین می‌کند. فضای بین لوله در طول دستگاه.

در ورودی محیط تبادل حرارتی به فضای بین لوله، یک ضربه گیر 9 ارائه می شود - یک صفحه گرد یا مستطیل شکل که از لوله ها در برابر سایش محلی محافظت می کند.

مزیت این نوع دستگاه ها، سادگی طراحی و در نتیجه هزینه کمتر آنهاست.

با این حال، آنها دو اشکال عمده دارند. اولاً تمیز کردن فضای بین لوله ای چنین دستگاه هایی دشوار است، بنابراین از مبدل های حرارتی از این نوع در مواردی استفاده می شود که محیط عبوری از فضای بین لوله تمیز باشد و تهاجمی نباشد، یعنی زمانی که نیازی به تمیز کردن نباشد.

ثانیاً اختلاف معنی‌دار دمای لوله‌ها و پوشش در این دستگاه‌ها منجر به کشیدگی بیشتر لوله‌ها نسبت به پوشش می‌شود که باعث ایجاد تنش‌های حرارتی در ورق لوله 5 می‌شود و تراکم غلتش لوله را مختل می‌کند. شبکه و منجر به نفوذ یک محیط تبادل حرارتی به دیگری می شود. بنابراین از این نوع مبدل‌های حرارتی زمانی استفاده می‌شود که اختلاف دمایی بین محیط تبادل حرارتی عبوری از لوله‌ها و فضای بین لوله‌ای بیش از ۵۰ درجه سانتی‌گراد نباشد و طول دستگاه نسبتاً کوتاه باشد.

یک دستگاه پوسته و لوله با یک جبران کننده لنز روی بدنه (نوع TK) در شکل 2.54a نشان داده شده است. چنین دستگاه هایی دارای یک پوشش استوانه ای 1 هستند که یک بسته لوله 2 در آن قرار دارد. ورق های لوله 3 با لوله های گشاد شده به بدنه دستگاه متصل می شوند. مبدل حرارتی در دو انتها با پوشش 4 بسته است. دستگاه مجهز به اتصالات 5 برای رسانه های تبادل حرارت است. یک محیط از لوله ها عبور می کند، دیگری از فضای بین لوله ها عبور می کند. مبدل‌های حرارتی با جبران‌کننده دما از نوع TK دارای صفحات لوله ثابت هستند و مجهز به المان‌های انعطاف‌پذیر ویژه 6 (عدسی‌ها) هستند تا تفاوت‌های کشیدگی پوشش و لوله‌ها را که در نتیجه اختلاف دمای آنها ایجاد می‌شود، جبران کنند. بیشتر اوقات ، در دستگاه هایی از نوع TK ، از جبران کننده های لنز تک و چند عنصری استفاده می شود (شکل 2.55) که با نورد از پوسته های استوانه ای کوتاه ساخته می شود. عنصر عدسی نشان داده شده در شکل 2.55b از دو نیمه عدسی که از یک ورق با مهر زنی بدست می آید جوش داده شده است.

توانایی جبران کننده یک جبران کننده لنز تقریباً متناسب با تعداد عناصر لنز در آن است، با این حال، استفاده از جبران کننده با بیش از چهار عدسی توصیه نمی شود، زیرا مقاومت خمشی پوشش به شدت کاهش می یابد. برای افزایش توانایی جبران کننده لنز، می توان آن را در هنگام مونتاژ پوشش (اگر برای عملیات کششی در نظر گرفته شده است) از قبل فشرده کرد یا (برای عملیات فشرده سازی) آن را کشید.

هنگام نصب جبران کننده لنز بر روی دستگاه های افقی، سوراخ های زهکشی با پلاگ در قسمت پایین هر لنز ایجاد می شود تا پس از تست های هیدرولیک دستگاه، آب تخلیه شود.

مبدل‌های حرارتی با لوله‌های U شکل از نوع TU (شکل 2.56) دارای یک ورق لوله هستند که هر دو انتهای لوله‌های U شکل 7 در آن غلت می‌شوند که باعث افزایش طول آزاد لوله‌ها در هنگام تغییر دمای آنها می‌شود. عیب چنین دستگاه هایی دشواری تمیز کردن سطح داخلی لوله ها است که در نتیجه آنها عمدتاً برای محصولات تمیز استفاده می شوند.

شکل 2.56 – مبدل حرارتی نوع TU

مبدل های حرارتی از این نوع می توانند افقی یا عمودی باشند. آنها با قطر 325-1400 میلی متر با لوله های 6-9 متر طول، برای فشار اسمی تا 6.4 مگاپاسکال و برای دمای عملیاتی تا 450 درجه سانتیگراد تولید می شوند. وزن مبدل حرارتی تا 30 تن.

برای اطمینان از ورودی و خروجی جداگانه مایع خنک کننده، یک پارتیشن در محفظه توزیع ارائه شده است (شکل 2.57).

مبدل های حرارتی از نوع TU در فضای لوله دو پاسه و در فضای حلقوی یک یا دو پاس هستند.

شکل 2.57 - دسته لوله با لوله های U شکل

در دستگاه های نوع TU، انبساط حرارتی رایگان لوله ها تضمین می شود: هر لوله می تواند مستقل از پوشش و لوله های مجاور گسترش یابد. اختلاف دما بین دیواره های لوله در امتداد معابر در این دستگاه ها نباید بیش از 100 درجه سانتیگراد باشد. در غیر این صورت ممکن است تنش های دمایی خطرناکی در ورق لوله به دلیل جهش دما در محل اتصال دو قسمت آن ایجاد شود.

مزیت طراحی دستگاه نوع TU امکان برداشتن دوره ای دسته لوله (نگاه کنید به شکل 2.57) برای تمیز کردن سطح بیرونی لوله ها یا تعویض کاملپرتو البته باید توجه داشت که سطح بیرونی لوله ها در این دستگاه ها برای نظافت مکانیکی نامناسب است.

از آنجایی که تمیز کردن مکانیکی سطح داخلی لوله‌ها در دستگاه‌هایی از نوع TU عملاً غیرممکن است، محیطی که رسوباتی تشکیل نمی‌دهد که نیاز به تمیز کردن مکانیکی دارند باید به فضای لوله این دستگاه‌ها هدایت شود.

سطح داخلی لوله ها در این دستگاه ها با آب، بخار، فرآورده های روغن داغ و یا معرف های شیمیایی تمیز می شود. گاهی از روش هیدرومکانیکی (تامین جریان مایع حاوی مواد ساینده، گوی های سخت و ...) به فضای لوله استفاده می شود.

یکی از رایج ترین عیوب مبدل های حرارتی پوسته و لوله از نوع TU، نقض سفتی اتصال لوله به ورق لوله به دلیل تنش های خمشی بسیار قابل توجه ناشی از جرم لوله ها و محیط جریان است. در آنها در این راستا مبدل های حرارتی از نوع TU با قطر 800 میلی متر یا بیشتر مجهز به تکیه گاه های غلتکی برای سهولت در نصب و کاهش تنش های خمشی در بسته لوله می باشند.

از معایب مبدل های حرارتی از نوع TU می توان به پر شدن نسبتا ضعیف بدنه با لوله ها به دلیل محدودیت های ناشی از خم شدن لوله ها اشاره کرد. به طور معمول، لوله های U شکل با خم کردن لوله ها در حالت سرد یا گرم ساخته می شوند.

به کاستی های قابل توجهدستگاه های نوع TU نیز باید شامل عدم امکان تعویض لوله ها (به استثنای لوله های خارجی) در هنگام خرابی و همچنین سختی قرار دادن لوله ها به خصوص در صورت وجود تعداد زیاد باشد.

با توجه به این معایب، مبدل های حرارتی از این نوع کاربرد گسترده ای پیدا نکرده اند.

مبدل های حرارتی با سر شناور نوع TP (با ورق لوله متحرک) رایج ترین نوع دستگاه های سطحی هستند (شکل 2.58). ورق لوله متحرک به بسته نرم افزاری لوله اجازه می دهد بدون توجه به محفظه آزادانه حرکت کند. در دستگاه هایی با این طرح، تنش های حرارتی تنها زمانی ایجاد می شود که تفاوت قابل توجهی در دمای لوله ها وجود داشته باشد.

مبدل های حرارتی این گروه با توجه به فشارهای اسمی Р у = 1.6 - 6.4 مگاپاسکال، قطر بدنه 325-1400 میلی متر و سطوح گرمایشی 10-1200 متر مربع با طول لوله های 3-9 متر استاندارد شده اند در دمای تا 450 درجه سانتیگراد

در مبدل‌های حرارتی از این نوع، بسته‌های لوله‌ای را می‌توان به راحتی از محفظه جدا کرد که این امر تعمیر، تمیز کردن یا تعویض آنها را تسهیل می‌کند.

یک کندانسور افقی دو پاسی از نوع TP از یک پوشش 10 و یک بسته لوله تشکیل شده است. ورق لوله چپ 1 متصل است اتصال فلنجیبا محفظه و محفظه توزیع 2 مجهز به پارتیشن 4. محفظه با درب مسطح بسته می شود 3. ورق لوله سمت راست و متحرک آزادانه در داخل بدنه نصب می شود و به همراه درب 8 متصل به آن شکل می گیرد. یک "سر شناور". در سمت شناور سر، دستگاه با یک درب 7 بسته می شود. هنگامی که لوله ها گرم و بلند می شوند، سر شناور در داخل بدنه حرکت می کند.

برای اطمینان از حرکت آزاد بسته لوله در داخل محفظه در دستگاه هایی با قطر 800 میلی متر یا بیشتر، دسته لوله مجهز به یک پلت فرم پشتیبانی 6 است. اتصالات بالایی 9 برای وارد کردن بخار طراحی شده است و بنابراین دارای یک منطقه جریان بزرگ است. اتصالات پایینی 5 برای زهکشی میعانات در نظر گرفته شده است و ابعاد کوچکتری دارد.

ضرایب قابل توجه انتقال حرارت در طول تراکم عملاً مستقل از حالت حرکت محیط است. پارتیشن های عرضی در فضای بین لوله ای این دستگاه فقط برای حمایت از لوله ها و ایجاد استحکام به دسته لوله عمل می کنند.

اگرچه دستگاه های نوع TP جبران خوبی برای تغییر شکل های دما ارائه می دهند، این جبران کامل نیست، زیرا تفاوت در انبساط دمایی لوله ها منجر به تاب برداشتن ورق لوله می شود. در این راستا، در مبدل های حرارتی چند پاسی از نوع TP با قطر بیش از 1000 میلی متر، زمانی که اختلاف دمای قابل توجهی (بالاتر از 100 درجه سانتی گراد) بین دمای ورودی و خروجی محیط در بسته لوله وجود دارد، به عنوان یک قاعده، یک سر شناور با قطر تقسیم نصب می شود.

مهم ترین جزء مبدل های حرارتی سر شناور، اتصال بین ورق لوله شناور و پوشش است. این اتصال باید امکان حذف آسان بسته نرم افزاری از بدنه، دستگاه و همچنین حداقل فاصله Δ بین پوشش و دسته لوله را تضمین کند. گزینه نشان داده شده در شکل 2.59a اجازه می دهد تا دسته لوله برداشته شود، اما شکاف Δ بزرگتر است (حداقل از مبدل های حرارتی از نوع TH) با عرض فلنج سر شناور. بستن طبق این طرح ساده ترین است. اغلب در اواپراتورهای فضای بخار استفاده می شود.

قرار دادن یک سر شناور در داخل پوششی که قطر آن بزرگتر از قطر پوشش است، شکاف را کاهش می دهد. اما این کار جدا کردن دستگاه را دشوارتر می کند، زیرا سر شناور را نمی توان از پوشش مبدل حرارتی جدا کرد (شکل 2.59b).

بسته‌های لوله‌ای با سر شناور اغلب در تبخیرکننده‌های دارای فضای بخار استفاده می‌شوند.

در این دستگاه ها، سطح بزرگی از آینه تبخیر باید ایجاد شود، بنابراین قطر بدنه اواپراتور به طور قابل توجهی بزرگتر از قطر بسته نرم افزاری لوله است و پارتیشن های موجود در باندل تنها به افزایش استحکام آن کمک می کند. در اواپراتور (شکل 2.60)، سطح مایع در پوشش 11 توسط پارتیشن 2 حفظ می شود. برای اطمینان از حجم کافی از فضای بخار و افزایش سطح تبخیر، فاصله سطح مایع تا بالای پوشش تقریبا 30٪ است. از قطر آن دسته لوله 3 در محفظه اواپراتور قرار دارد تیرهای متقاطع 4.

.

شکل 2.60 - اواپراتور

برای سهولت نصب بسته لوله، یک دریچه 10 در پارتیشن 2 و پایین سمت چپ در نظر گرفته شده است که از طریق آن می توان کابل وینچ را به دستگاه وارد کرد. محصول از طریق اتصال 5 به اواپراتور وارد می شود. برای محافظت از بسته نرم افزاری لوله در برابر فرسایش، یک ضربه گیر 6 در بالای این اتصالات نصب شده است. بخارات از طریق اتصالات 9، محصول از طریق اتصالات 1 تخلیه می شود. چندین بسته لوله را می توان نصب کرد.

لوله های تبادل حرارتی دستگاه های فولادی پوسته و لوله، لوله های صنعتی تجاری تولید شده از کربن، فولادهای مقاوم در برابر خوردگی و برنج هستند. قطر لوله های تبادل حرارت به طور قابل توجهی بر سرعت خنک کننده، ضریب انتقال حرارت در فضای لوله و ابعاد دستگاه تأثیر می گذارد. هرچه قطر لوله ها کمتر باشد، تعداد آنها را می توان به صورت دایره ای در یک پوشش با قطر معین قرار داد. با این حال، لوله‌های با قطر کوچک هنگام کار با خنک‌کننده‌های آلوده سریع‌تر مسدود می‌شوند و مشکلات خاصی در هنگام کار به وجود می‌آیند. تمیز کردن مکانیکیو محکم نمودن اینگونه لوله ها با فلرینگ. در این راستا، پرکاربردترین لوله های فولادیبا قطر بیرونی 20 و 25 میلی متر. لوله های با قطر 38 و 57 میلی متر هنگام کار با مایعات آلوده یا چسبناک استفاده می شود.

با افزایش طول لوله ها و کاهش قطر دستگاه، هزینه آن کاهش می یابد. ارزان ترین مبدل حرارتی با طول لوله 5-7 متر.

لوله‌ها در توری‌ها غالباً با شعله ور شدن (شکل 2.61a، b)، با یک اتصال خاص قوی (الزامی در صورتی که دستگاه کار می‌کند) محکم می‌شوند. فشار خون بالا) با ایجاد سوراخ هایی در ورق های لوله با شیارهای حلقوی، که با فلز لوله در طول فرآیند شعله ور شدن پر می شود (شکل 2.61b) به دست می آید. علاوه بر این، در صورتی که مواد لوله را نتوان بیرون کشید و اتصال صلب لوله ها به ورق لوله مجاز است، از اتصال لوله ها با جوش استفاده می کنند (شکل 2.61c)، و همچنین از لحیم کاری (شکل 2.61d) برای اتصال استفاده می شود. عمدتا لوله های مسی و برنجی. گهگاه از اتصال لوله ها به شبکه با استفاده از آب بند استفاده می کنند (شکل 2.61e) که امکان حرکت طولی آزاد لوله ها و امکان تعویض سریع آنها را فراهم می کند. این اتصال می تواند به میزان قابل توجهی کاهش یابد تغییر شکل دمالوله، اما پیچیده، گران و به اندازه کافی قابل اعتماد نیست.

متداول ترین روش اتصال لوله ها به گریتینگ فلرینگ است. لوله ها با مقداری فاصله وارد سوراخ های رنده می شوند و سپس با ابزار مخصوص مجهز به غلتک (نورد) از داخل غلت می شوند. برای تشدید انتقال حرارت، گاهی اوقات از توربولاتورها استفاده می شود - عناصری که لایه مرزی مایع خنک کننده را در سطح بیرونی لوله ها آشفته یا تخریب می کنند. تمایل به تشدید انتقال حرارت از یک خنک کننده بی اثر (گازها، مایعات چسبناک) منجر به توسعه طرح های مختلف لوله های پره ای شد. ثابت شده است که باله ها نه تنها سطح انتقال حرارت را افزایش می دهند، بلکه ضریب انتقال حرارت از سطح پره دار به خنک کننده را به دلیل آشفتگی جریان توسط پره ها افزایش می دهند. با این حال، در این مورد، باید هزینه های فزاینده پمپاژ مایع خنک کننده را در نظر گرفت.

لوله هایی با دنده های طولی (شکل 2.62a) و شکاف (شکل 2.62b)، با دنده های عرضی پروفیل های مختلف (شکل 2.62c) استفاده می شود. پره های روی لوله ها را می توان به شکل دنده های مارپیچ (شکل 2.62d)، سوزن با ضخامت های مختلف و غیره ساخت.

شکل 2.62 - لوله های با باله

در مبدل های حرارتی پوسته و لولهنصب پارتیشن های عرضی و طولی

پارتیشن های عرضی (شکل 2.63) که در فضای بین لوله ای مبدل های حرارتی قرار می گیرند، برای سازماندهی حرکت مایع خنک کننده در جهت عمود بر محور لوله ها و افزایش سرعت خنک کننده در فضای بین لوله طراحی شده اند. . در هر دو حالت ضریب انتقال حرارت در سطح خارجی لوله ها افزایش می یابد.

پارتیشن های عرضی نیز در فضای بین لوله ای کندانسورها و اواپراتورها نصب می شوند که ضریب انتقال حرارت در سطح بیرونی لوله ها یک مرتبه بزرگتر از ضریب سطح داخلی آنها است. در این حالت، پارتیشن ها به عنوان تکیه گاه برای دسته لوله عمل می کنند، لوله ها را در فاصله معینی از یکدیگر ثابت می کنند و همچنین لرزش لوله ها را کاهش می دهند.