اجزای مبدل حرارتی پوسته و لوله

اجزای مبدل حرارتی پوسته و لوله

مقدمه: مبدل های حرارتی پوسته و لوله دستگاه های مهندسی پیچیده ای هستند که برای انتقال موثر گرما بین دو رسانه طراحی شده اند. در این توضیح، ساختار یک مبدل حرارتی پوسته و لوله را با جزئیات بررسی خواهیم کرد و هر یک از اجزای آن و نحوه تعامل آنها را بررسی خواهیم کرد.

برای  خرید مبدل حرارتی پوسته و لوله کلیک کنید.

اجزای مبدل حرارتی پوسته و لوله

1. پوسته:

در یک مبدل حرارتی پوسته و لوله، اصطلاح “پوسته” به مخزن یا پوشش بیرونی اطلاق می شود که لوله ها و سایر اجزای داخلی را در خود جای داده است. پوسته بخش مهمی از ساختار مبدل حرارتی است و نقش کلیدی در تسهیل فرآیند انتقال حرارت بین دو جریان سیال دارد.

در اینجا مروری مختصر از نقش پوسته در مبدل حرارتی پوسته و لوله است:

1. محفظه: پوسته به عنوان محفظه یا محفظه بیرونی برای کل سیستم مبدل حرارتی عمل می کند. پشتیبانی ساختاری و مهار اجزای داخلی را فراهم می کند.
2. جریان سیال: سیال داغ (یا سیال فرآیند) معمولاً از طریق لوله ها جریان می یابد، در حالی که سیال سردتر (خنک کننده یا سیال فرآیند دیگر) در اطراف بیرون لوله ها در داخل پوسته گردش می کند. پوسته شامل و جریان سیال سردتر را هدایت می کند.
3. سطح انتقال حرارت: سطح خارجی لوله ها به همراه سطح داخلی پوسته، سطح انتقال حرارت را تشکیل می دهند. گرما از طریق این سطوح بین سیالات گرم و سرد مبادله می شود.
4. نقاط دسترسی: پوسته اغلب دارای نقاط دسترسی مانند اتصالات ورودی و خروجی برای ورود و خروج سیالات است. همچنین ممکن است نازل های اضافی برای مقاصد دیگر مانند سنسورهای دما و فشار داشته باشد.
5. بافل ها و پاس ها: در داخل، پوسته ممکن است شامل حفاظ هایی (صفحات یا میله ها) باشد که جریان سیال سردتر را هدایت می کند و تلاطم ایجاد می کند. این به افزایش راندمان انتقال حرارت کمک می کند. تعداد و ترتیب گذرهای لوله در داخل پوسته نیز بر عملکرد تبادل حرارت تأثیر می گذارد.

طراحی پوسته و مواد آن

ملاحظات مهمی در حصول اطمینان از انتقال حرارت کارآمد، یکپارچگی ساختاری و مقاومت در برابر خوردگی هستند. صنایع و کاربردهای مختلف ممکن است به تنظیمات خاصی از مبدل های حرارتی پوسته و لوله بر اساس نیازهای عملیاتی منحصر به فرد خود نیاز داشته باشند.

پوسته، کاور بیرونی مبدل حرارتی است. عملکرد آن محافظت از اجزای داخلی و اطمینان از توزیع صحیح بار حرارتی است. ساختار پوشش بسته به نیازهای فرآیند خاص می تواند تک لایه یا دو لایه باشد. بیایید به عناصر اصلی آن نگاه کنیم:

• جنس بدنه: انتخاب مواد به شرایط کار مبدل حرارتی بستگی دارد. فولاد ضد زنگ، آلومینیوم و تیتانیوم به دلیل مقاومت در برابر خوردگی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند.
• شکل بدنه: بسته به نیازهای کاربرد خاص، پوشش ممکن است به شکل استوانه یا مستطیل باشد.
• پوشش پوششی: پوشش معمولاً برای دسترسی به اجزای داخلی برای نگهداری و تعمیر استفاده می شود.

2. لوله ها:

لوله ها عناصر اصلی هستند که انتقال حرارت از طریق آنها انجام می شود. آنها در داخل محفظه قرار می گیرند و با مایع خنک کننده (به عنوان مثال، آب گرم یا بخار) پر می شوند. بیایید جنبه های اصلی لوله ها را در نظر بگیریم:

• مواد لوله: انتخاب مواد لوله به خواص مایع خنک کننده و شرایط عملیاتی بستگی دارد. به طور معمول از فولاد کربن، فولاد ضد زنگ یا مس استفاده می شود.
• توزیع لوله: لوله را می توان به روش های مختلفی از جمله توزیع مستقیم، توزیع مورب و مارپیچ در بدنه قرار داد. این بر راندمان انتقال حرارت تأثیر می گذارد.
• اتصال با پوشش: لوله ها به طور محکم به پوشش متصل می شوند تا از انتقال حرارت قابل اطمینان اطمینان حاصل شود. معمولاً از لوله‌های تبادل حرارتی مجهز به پره‌ها برای افزایش سطح تبادل حرارت استفاده می‌شود.

3. پره ها:

باله ها (یا لاملاها) در یک مبدل حرارتی پوسته و لوله عنصر مهمی هستند که کارایی انتقال حرارت بین دو محیط را بهبود می بخشد. در اینجا برخی از جنبه های کلیدی باله ها در مبدل های حرارتی پوسته و لوله آورده شده است:

1. افزایش سطح انتقال حرارت:

   • دنده ها به عنوان عناصر اضافی روی سطح داخلی یا خارجی لوله ها نصب می شوند. وجود آنها به طور قابل توجهی سطح موجود برای انتقال حرارت بین مایع خنک کننده در لوله ها و محیط را افزایش می دهد.

2. بهبود انتقال حرارت:

   • با افزایش سطح تبادل گرما، باله ها انتقال حرارت کارآمدتر را بین محیط های گرم و سرد ارتقا می دهند. این امر به ویژه در مواردی که یکی از رسانه ها دمای بالایی دارد، اهمیت دارد.

3. افزایش آشفتگی:

   • پره ها در جریان مایع خنک کننده آشفتگی ایجاد می کنند که باعث اختلاط بهتر و انتقال حرارت بهتر می شود. این امر به ویژه هنگام تبادل گرما با گازها یا مایعات با رسانایی حرارتی پایین بسیار مهم است.

4. انتخاب مواد:

   • مواد مورد استفاده برای ساخت پره ها باید دارای رسانایی حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی خوبی باشند. مواد متداول مورد استفاده آلومینیوم یا مس هستند.

5. انواع دنده ها:

   • دنده ها می توانند اشکال مختلفی مانند تیغه، مارپیچ یا لوله فنلاندی داشته باشند. انتخاب یک نوع خاص به نیازهای تبادل حرارت و پیکربندی خاص مبدل حرارتی بستگی دارد.

6. کاربرد در صنعت:

   • مبدل های حرارتی پوسته و لوله با پره ها به طور گسترده در صنایع مختلف مانند انرژی، صنایع شیمیایی و تولید مواد غذایی استفاده می شود. آنها در فرآیندهایی که به سرمایش یا گرمایش قابل توجهی نیاز است، موثر هستند.

7. نظافت و نگهداری:

   • باله ها به خصوص در محیط هایی که ذرات جامد وجود دارند می توانند مستعد آلودگی باشند. تمیز کردن و نگهداری منظم مبدل حرارتی برای حفظ کارایی آن ضروری است.

پره های یک مبدل حرارتی پوسته و لوله نقش کلیدی در بهینه سازی انتقال حرارت و اطمینان از عملکرد کارآمد دستگاه در فرآیندهای مختلف تکنولوژیکی دارند.

4. بافل ها:

اجزای مبدل حرارتی پوسته و لوله

بافل ها اجزای ضروری در مبدل های حرارتی پوسته و لوله هستند و نقش مهمی در بهینه سازی راندمان انتقال حرارت دارند. بیایید هدف و ویژگی های بافل ها در یک مبدل حرارتی پوسته و لوله را بررسی کنیم:

•  هدف از بافل:

• کنترل جریان: بافل ها برای کنترل و هدایت جریان سیال در داخل پوسته طراحی شده اند. آنها مسیری را برای سیال ایجاد می کنند و اطمینان حاصل می کنند که مسیر خاصی را هنگام عبور از مبدل حرارتی دنبال می کند. این جریان کنترل شده اثربخشی انتقال حرارت را افزایش می دهد.

• ایجاد آشفتگی: بافل ها باعث ایجاد تلاطم در جریان سیال می شوند. جریان آشفته به جلوگیری از تشکیل لایه های مرزی کمک می کند و باعث اختلاط بهتر سیال می شود. آشفتگی برای به حداکثر رساندن نرخ انتقال حرارت با حفظ ضریب انتقال حرارت بالا بسیار مهم است.

• یکنواختی دما: با هدایت سیال در یک مسیر مشخص، بافل ها به توزیع یکنواخت تر دما در سراسر مبدل حرارتی کمک می کنند. این امر به ویژه در کاربردهایی که حفظ مشخصات دمایی ثابت حیاتی است، اهمیت دارد.

•  انواع بافل:

• بافل های قطعه ای: بافل های جزئی هستند که فقط بخشی از محیط پوسته را می پوشانند. آنها اغلب در شرایطی استفاده می شوند که مصالحه بین راندمان انتقال حرارت و افت فشار ضروری است.

• بافل های تمام طول: این بافل ها تمام طول پوسته را گسترش می دهند و حداکثر راندمان انتقال حرارت را ارائه می دهند. با این حال، آنها ممکن است منجر به افت فشار بیشتر شوند.

• بافل دیسکی و دونات: این بافل ها به ترتیب به شکل دیسک و دونات هستند. آنها برای ایجاد یک مسیر پر پیچ و خم تر برای سیال، افزایش تلاطم و بهبود انتقال حرارت استفاده می شوند.

• چیدمان بافل ها:

• بافل های عرضی: بافل های عرضی که عمود بر لوله ها قرار می گیرند، سیال را مجبور می کنند از یک طرف پوسته به طرف دیگر جریان یابد. این ترتیب در ترویج تلاطم موثر است.

• بافل های طولی: بافل های طولی که موازی لوله ها هستند، سیال را در طول پوسته هدایت می کنند. این آرایش می تواند یکنواختی دما را افزایش دهد.

• درج نوار پیچ خورده: در برخی موارد از نوارهای پیچ خورده به عنوان جایگزینی برای بافل های سنتی استفاده می شود. این درج ها باعث ایجاد تلاطم و افزایش انتقال حرارت می شوند.

• تأثیر بر عملکرد مبدل حرارتی:

• افزایش انتقال حرارت: بافل ها به طور قابل توجهی انتقال حرارت را با افزایش جریان آشفته افزایش می دهند. این اطمینان حاصل می کند که سیال در تماس نزدیک با سطوح تبادل حرارت است و عملکرد حرارتی کلی را بهینه می کند.

• افت فشار: در حالی که بافل ها انتقال حرارت را افزایش می دهند، همچنین می توانند منجر به افزایش افت فشار در مبدل حرارتی شوند. ملاحظات طراحی شامل یافتن تعادل بین به حداکثر رساندن راندمان انتقال حرارت و مدیریت افت فشار در محدوده قابل قبول است.

• ملاحظات طراحی:

• فاصله بین بافل ها: فاصله بین بافل ها یک پارامتر طراحی حیاتی است. بر سرعت و تلاطم سیال تأثیر می گذارد و بر انتقال حرارت و افت فشار تأثیر می گذارد.

• برش بافل: برش یا باز شدن در بافل بر الگوی جریان تأثیر می گذارد. برش های بافل با طراحی مناسب جریان کارآمد سیال و انتقال حرارت را تضمین می کند.

به طور خلاصه، بافل ها در یک مبدل حرارتی پوسته و لوله برای دستیابی به عملکرد بهینه انتقال حرارت ضروری هستند. طراحی و چیدمان آنها به دقت در نظر گرفته شده است تا تعادلی بین افزایش راندمان انتقال حرارت و مدیریت افت فشار ایجاد شود.

پست ما را در لینکدین مشاهده کنید.

نتیجه گیری:

اجزای مبدل حرارتی پوسته و لوله

ساختار یک مبدل حرارتی پوسته و لوله یک سیستم پیچیده و دقیق تنظیم شده است که هر جزء نقش منحصر به فردی در تضمین انتقال حرارت کارآمد دارد. انتخاب بهینه مواد، شکل و توزیع هر عنصر امکان ایجاد مبدل های حرارتی را فراهم می کند که نیازهای فرآیندهای مختلف صنعتی را برآورده می کند.