این نوع مبدل حرارتی صنعتی كه كاربرد زیادی در صنایع مختلف دارند مبدل های حرارتی پوسته-لوله ای با مقطع دایره ای که در پوسته ای استوانه شکل نصب شده اند ساخته می شوند. بطوریکه محور لوله ها موازی با محور پوسته است.
مبدل حرارتی پوسته و لوله
مبدل حرارتی پوسته لوله ای بصورت وسیعی بعنوان خنک کن های روغن و چگالنده ها و پیش گرمکن ها در نیروگاه و به عنوان مولدهای بخار در نیروگاههای هسته ای و در کاربردهای صنایع فرآیندی و شیمیایی استفاده می شود.
در این مبدل ها یک سیال داخل لوله ها و سیال دیگر در سمت پوسته بصورت متقاطع با لوله ها و یا در طول آن ها جریان دارد. مبدل های حرارتی پوسته و لوله (shell & tube) معروفترین نوع مبدل حرارتی در صنایع و کارخانجات به خصوص صنعت پتروشیمی می باشند .
این نوع مبدل ها قابل استفاده برای سطح تماس زیاد با فشار بالاتر از 30 بار و حرارت بیشتر از 260 درجه سانتیگراد می باشد. می توان گفت که ساختمان مبدل ها شامل تعدادی لوله است که در داخل یک استوانه قرار می گیرند و دو سیال مورد نظر که یکی سرد و دیگری گرم است، بدون اینکه بطور مستقیم با یکدیگر برخورد کنند از طریق دیواره فلزی لوله ها با یکدیگر تبادل حرارت خواهند کرد.
به عبارت دیگر یکی از این دو سیال در لوله ها و دیگری در اطراف لوله ها ، درون پوسته جریان خواهد داشت. دو سیال می توانند در دو فاز و در جهات نا همسو حرکت کنند.
یک مبدل حرارتی پوسته و لوله از سه قسمت اصلی تشکیل شده است :
- هدر جلویی : قسمت ورودی سیال به داخل تیوب های مبدل می باشد.
- هدر پشتی : قسمت خروجی سیال از مبدل برای مبدل های یک گذر و قسمت برگرداننده سیال به هدر جلویی برای مبدل های چند گذر می باشد.
- تیوب باندل : که شامل تیوب، نگهدارنده تیوب، بافل، tie rods و … می باشد. پوسته نگهدارنده تیوب باندل می باشد.
مبدل های حرارتی پوسته و لوله به سه دسته زیر تقسیم می شوند :
- مبدل های با تیوب شیت ثابت (Fixed Tube Sheet Exchanger)
- مبدل با لوله های U شکل (U – Tube Exchanger)
- مبدل های یک سر شناور (Floating Head Heat Exchanger)
نحوه جانمایی تیوب ها
انتخاب قطر تیوب با توجه به خاصیت رسوب زدایی سیال، فاصله مورد نیاز بین تیوب ها و هزینه انتخاب می شود. به طور معمول قطر خارجی تیوب ها بین 19.05 تا 25.4 میلی متر در نظر گرفته می شود، که در واحدهای کوچک، این قطر خارجی می تواند تا 6.35 میلی متر کوچک شود.
حداکثر طول تیوب برای مبدل های حرارتی که قابلیت خارج کردن باندل را داشته باشند، محدود به 9 متر می شود. حداکثر طول تیوب برای مبدل های حرارتی تیوب باندل ثابت محدودیتی نداشته و معمولاً تا حداکثر 15 متر در نظر گرفته می شوند. تیوب ها می توانند به صورت مثلثی و یا مربعی در طول باندل چیده شوند.
در مواقعی که نیاز به تمیزکاری مکانیکی وجود داشته باشد، تیوب ها به صورت مربعی چیده می شوند. نحوه چیدمان تیوب به صورت مثلثی امکان قرارگیری تعدا بیشتری تیوب در فضای موجود در طول باندل را فراهم می کند.
نحوه قرار گیری بافل ها
بافل ها به دو منظور در مورد استفاده قرار میگیرند. هدایت سیال و نگهداشتن لوله ها برای جلوگیری از لرزش و جابجایی . با نصب بافل ها جریان عبوری سیال در پوسته تقریبا عمود بر جریان عبوری سیال داخل لوله ها می شود که این امر موجب افزایش انتقال انرژی حرارتی و در نتیجه افزایش راندمان کار می گردد .
پلیت برخورد
این پلیت که بزرگتر از قطر سوراخ ورودی نازل می باشد، حدود 6 میلی متر ضخامت و به صورت مسطح یا خمیده می باشد. این پلیت جهت مانع شدن از ورود اجسام صلب یا قطرات مایع گرفتار شده در سمت پوسته، بعد از ورودی نازل و قبل از ورودی تیوب ها نصب می شود.
منبع: وبلاگ سبلان
مطالب کامل و آموزنده است.
خیلی ممنون بابت مطالب مفیدتون.