مبدل حرارتی (هیت اکسچنجر) پوسته ولوله
مبدل حرارتی پوسته و لوله (Shell & Tube Heat Exchanger) یکی از انواع رایج مبدل های حرارتی است که کاربرد وسیعی در صنایع شیمیایی، پتروشیمی، نفت و گاز و معدنی کاربرد فراوانی دارد، به عنوان مثال برای واحدهای تقطیر نفت خام دارد. همانطور که از نام آن پیداست این مبدل از یک مخزن استوانه‌ای شکل بزرگ (پوسته) در فشار بالا و تعداد زیادی لوله در داخل آن تشکیل شده است. مایع سرد می تواند در داخل لوله‌ها حرکت می‌کند و بخار داغ بر روی لوله‌ها و درون پوسته جریان دارد. به علت تعداد زیاد این لوله‌ها و سطح تماس بالایی که ایجاد می‌کند، حرارت بخار به مایع داخل لوله منتقل شده و دمای مایع را افزایش می دهد. در این حالت به سمت لوله، "سمت سرد" و به سمت پوسته، "سمت داغ" گفته می شود. بسته به سیال کاری سمت سرد و داغ پوسته قابل تغییر است.
انواع مبدل های حرارتی پوسته و لوله
1) مبدل حرارتی با تیوب شیت ثابت
تیوب شیت ابتدا و انتها به پوسته جوش خورده و به طور ثابت مهار میشود.
2) مبدل با لوله های U شکل
تیوب ها از یک سمت وارد پوسته شده، به صورت Uشکل دور میزنند و در نهایت از سمت وارد شده خارج میشود.
3) مبدل های یک سر شناور
تیوب شیت در یک سمت به پوسته متصل شده و آزادی حرکت ندارد اما در سمت دیگر آزادانه شناور میشود و از مشکلات ناشی ازاختلاف انبساط حرارتی جلوگیری میشود. هم چنین قابلیت پاکسازی مکانیکی و نگهداری را نیز دارند
کاربرد و مزایای بافل (Baffle)
به منظور افزایش انتقال حرارت بین سیال عبوری از پوسته با سطح خارجی لوله ها از سپرک هایی استفاده میشود که باعث افزایش تماس میشود و همچنین علاوه بر هدایت سیال، نگهداشتن لوله برای جلوگیری از لرزش و جابه جایی لوله ها را بر عهده دارد.سپرک ها با ایجاد آشفتگی در جریان میزان انتقال حرارت را افزایش داده و راندمان را بالا میبرد.
انواع بافل ها در مبدل حرارتی پوسته و لوله
|
یک بخشی (single segmented baffle) |
|
|
دو بخشی (double segmented baffle) |
|
|
دیسکی (disk baffle) |
برش بافل
بخشی که برش بافل (Baffle cut) نامیده میشود، مسیری است که به جریان سیال اجازه داده میشود که به طور موازی با محور لوله ها از بین بافل ها عبور نماید. بسته به نوع بافل میتواند متفاوت باشد اما معمولا برای بافل های تک بخشی25% و برای بافل های چند بخشی 45% است.
فضای بین دو بافل
فاصله ی بین دو بافل مجاور را گویند.
جهت برش بافل
برش بافل میتواند شکل های گوناگونی داشته باشد همانطور که در شکل مشاهد میشود بافل ها میتوانند مانند شکل a دارای برش های افقی، مانند شکل bدارای برش عمودی و یا مانند سایر اشکال c,d,e بافل هایی مانند بخش های هاشور زده داشته باشند.
انتهای دسته لوله ها در مبدل حرارتی پوسته و لوله به تیوب شیت متصل است که وظیفه آن مهار و آب بندی شیت ها نسبت به یکدیگر میباشد.
سفارشی سازی مبدل های حرارتی پوسته و لوله
شرکت کالاک مبدل های حراری پوسته و لوله را با توجه به شرایط کاری مشتریان از قبیل دبی، دما، فشار، نوع سیال کاری (خورندگی و قدرت سایش) طراحی می کند و سپس پس از تایید مشتری آنرا تولید می نماید. اگر مشتریان فقط به طراحی (sizing) مبدل نیاز دارند، شرکت کالاک می تواند آنرا با نرم افزارهای مختلف از جمله Aspen EDR انجام دهد.