مبادله گرما شیل و لوله: ابزار اصلی برای مبادله گرما صنعتی

^{1طبقه بندی}

^{(1) با توجه به فرم ساختار}

^{- مبادله گرما لوله و صفحه ثابت:}

^{هر دو انتهای بسته لوله این مبادله گرما با جوش و سایر روش ها بر روی صفحه لوله ثابت می شوند و صفحه لوله با پوسته متصل می شود. ساختار ساده و هزینه کم دارد.با این حال، به دلیل ضریب های مختلف گسترش حرارتی بسته لوله و پوسته، هنگامی که تفاوت دمایی بزرگ است، ممکن است استرس های حرارتی در لوله ها و پوسته ایجاد شود،که منجر به تغییر شکل یا آسیب به لوله ها می شود.}

^{- مبادله گرما از نوع سر شناور:}

^{ورق لوله در یک انتهای مبادله گرما سر شناور ثابت است و ورق لوله (سر شناور) در انتهای دیگر می تواند به طور آزاد در پوسته حرکت کند.این ساختار می تواند به طور موثر جبران تفاوت در گسترش حرارتی بین بسته لوله و پوسته، و برای مواقع مناسب است که تفاوت درجه حرارت زیادی بین مایعات گرم و سرد وجود دارد.}

^{- مبادله گرما لوله ای شکل U:}

^{بسته لوله به شکل U است، و هر دو سر لوله ها بر روی همان صفحه لوله ثابت می شوند. این ساختار باعث می شود بسته لوله بتواند آزادانه گسترش یابد و انقباض یابد،همچنین می تواند بهتر با گسترش حرارتی سازگار شودعلاوه بر این، مبدل حرارتی لوله شکل U فقط یک صفحه لوله دارد، که نقاط اتصال بین صفحه لوله و لوله ها را کاهش می دهد و احتمال نشت را کاهش می دهد.تمیز کردن داخل لوله U سخت تر است زیرا لوله خم شده است، که باعث می شود سخت برای ابزار تمیز کردن به نفوذ عمیق. آن را اغلب در مایع لوله نسبتا تمیز است، استفاده می شود، آسان نیست به مقیاس موارد،مانند برخی از فرایندهای انتقال گرما گاز با دمای بالا و فشار بالا.}

^{(2) با توجه به راه جریان مایع از طریق نقاط}

^{- مبادله گرما با یک لوله و یک لوله:}

^{مایع گرم و مایع سرد در مبادله گرما فقط پس از یک فرآیند انتقال گرما. این ساختار مبادله گرما ساده است، اما بهره وری انتقال گرما نسبتا کم است.معمولا اعمال می شود به نیازهای بهره وری انتقال گرما بالا نیست و یا جریان مایع کوچک است.}

^{- مبادله گرما چند گذر و لوله:}

^{با قرار دادن پارتیشن ها در فرآیند لوله و / یا پوسته، مایع چندین بار به جلو و عقب جریان می یابد،بنابراین افزایش سرعت جریان مایع و زمان انتقال گرما و بهبود بهره وری انتقال گرمابه عنوان مثال، در برخی از کارخانه های شیمیایی در مقیاس بزرگ، به منظور استفاده کامل از انرژی حرارتی، مبادلات گرما چند مرحله ای و لوله ای برای مدیریت مقدار زیادی مایع استفاده می شود.}

^{2. نکات طراحی}

^{(1) محاسبه سطح تبادل گرما:
منطقه ی مبادله ی گرما بر اساس میزان وظایف مبادله ی گرما تعیین می شود. عوامل مانند سرعت جریان مایع،تغییرات دمایی و ظرفیت حرارت خاص دو مایع باید در نظر گرفته شوددر طراحی واقعی، اما همچنین یک حاشیه معینی را برای مقابله با تغییرات احتمالی در شرایط کار در نظر بگیرید.}

^{(2) انتخاب مواد:
برای مبادلات گرما لوله و پوسته فلزی، انتخاب مواد برای لوله ها و پوسته بسیار مهم است. عوامل مانند خوردگی مایع،دمای کار و فشار باید در نظر گرفته شوداگر مایع بسیار خوردنی باشد، مانند مواد شیمیایی حاوی اسید، لازم است مواد فلزی مقاوم به خوردگی مانند فولاد ضد زنگ، آلیاژ های تیتانیوم و غیره انتخاب شود.برای محیط کار با دمای بالا و فشار بالا، قدرت و مقاومت مواد در برابر دمای بالا نیز یک ملاحظه کلیدی است، به عنوان مثال در مبادله گرما دیگ فوق بحرانی،مواد فولادی آلیاژی می توانند برای برآورده کردن الزامات عملکرد تجهیزات استفاده شوند..}

^{(3) طراحی افت فشار:
کاهش فشار در حالی رخ می دهد که مایع از طریق لوله و دوره های پوسته جریان دارد.کاهش بیش از حد فشار مصرف انرژی حمل و نقل مایعات را افزایش می دهد و ممکن است بر عملکرد عادی کل سیستم تأثیر بگذارددر طراحی، از طریق انتخاب معقول قطر لوله، ترتیب و شکل صفحه تاشو و عوامل دیگر برای کنترل سرعت جریان مایع، به طوری که کاهش فشار کنترل شود.برای مثال، در طراحی محدوده لوله، استفاده از قطر لوله کوچکتر می تواند منطقه انتقال گرما را افزایش دهد، اما در عین حال سرعت جریان مایع و کاهش فشار را افزایش می دهد،پس بايد به طور جامع در نظر گرفته شود.}

^{3. فرآیند تولید}

^{(1) اتصال لوله و صفحه لوله:}

^{این یک پیوند کلیدی در ساخت مبادلات گرما لوله های فلزی و پوسته است. روش های اتصال رایج گسترش و جوش هستند.گسترش از طریق روش های مکانیکی یا هیدرولیکی است که باعث تغییر شکل پلاستیکی لوله می شود، به طوری که آن را نزدیک به سوراخ صفحه لوله، این راه مناسب برای فشار پایین است، دمای موارد بالا نیست.این است که به اتصال لوله و صفحه لوله با هم از طریق فرآیند جوش، که می تواند قدرت اتصال بالاتر را فراهم کند و برای فشار بالا، دمای بالا و سایر شرایط سخت کار مناسب است.گاهی اوقات همچنین استفاده می شود گسترش + اتصال کامپوزیت جوش، به منظور استفاده کامل از مزایای هر دو.}

^{(2) تولید پوسته:}

^{پوسته به طور کلی از شکل استوانه ای از طریق فرآیند صفحه رول، جوش و سایر فرآیندهای ساخته شده است. در فرآیند تولید، برای اطمینان از گرد بودن پوسته،راست بودن و یکسانی ضخامت دیواربرای پوسته های بزرگ، آزمایش غیر مخرب، مانند آزمایش فوق صوت، آزمایش اشعه و غیره، نیز برای اطمینان از کیفیت پوسته و جلوگیری از نقص های جوش و مشکلات دیگر مورد نیاز است.}

^{(3) فرآیند مونتاژ:}

^{در هنگام جمع آوری مبادله گرما، ابتدا، بسته های لوله باید بر روی صفحه لوله نصب شده و ثابت شود، و سپس بسته های لوله و صفحه لوله باید در پوسته با هم نصب شوند.در طول این فرآیند، باید مراقب محافظت از بسته لوله برای جلوگیری از آسیب رساندن به لوله ها باشید. در عین حال، اجزای مانند صفحه تاشو باید نصب شوند.و باید اطمینان حاصل شود که موقعیت نصب هر جزء دقیق است تا اطمینان حاصل شود که مایع می تواند مطابق مسیر طراحی شده جریان یابد..}

^{4ملاحظات عملیاتی و نگهداری}

^{(1) عملیات:}

^{هنگام شروع مبادله گرما، مایع را به آرامی وارد کنید تا از آسیب به تجهیزات ناشی از شوک حرارتی و عوامل دیگر جلوگیری شود.ابتدا به آرامی دریچه مایع سرد را باز کنید، به طوری که مایع سرد به تدریج مبادله گرما را پر می کند و سپس مایع داغ را وارد می کند و سرعت جریان مایع داغ و سرعت تغییر دمای را کنترل می کند.به فشار مایع دقت کنیددر صورت وجود ناهنجاری هایی مانند افزایش ناگهانی فشار یا کاهش شدید دمایدر زمان مناسب اقدام کنید، مانند تنظیم باز کردن شیر یا متوقف کردن عملکرد تجهیزات.}

^{(2) نگهداری:}

^{بازرسی و نگهداری منظم مبادله گرما کلید اطمینان از عملکرد پایدار طولانی مدت آن است. بازرسی اصلی شامل اینکه آیا نشت، خوردگی، مقیاس و غیره وجود دارد.از لوله هابرای مشکل مقیاس بندی، با توجه به ماهیت و ضخامت لایه مقیاس،از روش های تمیز کردن شیمیایی یا مکانیکی استفاده می شود.. تمیز کردن شیمیایی استفاده از واکنش های شیمیایی و لایه مقیاس واکنش شیمیایی است، لایه مقیاس حل می شود یا جدا می شود؛ تمیز کردن مکانیکی از طریق روش های فیزیکی است،مثل استفاده از برس، تفنگ آب با فشار بالا و سایر ابزارها برای حذف لایه ترازو.}