حزمة أنابيب بديلة بأحجام مخصصة لمبادل حرارة ذو رأس عائم

مجموعة أنابيب بديلة لمبادل حراري ذو رأس عائم | أحجام مخصصة

ما هي مجموعة الأنابيب؟

مجموعة الأنابيب هي المكون الأساسي لمبادل حراري ذو غلاف وأنبوب، وتتكون من أنابيب وصفائح أنابيب وحواجز وفواصل وقضبان ربط. عند استخدامها لاستبدال المبادلات الحرارية ذات الرأس العائم، تتم إعادة تكوين مجموعة الأنابيب لتناسب تصميم صفيحة الأنابيب الثابتة، مما يوفر مزايا مميزة من حيث التكلفة والبساطة والموثوقية لتطبيقات معينة. هذا الانتقال ذو صلة خاصة في السيناريوهات التي تكون فيها الإجهادات الحرارية قابلة للإدارة، أو تكون متطلبات الصيانة ضئيلة، أو تفضل الظروف التشغيلية تصميمًا قويًا ومقاومًا للتسرب. فيما يلي تفصيل تفصيلي لدور مجموعة الأنابيب في استبدال المبادلات ذات الرأس العائم، بما في ذلك المواصفات الفنية واعتبارات التصميم والمقايضات.

المكونات الرئيسية لمجموعة الأنابيب

1. الأنابيب:

   • المادة: الفولاذ المقاوم للصدأ (316L)، التيتانيوم، سبائك النحاس والنيكل، أو Inconel، يتم اختيارها لمقاومة التآكل والتوصيل الحراري.

   • القطر: عادةً ما يكون من ¾" إلى 1.5" OD (19–38 مم)، بسمك جدار من 1.2–3 مم (BWG 12–18).

   • التخطيط: أنماط مثلثة (30°/60°)، مربعة (90°)، أو مربعة دوارة لتحسين نقل الحرارة والوصول إلى التنظيف.

2. صفائح الأنابيب:

   • ألواح دائرية سميكة (فولاذ كربوني، فولاذ مقاوم للصدأ، أو مواد مكسوة) تعمل على تثبيت الأنابيب.

   • يتم لحام الأنابيب أو لفها أو توسيعها في الصفائح للحصول على ختم صلب ومقاوم للتسرب.

3. الحواجز:

   • الأنواع: مقطعية (الأكثر شيوعًا)، حلزونية، أو حواجز قضيبية لتوجيه التدفق على جانب الغلاف ومنع الاهتزاز.

   • التباعد: 20–50% من قطر الغلاف؛ يؤدي التباعد الأقرب إلى زيادة الاضطراب ولكنه يرفع من انخفاض الضغط.

4. قضبان الربط والفواصل:

   • تحافظ على محاذاة الحاجز وسلامة مجموعة الأنابيب تحت الضغوط التشغيلية.

لماذا تستبدل المبادلات ذات الرأس العائم بمجموعات الأنابيب الثابتة؟

تسمح المبادلات الحرارية ذات الرأس العائم بالتمدد الحراري عن طريق السماح لصفحة أنابيب واحدة "بالطفو"، مما يتيح إزالة مجموعة الأنابيب بسهولة للصيانة. ومع ذلك، يفضل استخدام مجموعات صفائح الأنابيب الثابتة عندما:

• تخفيض التكلفة أمر بالغ الأهمية (لا يوجد تجميع رأس عائم، عدد أقل من الأختام).

• يجب تقليل خطر التسرب (تلغي صفائح الأنابيب الملحومة أعطال الحشية).

• تتطلب ظروف الضغط العالي/درجة الحرارة العالية (HPHT) بناءً قويًا.

• يكون التلوث ضئيلاً، مما يقلل الحاجة إلى التنظيف الميكانيكي المتكرر.

التعديلات الفنية لاستبدال مجموعة الأنابيب الثابتة

1. إدارة الإجهاد الحراري:

   • تستوعب الرؤوس العائمة بطبيعتها التمدد الحراري، لكن مجموعات الأنابيب الثابتة تتطلب:

     • وصلات التمدد: وصلات منفاخ أو ذات حواف على الغلاف لامتصاص التمدد التفاضلي (هام إذا كانت ΔT > 50–100°C).

     • مطابقة المواد: استخدام مواد الغلاف/الأنبوب ذات معاملات التمدد الحراري المماثلة (على سبيل المثال، غلاف فولاذ كربوني مع أنابيب فولاذ كربوني).

2. تصميم الضغط:

   • يتم زيادة سمك صفائح الأنابيب الثابتة (حتى 300 مم) لتحمل الضغط العالي (حتى 300 بار على جانب الأنبوب).

   • أقطار الأنابيب الأصغر (على سبيل المثال، ¾") تعزز مقاومة الضغط.

3. تخفيف التلوث:

   • درجة ميل الأنبوب الأوسع (1.25–1.5x قطر الأنبوب) لتقليل الانسداد.

   • أنابيب ناعمة أو مطلية (على سبيل المثال، PTFE) للسوائل اللزجة أو المسببة للتآكل.

4. أحكام الصيانة:

   • منافذ التنظيف الكيميائي أو أنظمة CIP (التنظيف في المكان) للتعويض عن المجموعات غير القابلة للإزالة.

المقارنة: مجموعة الأنابيب الثابتة مقابل الرأس العائم

مزايا مجموعات الأنابيب الثابتة في الاستبدال

1. كفاءة التكلفة:

   • يزيل مكونات الرأس العائم (على سبيل المثال، حلقات الدعم المقسمة، أختام الغدة)، مما يقلل من تكاليف التصنيع والصيانة.

2. تصميم مضغوط:

   • مثالي للتركيبات المقيدة بالمساحة بسبب قلة الأجزاء المتحركة.

3. المتانة:

   • تتحمل صفائح الأنابيب الملحومة ضغوطًا ودرجات حرارة أعلى دون تسرب.

4. تشغيل مبسط:

   • لا يوجد خطر من سوء محاذاة الرأس العائم أو تدهور الختم بمرور الوقت.

القيود واستراتيجيات التخفيف

1. قيود التمدد الحراري:

   • الحل: قم بتركيب وصلات تمدد أو استخدم تصميمات غلاف مرنة (على سبيل المثال، منفاخ).

2. الحساسية للتلوث:

   • الحل: دمج أنظمة التنظيف الآلية (على سبيل المثال، CIP) أو الطلاءات المضادة للتلوث.

3. مجموعات غير قابلة للإزالة:

   • الحل: تصميم للتنظيف الكيميائي أو تحديد أنابيب فائقة النعومة لتأخير التلوث.

التطبيقات المناسبة لاستبدال مجموعة الأنابيب الثابتة

1. المصافي:

   • مبردات الغاز عالية الضغط حيث تفوق مخاطر التسرب احتياجات الصيانة.

2. محطات الطاقة:

   • سخانات مياه التغذية ومبردات زيت التشحيم ذات الدورات الحرارية المستقرة.

3. المعالجة الكيميائية:

   • مبادلات السوائل غير الملوثة (على سبيل المثال، المذيبات، السوائل المقطرة).

4. أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء:

   • المبردات والمكثفات ذات دوائر المياه النظيفة.

المعايير والامتثال

• TEMA Class R/C/B: يملي قواعد التصميم لمبادلات صفائح الأنابيب الثابتة.

• ASME BPVC Section VIII: يحكم المكونات المصنفة للضغط (صفائح الأنابيب، الأغلفة).

• ISO 16812: تحدد المتطلبات المتعلقة بالأداء الحراري والتصميم الميكانيكي.