مبادل حراري صغير من نوع الأنبوب والغلاف | مدمج / مُركب على هيكل | أنبوب ثابت / أنبوب على شكل حرف U | المواد: فولاذ كربوني / 304 / 316L / تيتانيوم
نظرة عامة - مبادل حراري مدمج من الأنبوب والغلاف
المبادل الحراري الصغير من نوع الأنبوب والغلاف هو وحدة نقل حرارة مدمجة مصممة للتطبيقات ذات الواجب المنخفض إلى المعتدل حيث تكون مساحة الأرضية، ووقت التركيب، والتكلفة الرأسمالية محدودة. تتراوح أقطار الغلاف النموذجية من DN100 إلى DN500، مع مساحات نقل حرارة من 1 متر مربع إلى 50 متر مربع لكل وحدة.
تم تصميم هذا المنتج وتصنيعه وفقًا لمعايير TEMA Class C أو B، و ASME Section VIII Division 1، و GB/T 151. وهو مناسب لتبريد العمليات، وتكييف العينات، وتبريد الزيت الهيدروليكي، وأخذ عينات البخار، وخدمة المصانع التجريبية، والأنظمة المساعدة في المصانع الأكبر.
التطبيقات النموذجية
| التطبيق | سائل جانب الأنبوب | سائل جانب الغلاف | الواجب النموذجي |
|---|---|---|---|
| مبرد زيت هيدروليكي | زيت هيدروليكي | ماء تبريد | 5 - 50 كيلو واط |
| مبرد عينات | عينة عملية | ماء تبريد | 1 - 10 كيلو واط |
| أخذ عينات البخار | بخار / تكثيف | ماء تبريد | 2 - 20 كيلو واط |
| مفاعل مصنع تجريبي | سائل عملية | وسط تسخين أو تبريد | 5 - 100 كيلو واط |
| مبرد زيت ضاغط | زيت تشحيم | ماء تبريد | 10 - 80 كيلو واط |
| مبرد زيت تشحيم مساعد | زيت تشحيم توربين | ماء تبريد | 20 - 150 كيلو واط |
| خط جرعات كيميائية | محلول كيميائي | سائل تبريد أو تسخين | 1 - 30 كيلو واط |
أنواع الإنشاءات
أنبوب ثابت (TEMA L / M / N)
أنابيب مثبتة عند كلا الطرفين في ألواح أنابيب ثابتة
الغلاف وألواح الأنابيب ملحومة أو مثبتة بمسامير
مناسب للسوائل النظيفة في جانب الغلاف وفرق درجة الحرارة المعتدل
أقل تكلفة وأبسط بناء
أنبوب على شكل حرف U (TEMA U)
أنابيب منحنية على شكل حرف U، كلا الطرفين مثبتان في لوح أنابيب واحد
تتمدد الأنابيب بحرية، مما يستوعب فرق درجة الحرارة الكبير
حزمة قابلة للإزالة لتنظيف جانب الغلاف
مناسب لفرق درجة الحرارة العالي وجانب الأنبوب عالي الضغط
رأس عائم (TEMA P / S / T)
لوح أنابيب واحد ثابت، وواحد عائم
حزمة قابلة للإزالة بالكامل للتنظيف الميكانيكي على كلا الجانبين
مناسب لخدمة التلوث وفرق درجة الحرارة الكبير
تكلفة أعلى من الأنبوب الثابت أو على شكل حرف U
معلمات التصميم
| المعلمة | النطاق | ملاحظة |
|---|---|---|
| قطر الغلاف | DN100 - DN500 | بصمة مدمجة |
| قطر الأنبوب الخارجي | 12.7 مم - 25.4 مم | قطر خارجي أصغر لضغط أعلى |
| سمك جدار الأنبوب | 1.0 مم - 2.5 مم | وفقًا لـ ASME VIII-1 UG-27 |
| طول الأنبوب | 500 مم - 3000 مم | محدود بالنقل والمناولة |
| مساحة نقل الحرارة | 1 متر مربع - 50 متر مربع | لكل وحدة |
| ضغط التصميم (جانب الأنبوب) | حتى 4.0 ميجا باسكال | متاح أعلى حسب التصميم الخاص |
| ضغط التصميم (جانب الغلاف) | حتى 2.5 ميجا باسكال | متاح أعلى حسب التصميم الخاص |
| درجة حرارة التصميم | -20 درجة مئوية إلى +400 درجة مئوية | يعتمد على المواد |
| مسافة الأنبوب | 1.25 × - 1.5 × قطر الأنبوب الخارجي | ترتيب مثلثي أو مربع |
| عدد ممرات الأنبوب | 1، 2، أو 4 | حسب التصميم الحراري |
| عدد ممرات الغلاف | 1 أو 2 | حسب التصميم الحراري |
اختيار المواد
مواد الأنبوب ولوح الأنبوب
| المادة | المواصفات | نطاق درجة الحرارة | التطبيق |
|---|---|---|---|
| فولاذ كربوني | SA-179 / SA-106 Gr.B | -20 درجة مئوية إلى +425 درجة مئوية | ماء، زيت، بخار، سوائل نظيفة |
| ستانلس ستيل 304 / 304L | ASTM A213 | -196 درجة مئوية إلى +400 درجة مئوية | سوائل أكالة قليلاً، بخار نظيف |
| ستانلس ستيل 316 / 316L | ASTM A213 | -196 درجة مئوية إلى +400 درجة مئوية | أحماض عضوية، محاليل ملحية، كلوريدات ≤ 200 جزء في المليون |
| تيتانيوم Gr.2 | ASTM B338 | -40 درجة مئوية إلى +230 درجة مئوية | مياه البحر، محلول ملحي، خدمة عالية الكلوريد |
مواد الغلاف
فولاذ كربوني SA-516 Gr.70 للسوائل غير الأكالة في جانب الغلاف
ستانلس ستيل 304L / 316L للسوائل الأكالة في جانب الغلاف
قد تختلف مادة الغلاف عن مادة الأنبوب لتحسين التكلفة
مواد الحشوات
| نوع الحشوة | نطاق درجة الحرارة | حد الضغط | التطبيق |
|---|---|---|---|
| ألياف غير الأسبستوس | -40 درجة مئوية إلى +250 درجة مئوية | ≤ 4.0 ميجا باسكال | خدمة عامة |
| ملفوف حلزوني (ستانلس ستيل + جرافيت) | -196 درجة مئوية إلى +450 درجة مئوية | ≤ 10.0 ميجا باسكال | درجة حرارة وضغط عاليان |
| غلاف PTFE | -40 درجة مئوية إلى +200 درجة مئوية | ≤ 2.0 ميجا باسكال | خدمة أكالة وعالية النقاء |
معلمات التصميم الحراري
| المعلمة | النطاق النموذجي | ملاحظة |
|---|---|---|
| معامل انتقال الحرارة الكلي (ماء إلى ماء) | 800 - 1500 واط/م²·كلفن | يعتمد على السرعة والتلوث |
| معامل انتقال الحرارة الكلي (زيت إلى ماء) | 200 - 600 واط/م²·كلفن | يعتمد على لزوجة الزيت |
| معامل انتقال الحرارة الكلي (بخار إلى ماء) | 1000 - 2500 واط/م²·كلفن | يعتمد على جودة البخار |
| سرعة جانب الأنبوب (سائل) | 0.5 - 2.5 م/ث | سرعة أعلى تزيد معامل انتقال الحرارة ولكنها تزيد أيضًا من انخفاض الضغط |
| سرعة جانب الغلاف (سائل) | 0.3 - 1.5 م/ث | محدود بانخفاض الضغط المسموح به |
| انخفاض الضغط المسموح به في جانب الأنبوب | 20 - 50 كيلو باسكال | حسب متطلبات التطبيق |
| انخفاض الضغط المسموح به في جانب الغلاف | 20 - 50 كيلو باسكال | حسب متطلبات التطبيق |
| عامل التلوث (ماء) | 0.0001 - 0.0003 م²·كلفن/واط | حسب جدول TEMA |
| عامل التلوث (زيت) | 0.0002 - 0.0005 م²·كلفن/واط | حسب جدول TEMA |
التكوينات القياسية
أنبوب ثابت - غطاء مثبت بمسامير
الغلاف: أنبوب سلس أو لوح ملفوف
لوح الأنبوب: مثبت بمسامير بين شفة الغلاف وشفة القناة
القناة: غطاء مثبت بمسامير مع وصلات شفة
الوصلات: ملولبة NPT أو شفة حسب ASME B16.5
التطبيق النموذجي: تبريد المياه، زيت التشحيم، تبريد العينات
أنبوب على شكل حرف U - حزمة قابلة للإزالة
الغلاف: أنبوب سلس مع إغلاق شفة في أحد الطرفين
لوح الأنبوب: لوح أنابيب ثابت واحد
الحزمة: قابلة للإزالة لتنظيف جانب الغلاف
الوصلات: شفة حسب ASME B16.5
التطبيق النموذجي: فرق درجة حرارة عالي، خدمة بخار
وحدة مُركبة على هيكل
مبادل حراري مُركب على هيكل فولاذي إنشائي مع أنابيب وصمامات وأجهزة قياس
يشمل: مقاييس درجة الحرارة، مقاييس الضغط، مؤشرات التدفق، وصمامات التحكم حسب الحاجة
أبعاد الهيكل: عادةً 1.0 متر × 0.8 متر إلى 2.5 متر × 1.5 متر
تتوفر حلقات رفع للنقل والتركيب
التطبيق النموذجي: مصنع تجريبي، أنظمة مساعدة، مواقع بعيدة
التصنيع والفحص
وصلة الأنبوب بلوح الأنبوب
موسع فقط: توسيع هيدروليكي عند 160 - 200 ميجا باسكال، استمرار لمدة 5 - 8 ثوانٍ
ملحوم فقط: لحام GTAW فيليه، ساق 1.5 - 2.0 مم
لحام + توسيع: لحام ختم بالإضافة إلى توسيع للخدمة الدورية
اختبار اختراق بنسبة 100% على الوصلات الملحومة
اختبار السحب على القطعة الأولى، الهدف ≥ 20 ميجا باسكال للفولاذ الكربوني
اختبار الضغط الهيدروستاتيكي
ضغط الاختبار: 1.3 × ضغط التصميم حسب ASME VIII-1 UG-99
مدة الاستمرار: ≥ 30 دقيقة
القبول: لا يوجد انخفاض في الضغط ولا تسرب مرئي
وسط الاختبار: ماء نظيف مع مثبط للتآكل
فحص الأبعاد
قطر الغلاف وطوله
نمط ثقوب لوح الأنبوب
اتجاه الفوهة وبروزها
الأبعاد الكلية وموقع حلقة الرفع
الوثائق لكل شحنة
شهادات اختبار المواد حسب EN 10204 3.1 أو 3.2
ورقة بيانات TEMA مكتملة حسب التصميم
تقرير فحص الأبعاد
تقرير اختبار الضغط الهيدروستاتيكي مع مخطط الضغط
تقارير NDE لاختبار PT و RT حسب الأداء
مواصفات إجراء اللحام وسجل تأهيل الإجراء
رسم كما هو مبني
دليل التشغيل والصيانة
قائمة اختيار - مبادل حراري صغير من الأنبوب والغلاف
أسماء سوائل جانب الأنبوب وجانب الغلاف
درجات حرارة الدخول والخروج لكلا الجانبين
ضغط التصميم لكلا الجانبين
درجة حرارة التصميم لكلا الجانبين
واجب الحرارة المطلوب بالكيلو واط
انخفاض الضغط المسموح به لكلا الجانبين
تفضيل المواد للأنابيب والغلاف
تفضيل نوع TEMA: أنبوب ثابت، أنبوب على شكل حرف U، أو رأس عائم
نوع الوصلة: ملولبة أو شفة
التركيب: مستقل أو مُركب على هيكل
متطلبات الأجهزة
المعيار المطبق: TEMA، ASME VIII-1، أو GB/T 151
بيان قيود التصميم - مبادل حراري صغير من الأنبوب والغلاف
يخضع المبادل الحراري الصغير من الأنبوب والغلاف للقيود التالية:
تم تصميمه فقط للضغط ودرجة الحرارة المحددين. التشغيل خارج هذه الحدود يبطل التصميم.
قد يتطلب تصميم الأنبوب الثابت وصلة تمدد إذا تجاوز فرق درجة الحرارة بين الأنابيب والغلاف 60 درجة مئوية للفولاذ الكربوني أو 40 درجة مئوية للفولاذ المقاوم للصدأ.
لا يُنصح بمحتوى صلب في جانب الأنبوب يزيد عن 2% بالوزن دون ترشيح مسبق.
يتطلب التنظيف الميكانيكي لجانب الأنبوب أنابيب مستقيمة وإمكانية الوصول إلى وجهي لوح الأنبوب. لا يمكن تنظيف حزم الأنابيب على شكل حرف U ميكانيكيًا داخل الأنابيب.
لخدمة التلوث، يُنصح بتصميم رأس عائم أو أنبوب على شكل حرف U مع حزمة قابلة للإزالة.
يجب أن يحتوي ماء الاختبار الهيدروستاتيكي للفولاذ المقاوم للصدأ على محتوى كلوريد ≤ 50 جزء في المليون لمنع تكسر التآكل الإجهادي.
تتطلب الوحدات المُركبة على هيكل أساسًا مستويًا وإمكانية وصول كافية للصيانة.
