맞춤형 플로팅 헤드 쉘 앤 튜브 열교환기 설계 및 조립 서비스

맞춤형 쉘 앤 튜브 열교환기 설계 및 조립 서비스​

쉘 앤 튜브 열교환기란 무엇인가?

쉘 앤 튜브 열교환기(STHE)는 산업 분야에서 널리 사용되는 열 전달 장치입니다. 원통형 쉘 안에 튜브 묶음이 들어 있어 두 유체 간의 효율적인 열 에너지 교환을 용이하게 합니다. 한 유체는 튜브 내부(튜브 측)로 흐르고 다른 유체는 쉘 내부의 튜브 주변(쉘 측)으로 흐릅니다.

주요 구성 요소

• 쉘: 외부 원통형 용기로, 일반적으로 강철, 스테인리스강 또는 합금으로 제작됩니다.
• 튜브: 열 전달 및 세척을 최적화하기 위해 삼각형, 사각형 또는 회전 패턴으로 배열된 소구경 튜브.
• 튜브 시트: 튜브 끝을 고정하는 천공된 판으로, 종종 쉘에 용접 또는 볼트로 고정됩니다.
• 배플: 쉘 측 흐름을 유도하고 난류를 강화하며 튜브를 지지합니다. 유형에는 세그먼트형, 디스크 앤 도넛형, 나선형이 있습니다.
• 헤더/엔드 캡: 튜브 측 유체 분배를 위한 입구 및 출구 챔버(예: 고정형, 플로팅형 또는 U자형 튜브 설계).

작동 원리

• 흐름 배열: 역류(가장 효율적이며 높은 온도 구배 유지) 또는 병렬 흐름.

• 열 전달: 튜브 벽을 통한 전도와 유체 간의 대류를 통해 발생합니다.

• 유체 상: 단상(액체/기체) 및 이상(응축/증발) 공정을 처리합니다.

STHE 유형

• 고정 튜브 시트: 고정 시트에 용접된 튜브; 단순하지만 열팽창 처리가 제한적입니다.

• U자형 튜브: U자 모양으로 구부러진 튜브로 자유로운 팽창을 허용합니다. 고온 차이에 이상적입니다.

• 플로팅 헤드: 쉬운 유지 보수를 위해 튜브 묶음을 제거할 수 있습니다. 열 응력 및 파울링을 처리합니다.

• TEMA 분류: 표준(예: TEMA A, B, C)은 응용 분야에 따라 기계적 설계 및 공차를 정의합니다.

설계 고려 사항

• 재료: 부식 저항성, 온도 및 압력에 따라 선택됩니다(예: 티타늄, 구리 합금).

• 열팽창: 팽창 조인트, U자형 튜브 또는 플로팅 헤드를 통해 처리됩니다.

• 압력 강하: 난류 대 펌핑 비용을 최적화하기 위해 배플 설계를 균형 있게 조정합니다.

• 열 전달 계수(U): 표면적, 난류 및 파울링 최소화를 통해 향상됩니다.

• 파울링 완화: 정기적인 세척(화학적, 기계적), 재료 선택 및 예측 유지 보수.

응용 분야

• 발전소: 응축기, 오일 냉각기.

• 화학 처리: 반응기, 증류탑.

• HVAC: 냉각기, 열 회수 시스템.

• 석유 및 가스: 정유 원유 냉각.

• 선박: 엔진 냉각 시스템.

장점

• 높은 압력/온도 허용 오차.

• 다양한 유체(점성, 부식성)에 다용도로 사용 가능.

• 대용량으로 확장 가능.

• 긴 수명을 가진 견고한 구조.

단점

• 플레이트 열교환기에 비해 초기 비용 및 설치 공간이 더 큽니다.

• 복잡한 유지 보수(특히 고정 튜브 설계).

• 잠재적인 쉘 측 누출 및 파울링 문제.

플레이트 열교환기와의 비교

• STHE: 고압, 고파울링 응용 분야에 더 적합합니다.

• 플레이트: 컴팩트하고 저점도 유체에 효율적이지만 극한 조건에서는 덜 견고합니다.

최근 발전

• 재료: 내식성 합금 및 복합 재료.

• 향상된 표면: 열 전달을 개선하기 위한 핀 튜브.

• CFD 및 적층 제조: 최적화된 흐름 패턴 및 복잡한 형상.

• 지속 가능성: 폐열 회수 통합 및 친환경 냉매.