بسته لوله یک جزء حیاتی از یک مبدل حرارتی پوسته و لوله است که یکی از رایج ترین انواع مبدل های حرارتی مورد استفاده در کاربردهای صنعتی است. بسته لوله شامل مجموعه ای از لوله ها است که یک سیال از طریق آنها جریان می یابد، در حالی که سیال دیگری در اطراف لوله ها (در سمت پوسته) جریان می یابد تا انتقال حرارت بین دو سیال را تسهیل کند.
سطح اصلی انتقال حرارت. ساخته شده از موادی با هدایت حرارتی بالا، مانند مس، فولاد ضد زنگ، تیتانیوم، یا فولاد کربن، بسته به کاربرد.
صفحات صافی که لوله ها را در جای خود نگه می دارند. لوله ها برای ایجاد یک مهر و موم ضد نشت به ورق های لوله جوش داده شده، منبسط شده یا غلتانده می شوند. ورق های لوله سیالات سمت پوسته و سمت لوله را جدا می کنند.
صفحات یا میله هایی که جریان سیال سمت پوسته را در سراسر بسته لوله هدایت می کنند. با ایجاد تلاطم و جلوگیری از مناطق راکد، راندمان انتقال حرارت را بهبود می بخشند. انواع رایج شامل بافل های قطعه ای، مارپیچی و میله ای است.
برای حفظ هم ترازی و فاصله لوله ها استفاده می شود. از لرزش و آسیب به لوله ها در حین کار جلوگیری می کند.
بافل ها و بسته لوله را در کنار هم نگه می دارند. یکپارچگی ساختاری را تضمین می کنند.
در انتهای بسته لوله قرار دارند. سیال سمت لوله را به داخل و خارج لوله ها هدایت می کنند.
قطرهای کوچکتر راندمان انتقال حرارت را افزایش می دهند اما ممکن است منجر به افت فشار بالاتر شوند. لوله های ضخیم تر برای کاربردهای فشار بالا استفاده می شوند.
لوله ها می توانند در الگوهای مثلثی، مربعی یا مربعی چرخانده شده چیده شوند. چیدمان های مثلثی راندمان انتقال حرارت بالاتری را فراهم می کنند، در حالی که چیدمان های مربعی تمیز کردن آسان تری دارند.
لوله های بلندتر مساحت انتقال حرارت را افزایش می دهند اما ممکن است به فضای بیشتری نیاز داشته باشند. تعداد لوله ها به نرخ انتقال حرارت و نرخ جریان مورد نیاز بستگی دارد.
مواد باید با سیالات در حال پردازش سازگار باشند تا از خوردگی یا گرفتگی جلوگیری شود. مواد رایج شامل فولاد ضد زنگ، آلیاژهای مس، تیتانیوم و آلیاژهای نیکل است.
فاصله و نوع بافل بر راندمان انتقال حرارت و افت فشار تأثیر می گذارد. بافل های قطعه ای رایج ترین هستند، اما بافل های مارپیچی می توانند افت فشار و لرزش را کاهش دهند.
برای جلوگیری از تنش و خرابی، باید انبساط حرارتی دیفرانسیلی بین لوله ها و پوسته در نظر گرفته شود. طرح های لوله U شکل یا سر شناور برای تطبیق با انبساط استفاده می شوند.
لوله ها در هر دو انتها به ورق های لوله ثابت می شوند. ساده و مقرون به صرفه است اما نمی تواند تفاوت های دمایی بزرگ بین سمت پوسته و لوله را تحمل کند.
لوله ها به شکل U خم می شوند و امکان انبساط حرارتی را فراهم می کنند. مناسب برای کاربردهایی با تفاوت دمایی بالا.
یک انتهای بسته لوله آزاد است تا حرکت کند و انبساط حرارتی را تطبیق دهد. ایده آل برای کاربردهای دمای بالا و فشار بالا.
مشابه طرح سر شناور است اما اجازه می دهد کل بسته لوله برای نگهداری خارج شود.
بخار کندانس شده از توربین ها.
گرمایش یا خنک سازی هیدروکربن ها در پالایشگاه ها.
تبادل حرارت در راکتورها و ستون های تقطیر.
چیلرها و کندانسورها.
فرآیندهای پاستوریزاسیون و استریلیزاسیون.
رسوبات روی سطوح لوله راندمان انتقال حرارت را کاهش می دهند. تمیز کردن منظم (مکانیکی یا شیمیایی) لازم است.
انتخاب مواد و پوشش های محافظ می توانند به جلوگیری از خوردگی کمک کنند. به طور منظم برای حفره دار شدن یا ترک خوردگی بازرسی کنید.
فاصله نامناسب بافل یا نرخ جریان می تواند باعث لرزش و خرابی لوله شود. از طراحی و عملکرد صحیح اطمینان حاصل کنید.
