مبدل حرارتی پوسته و لوله کوچک | جمع و جور / سرکشی | ورق لوله ثابت / U-Tube | مواد: CS / 304 / 316L / Ti
نمای کلی - مبدل حرارتی پوسته و لوله فشرده
یک مبدل حرارتی پوسته و لوله کوچک یک واحد انتقال حرارت فشرده است که برای کاربردهای کم تا متوسط طراحی شده است که در آن فضای طرح، زمان نصب و هزینه سرمایه محدود است. قطر پوسته معمولی از DN100 تا DN500، با مناطق انتقال حرارت از 1 متر مربع تا 50 متر مربع در هر واحد متغیر است.
این محصول بر اساس TEMA کلاس C یا B، ASME Section VIII Division 1 و GB/T 151 طراحی و تولید شده است. برای خنک سازی فرآیند، تهویه نمونه، خنک کننده روغن هیدرولیک، نمونه گیری بخار، سرویس کارخانه پایلوت و سیستم های کمکی در کارخانه های بزرگتر مناسب است.
برنامه های کاربردی معمولی
| برنامه | سیال سمت لوله | سیال سمت پوسته | وظیفه معمولی |
|---|---|---|---|
| خنک کننده روغن هیدرولیک | روغن هیدرولیک | آب خنک کننده | 5-50 کیلو وات |
| کولر نمونه | نمونه فرآیند | آب خنک کننده | 1-10 کیلو وات |
| نمونه برداری بخار | بخار / میعانات | آب خنک کننده | 2-20 کیلو وات |
| راکتور کارخانه آزمایشی | سیال فرآیند | وسیله گرمایش یا سرمایش | 5 تا 100 کیلو وات |
| کولر روغن کمپرسور | روغن روان کننده | آب خنک کننده | 10-80 کیلو وات |
| کولر روغن کمکی | روغن روغن توربین | آب خنک کننده | 20-150 کیلو وات |
| خط دوز مواد شیمیایی | محلول شیمیایی | سیال خنک کننده یا گرمایشی | 1 تا 30 کیلو وات |
انواع ساخت و ساز
ورق لوله ثابت (TEMA L / M / N)
لوله ها در دو انتها به ورق های لوله ثابت ثابت می شوند
ورق های پوسته و لوله جوش داده شده یا پیچ شده
مناسب برای سیالات پوسته تمیز و اختلاف دمای متوسط
کمترین هزینه و ساده ترین ساخت
U-Tube (TEMA U)
لوله ها به شکل U خم می شوند، هر دو انتهای آن به یک صفحه لوله ثابت می شود
لوله ها آزادانه منبسط می شوند و اختلاف دمای زیادی را در خود جای می دهند
بسته قابل جابجایی برای تمیز کردن پوسته
مناسب برای دیفرانسیل دمای بالا و سمت لوله فشار بالا
سر شناور (TEMA P / S / T)
یک ورق لوله ثابت، یکی شناور
بسته به طور کامل قابل جدا شدن برای تمیز کردن مکانیکی در هر دو طرف
مناسب برای خدمات رسوب گیری و اختلاف دمای زیاد
هزینه بالاتر نسبت به لوله ثابت یا U
پارامترهای طراحی
| پارامتر | محدوده | توجه داشته باشید |
|---|---|---|
| قطر پوسته | DN100 - DN500 | رد پای فشرده |
| لوله OD | 12.7 میلی متر - 25.4 میلی متر | OD کوچکتر برای فشار بالاتر |
| ضخامت دیواره لوله | 1.0 میلی متر - 2.5 میلی متر | طبق ASME VIII-1 UG-27 |
| طول لوله | 500 میلی متر - 3000 میلی متر | با حمل و نقل و جابجایی محدود شده است |
| منطقه انتقال حرارت | 1 متر مربع - 50 متر مربع | در واحد |
| فشار طراحی (سمت لوله) | حداکثر 4.0 مگاپاسکال | بالاتر در دسترس برای طراحی خاص |
| فشار طراحی (سمت پوسته) | حداکثر 2.5 مگاپاسکال | بالاتر در دسترس برای طراحی خاص |
| دمای طراحی | -20 درجه سانتیگراد تا +400 درجه سانتیگراد | وابسته به مواد |
| زمین لوله | 1.25 × - 1.5 × لوله OD | چیدمان مثلثی یا مربعی |
| تعداد عبور لوله | 1، 2، یا 4 | بر اساس طراحی حرارتی |
| تعداد پاس های پوسته | 1 یا 2 | بر اساس طراحی حرارتی |
انتخاب مواد
لوله و مواد ورق لوله
| مواد | مشخصات | محدوده دما | برنامه |
|---|---|---|---|
| فولاد کربن | SA-179 / SA-106 Gr.B | -20 درجه سانتیگراد تا +425 درجه سانتیگراد | آب، روغن، بخار، مایعات تمیز |
| ضد زنگ 304 / 304 لیتر | ASTM A213 | -196 درجه سانتیگراد تا +400 درجه سانتیگراد | مایعات خورنده خفیف، بخار تمیز |
| ضد زنگ 316 / 316L | ASTM A213 | -196 درجه سانتیگراد تا +400 درجه سانتیگراد | اسیدهای آلی، محلول های نمک، کلریدها ≤ 200 ppm |
| تیتانیوم Gr.2 | ASTM B338 | -40 درجه سانتیگراد تا +230 درجه سانتیگراد | خدمات آب دریا، آب نمک، پرکلرید |
مواد پوسته
فولاد کربن SA-516 Gr.70 برای سیالات جانبی پوسته غیر خورنده
ضد زنگ 304L / 316L برای مایعات خورنده در سمت پوسته
برای بهینه سازی هزینه، مواد پوسته ممکن است با مواد لوله متفاوت باشد
مواد واشر
| نوع واشر | محدوده دما | محدودیت فشار | برنامه |
|---|---|---|---|
| الیاف غیر آزبست | -40 درجه سانتیگراد تا +250 درجه سانتیگراد | ≤ 4.0 مگاپاسکال | خدمات عمومی |
| زخم مارپیچی (SS + گرافیت) | -196 درجه سانتیگراد تا +450 درجه سانتیگراد | ≤ 10.0 مگاپاسکال | دما و فشار بالا |
| پاکت PTFE | -40 درجه سانتیگراد تا +200 درجه سانتیگراد | ≤ 2.0 مگاپاسکال | سرویس خورنده و با خلوص بالا |
پارامترهای طراحی حرارتی
| پارامتر | محدوده معمولی | توجه داشته باشید |
|---|---|---|
| ضریب انتقال حرارت کلی (آب به آب) | 800 - 1500 W/m²·K | بستگی به سرعت و رسوب دارد |
| ضریب انتقال حرارت کلی (روغن به آب) | 200 - 600 W/m²·K | بستگی به ویسکوزیته روغن دارد |
| ضریب انتقال حرارت کلی (بخار به آب) | 1000 - 2500 W/m²·K | بستگی به کیفیت بخار دارد |
| سرعت سمت لوله (مایع) | 0.5 - 2.5 متر بر ثانیه | سرعت بالاتر، HTC را افزایش می دهد اما افت فشار را نیز افزایش می دهد |
| سرعت سمت پوسته (مایع) | 0.3 - 1.5 متر بر ثانیه | با افت فشار مجاز محدود شده است |
| افت فشار مجاز سمت لوله | 20-50 کیلو پاسکال | بر اساس نیاز برنامه |
| افت فشار مجاز پوسته | 20-50 کیلو پاسکال | بر اساس نیاز برنامه |
| عامل رسوب (آب) | 0.0001 - 0.0003 m²·K/W | در جدول TEMA |
| عامل رسوب (روغن) | 0.0002 - 0.0005 m²·K/W | در جدول TEMA |
تنظیمات استاندارد
ورق لوله ثابت – کلاه پیچ
پوسته: لوله بدون درز یا صفحه نورد
ورق لوله: بین فلنج پوسته و فلنج کانال پیچ شده است
کانال: کاپوت پیچ دار با اتصالات فلنجی
اتصالات: NPT رزوه ای یا فلنجی در ASME B16.5
کاربرد معمولی: آب خنک کننده، روغن روان کننده، خنک کننده نمونه
U-Tube - بسته قابل جابجایی
پوسته: لوله بدون درز با بسته شدن فلنج در یک انتها
ورق لوله: ورق لوله ثابت
بسته نرم افزاری: قابل جدا شدن برای تمیز کردن پوسته
اتصالات: فلنج شده بر اساس ASME B16.5
کاربرد معمولی: دیفرانسیل دمای بالا، سرویس بخار
واحد نصب شده روی لغزش
مبدل حرارتی نصب شده بر روی اسکید فولادی سازه ای با لوله کشی، سوپاپ ها و ابزار دقیق
شامل: دماسنج، فشارسنج، نشانگر جریان، و شیرهای کنترل در صورت نیاز
ابعاد چوب: معمولاً 1.0 × 0.8 متر تا 2.5 متر × 1.5 متر
گیره های بالابر برای حمل و نصب
کاربرد معمولی: کارخانه آزمایشی، سیستم های کمکی، مکان های راه دور
ساخت و بازرسی
مفصل لوله به لوله
فقط گسترش یافته: انبساط هیدرولیک در 160 تا 200 مگاپاسکال، 5 تا 8 ثانیه نگه دارید
فقط جوش داده شده: جوش فیله GTAW، پایه 1.5 - 2.0 میلی متر
جوش + گسترش: جوش مهر و موم به علاوه انبساط برای سرویس چرخه ای
تست نفوذ 100% روی اتصالات جوش داده شده
آزمایش خروجی در مقاله اول، هدف ≥ 20 مگاپاسکال برای فولاد کربنی
تست هیدرواستاتیک
فشار تست: 1.3 × فشار طراحی در هر ASME VIII-1 UG-99
زمان نگهداری: ≥ 30 دقیقه
پذیرش: افت فشار صفر و بدون نشتی قابل مشاهده
محیط آزمایش: آب تمیز با بازدارنده خوردگی
بررسی ابعادی
قطر و طول پوسته
الگوی سوراخ ورق لوله
جهت نازل و طرح ریزی
ابعاد کلی و محل لول بالابر
اسناد در هر محموله
گواهی های آزمایش مواد بر اساس EN 10204 3.1 یا 3.2
برگه داده TEMA در هر طرح تکمیل شد
گزارش بازرسی ابعادی
گزارش تست هیدرواستاتیک با نمودار فشار
NDE برای PT و RT همانطور که انجام شد گزارش می دهد
مشخصات روش جوش و سابقه صلاحیت روش
طراحی به عنوان ساخته شده است
راهنمای عملیات و نگهداری
چک لیست انتخاب – مبدل حرارتی پوسته و لوله کوچک
نام سیال سمت لوله و سیال سمت پوسته
دمای ورودی و خروجی برای هر دو طرف
فشار طراحی برای هر دو طرف
دمای طراحی برای هر دو طرف
وظیفه حرارتی مورد نیاز بر حسب کیلووات
افت فشار مجاز برای هر دو طرف
ترجیح مواد برای لوله ها و پوسته
ترجیح نوع TEMA: سر ثابت، لوله U یا شناور
نوع اتصال: رزوه ای یا فلنجی
نصب: به صورت مستقل یا روی لغزش
الزامات ابزار دقیق
استاندارد قابل اجرا: TEMA، ASME VIII-1، یا GB/T 151
بیانیه محدودیت طراحی - مبدل حرارتی پوسته و لوله کوچک
مبدل حرارتی پوسته و لوله کوچک مشمول محدودیت‌های زیر است:
فقط برای فشار و دمای مشخص شده طراحی شده است. عملیات خارج از این محدودیت ها طرح را باطل می کند.
اگر اختلاف دما بین لوله و پوسته از 60 درجه سانتیگراد برای فولاد کربنی یا 40 درجه سانتیگراد برای فولاد ضد زنگ بیشتر شود، طراحی ورق لوله ثابت ممکن است به اتصال انبساط نیاز داشته باشد.
محتوای جامد سمت لوله بیش از 2٪ وزنی بدون فیلتراسیون بالادست توصیه نمی شود.
تمیز کردن مکانیکی سمت لوله به لوله های مستقیم و دسترسی به هر دو صفحه لوله نیاز دارد. باندل های U-tube را نمی توان به صورت مکانیکی در داخل لوله ها تمیز کرد.
برای سرویس رسوب گیری، طراحی سر شناور یا لوله U با بسته قابل جابجایی توصیه می شود.
آب آزمایش هیدرولیک برای فولاد ضد زنگ باید دارای محتوای کلرید ≤ 50 ppm باشد تا از ترک خوردگی ناشی از استرس جلوگیری شود.
واحدهای نصب شده روی لغزش نیاز به پایه ای هموار و دسترسی کافی برای نگهداری دارند.
