ผังท่อเหล็กไร้ขัดสําหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ASME SA213 / SA312 / SA249 / SA269

ชุดท่อเป็นส่วนประกอบสำคัญของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเชลล์และท่อ ซึ่งเป็นหนึ่งในประเภทของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ใช้กันทั่วไปในการใช้งานทางอุตสาหกรรม ชุดท่อประกอบด้วยชุดของท่อที่ของเหลวชนิดหนึ่งไหลผ่าน ในขณะที่ของเหลวอีกชนิดหนึ่งไหลรอบท่อ (ด้านเชลล์) เพื่ออำนวยความสะดวกในการถ่ายเทความร้อนระหว่างของเหลวทั้งสอง

ส่วนประกอบของชุดท่อ:

ท่อ:

พื้นผิวถ่ายเทความร้อนหลัก

ทำจากวัสดุที่มีการนำความร้อนสูง เช่น ทองแดง สแตนเลส ไทเทเนียม หรือเหล็กกล้าคาร์บอน ขึ้นอยู่กับการใช้งาน

ท่ออาจเป็นแบบตรงหรือรูปตัว U ขึ้นอยู่กับการออกแบบ

แผ่นท่อ:

แผ่นเรียบที่ยึดท่อให้อยู่กับที่

ท่อถูกเชื่อม ขยาย หรือรีดเข้าไปในแผ่นท่อเพื่อสร้างซีลกันรั่ว

แผ่นท่อแยกของเหลวฝั่งเชลล์และฝั่งท่อ

แผ่นกั้น:

แผ่นหรือแท่งที่ควบคุมการไหลของของเหลวฝั่งเชลล์ข้ามชุดท่อ

ปรับปรุงประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนโดยสร้างความปั่นป่วนและป้องกันโซนที่หยุดนิ่ง

ประเภททั่วไป ได้แก่ แผ่นกั้นแบบแบ่งส่วน แบบเกลียว และแบบแท่ง

ตัวเว้นวรรคหรือแผ่นรองรับ:

ใช้เพื่อรักษาแนวและการเว้นระยะห่างของท่อ

ป้องกันการสั่นสะเทือนและความเสียหายต่อท่อระหว่างการทำงาน

ก้านผูกและตัวเว้นวรรค:

ยึดแผ่นกั้นและชุดท่อเข้าด้วยกัน

รับประกันความสมบูรณ์ของโครงสร้าง

ฝาครอบปลายหรือช่อง:

ตั้งอยู่ที่ปลายของชุดท่อ

ควบคุมของเหลวฝั่งท่อเข้าและออกจากท่อ

ข้อควรพิจารณาในการออกแบบสำหรับชุดท่อ:

เส้นผ่านศูนย์กลางและความหนาของท่อ:

เส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กลงจะเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน แต่อาจทำให้แรงดันลดลงสูงขึ้น

ใช้ท่อที่หนากว่าสำหรับการใช้งานแรงดันสูง

รูปแบบท่อ:

ท่อสามารถจัดเรียงในรูปแบบสามเหลี่ยม สี่เหลี่ยม หรือสี่เหลี่ยมหมุน

รูปแบบสามเหลี่ยมให้ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนสูงกว่า ในขณะที่รูปแบบสี่เหลี่ยมทำความสะอาดได้ง่ายกว่า

ความยาวและจำนวนท่อ:

ท่อที่ยาวขึ้นจะเพิ่มพื้นที่ถ่ายเทความร้อน แต่อาจต้องใช้พื้นที่มากขึ้น

จำนวนท่อขึ้นอยู่กับอัตราการถ่ายเทความร้อนและอัตราการไหลที่ต้องการ

การเลือกวัสดุ:

วัสดุต้องเข้ากันได้กับของเหลวที่กำลังประมวลผลเพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนหรือการเปรอะเปื้อน

วัสดุทั่วไป ได้แก่ สแตนเลส โลหะผสมทองแดง ไทเทเนียม และโลหะผสมนิกเกิล

การออกแบบแผ่นกั้น:

ระยะห่างและประเภทของแผ่นกั้นมีผลต่อประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนและการลดลงของแรงดัน

แผ่นกั้นแบบแบ่งส่วนเป็นเรื่องปกติที่สุด แต่แผ่นกั้นแบบเกลียวสามารถลดแรงดันตกและการสั่นสะเทือนได้

การขยายตัวทางความร้อน:

ต้องคำนึงถึงการขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกันระหว่างท่อและเชลล์เพื่อหลีกเลี่ยงความเครียดและความล้มเหลว

ใช้การออกแบบท่อรูปตัว U หรือหัวลอยเพื่อรองรับการขยายตัว

ประเภทของชุดท่อ:

ชุดแผ่นท่อแบบคงที่:

ท่อถูกยึดติดกับแผ่นท่อที่ปลายทั้งสองด้าน

เรียบง่ายและคุ้มค่า แต่ไม่สามารถรับมือกับความแตกต่างของอุณหภูมิขนาดใหญ่ระหว่างด้านเชลล์และด้านท่อได้

ชุดท่อรูปตัว U:

ท่อถูกงอเป็นรูปตัว U ทำให้สามารถขยายตัวทางความร้อนได้

เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความแตกต่างของอุณหภูมิสูง

ชุดหัวลอย:

ปลายด้านหนึ่งของชุดท่อสามารถเคลื่อนที่ได้ รองรับการขยายตัวทางความร้อน

เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง

ชุดหัวลอยแบบดึงผ่าน:

คล้ายกับการออกแบบหัวลอย แต่ช่วยให้สามารถถอดชุดท่อทั้งหมดออกเพื่อการบำรุงรักษาได้

การใช้งานชุดท่อ:

โรงไฟฟ้า: ควบแน่นไอน้ำจากกังหัน

น้ำมันและก๊าซ: การให้ความร้อนหรือการทำความเย็นไฮโดรคาร์บอนในโรงกลั่น

การแปรรูปทางเคมี: การแลกเปลี่ยนความร้อนในเครื่องปฏิกรณ์และคอลัมน์การกลั่น

ระบบ HVAC: เครื่องทำความเย็นและคอนเดนเซอร์

อาหารและเครื่องดื่ม: กระบวนการพาสเจอร์ไรซ์และการฆ่าเชื้อ

ข้อดีของชุดท่อ:

ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนสูง

สามารถรับมือกับแรงดันและอุณหภูมิสูงได้

ทนทานและใช้งานได้นานด้วยการบำรุงรักษาที่เหมาะสม

เหมาะสำหรับของเหลวและการใช้งานที่หลากหลาย

ข้อเสียของชุดท่อ:

ขนาดและน้ำหนักทางกายภาพขนาดใหญ่

ต้นทุนเริ่มต้นที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนประเภทอื่นๆ

ต้องมีการบำรุงรักษาเป็นประจำเพื่อป้องกันการเปรอะเปื้อนและการกัดกร่อน

การบำรุงรักษาและการแก้ไขปัญหา:

การเปรอะเปื้อน:

การสะสมบนพื้นผิวท่อช่วยลดประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน

จำเป็นต้องทำความสะอาดเป็นประจำ (ทางกลหรือทางเคมี)

การกัดกร่อน:

การเลือกวัสดุและการเคลือบป้องกันสามารถช่วยป้องกันการกัดกร่อนได้

ตรวจสอบรอยหลุมหรือรอยร้าวเป็นประจำ

การสั่นสะเทือน:

ระยะห่างของแผ่นกั้นหรืออัตราการไหลที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้ท่อสั่นสะเทือนและล้มเหลวได้

ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการออกแบบและการทำงานที่เหมาะสม